Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах (1981) (1095907), страница 20

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 20)

5.4). 101 З.з. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРАКТИЧЕСКОИ РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЕНСАЦИОННОГО МЕТОДА ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ При практической реализации компенсационного метода подавления помех в ОЭП основными задачами являются: — обеспечение раздельного формирования двух спектрально разнесенных картин анализируемого пространства в плоскости (плоскостях) анализа ОЭП; — осуществление при сканировании временного фазового сдвига одной пространственной картины относительно другов или фазового сдвига модулированных сигналов от этих картин; — вычитание двух пространственных картин илн соответствующих им электрических сигналов.

Спектральное разделение суммарного оптического излучения, принимаемого ОЭП, на два спектральных поддиапазона или, другими словами, формирование двух спектрально разнесенных пространственных картин может обеспечиваться размещением в плоскости анализа ОЭП (около фокальной плоскости оптической системы ОЭП) двух матриц, установленных одна за другой и состоящих из полос чувствительных элементов равной ширины (рис.

5.5) [50). Расстояние между матрицами уо а) Рис. 5.5, Двухцветный приемник излучения, используемый в схеме сиектральной компенсации: а — формирование сигнала на чувствительных аленеитах', б — стена аылеле- ннн сигнала от цели должно быть минимальным, чтобы обе они находились возможно ближе к фокальной плоскости оптической системы.

Выполнение этого условия часто облегчается тем, что в силу хроматизма оптической системы фокальные плоскости для каждого спектрального поддиапазона пе совпадают. 102 Чувствительные элементы первой матрицы (1) поглощают коротковолновое излучение ЛЛ'=Ль..Л„р и пропускают длинноволновое излучение ЬЛ"=Л„р ...Л4, которое поглощают чувствительные элементы второй матрицы (2). Ширина чувствительных элементов должна быть чуть больше размера изображения удаленной цели 3 (для удаленной в бесконечность «точечной» цели чуть более аберрационного пятна оптической системы ОЭП). Для сканирования изображения может быть использована любая известная система [20, 25, 37, 861, обеспечивающая равномерный и последовательный просмотр пространства каждым элементом матрицы.

Материал чувствительных элементов матриц может быть самым разнообразным (РЬ5е, РЬТе, РЬ5, легированный золотом германий и др.); он определяется конкретными требованиями к ОЭП. Так, авторы [501 рекомендуют в качестве чувствительного слоя элементов первой матрицы (1) (рис. 5.5, а) использовать германий, обеспечивающий прием излучения в диапазоне 0,5... ...2 мкм, а второй матрицы — !пБЬ, чувствительный к диапазону излучения от 2 до 6 мкм. Суммарный диапазон чувствительности ОЭП будет формироваться коротковолновой границей спектральной характеристики чувствительности Ль..0,5 мкм и длинноволновой границей спектральной характеристики чувствительности Ль.. ...6 мкм.

Смещение принятых сигналов по фазе и их вычитание в электронном тракте осуществляются благодаря дифференциальному включению соответствующих элементов мозаики в каждой матрице. Противофазные сигналы (4 и 5) с выходов чувствительных элементов усиливаются в б (рис. 5.5, б) и поступают на сумматор (7) в виде балансного сопротивления с подвижной клеммой, подключенной к индикатору через узкополосный фильтр (8), резонансная частота которого определяется скоростью сканирования изображения анализируемого пространства. Изображение помехи (1О) движется поперек элементов первой мозаики (рис. 5.5,а), и генерируемый на выходе элементов мозаики сигнал периодически изменяет свою амплитуду и фазу.

При движении изображения относительно элементов второй мозаики амплитуда и фаза сигнала также будет меняться периодически, но его фаза будет смещена на 1Оз 180' относительно фазы сигнала, полученного с элементов первой мозаики. При суммировании этих сигналов и при равенстве их амплитуд они будут взаимно компенсироваться. Компенсация помеха контролируется нуль-индикатором (9) по отсутствию сигнала.

При перемещении изображения цели сигнал с выходов элементов второй матрицы (1пЯЬ) будет значительно больше сигнала с выходов элементов первой матрицы (Ое), поскольку большая часть энергии излучения цели для конкретного случая располагается в диапазоне 2...6 мкм. Потери энергии сигнала цели, вызванные поглоще.

пнем приемника с чувствительным элементом из германия, не ухудшают заметно качества приема сигнала в ОЭП, так как в большинстве ОЭП, как правило, устанавливается фильтр из 'германия, поглощающий коротковолновое солнечное излучение. Однако имеют место потери энергии сигнала цели в результате вычитания энергии сигналов от цели, принятых элементами из Ое, из сигнала, формируемого элементами из 1п5Ь. В рассмотренной в [511 схеме ОЭП (рис. 5.6) делается попытка исключить такого рода потери.

Спектральные полосы двух оптических диапазонов в этом случае Рис. 6.6. Прннпнпиальнап схема ОЭП со спектральной компенсацией 10$ выбираются так, что Ы" является частью ЛХ', т. е. ЛХ')~й". Полосы пропускания излучения ЛЛ' и ЛЛ", определяемые характеристиками пропускания объективов, соответствующих оптических фильтров и чувствительностью соответствующих приемников излучения, составляют для конкретного примера Ю"=4,0...4,8 мкм и ЬХ'=4...6 мкм. Сигналы с выхода приемника 1, чувствительного к диапазону ЛХ'=4...6 мкм, и с выхода приемника 2, чувствительного к диапазону Л)."=4...4,8 мкм, после усиления предусилителями (За и Зб) фильтруются полосовыми усилителями (4а и 46).

Центральная частота пропускания фильтров )„и ширина полосы пропускання определяются числом элементов модулирующего растра и частотой его вращения (или скоростью переноса изображения анализируемого пространства в плоскости растра). Ширина полосы пропускания фильтра определяется также необходимостью получения максимального отношения сигнал-шум. Так, при времени пропускания сигнала от цели одним элементом растра, равном 40 мс, ), =6000 Гц, и ширина полосы пропускания каждого фильтра Л) =500 Гц. Поскольку при работе ОЭП возможны изменения амплитуды входного сигнала в больших диапазонах (например, !04: 1), после фильтров установлены усилители (5а и 5б), охваченные цепью АРУ, выполненной в виде последовательно соединенных детекторов (ба и бб), сумматора (7) и низкочастотного фильтра (8), полоса ~ропускания которого при указанных частотных параметрах сигнала составляет от 0 до 1000 Гц. Усилитель с АРУ обеспечивает снижение динамического диапазона амплитуды сигнала до 10: 1.

Сигналы после 5а и 56 поступают в блоки 9а и 96, где они детектируются, фильтруются и подаются на схему вычитания (10), которая может быть выполнена в виде обычной резисторной схемы алгебраического суммирования сигналов или в виде дифференциального усилителя. Сигнал па выходе схемы вычитания пропорционален энергии принятого излучения в разностном диапазоне ЛХ=ЬХ'.. ЛХ"=4,8...6 мкм и в основном определяется излучением низкотемпературной помехи (фона).

Сигнал с выхода схемы вычитания используется в дальнейшем для компенсации сигналов помехи в каждом из двух каналов, соответствующих поддиапазонам ЛХ' и ЬХ", с учетом весовых коэффициентов пропорциональ- 105 ности, формируемых усилителями с АРУ (Па и Пб), сигналы с выхода которых подаются на соответствующие схемы вычитания (12а н 126), на вторые входы которых подключены выходы детекторов (9а и 96). Сигналы на выходе детекторов пропорциональны энергии принятого излучения в диапазонах ЛХ'=4...6 мкм и ЛХ"=4...4,8 мкм. В схемах вычитания 12а и !26 происходит непосредственная компенсация сигналов помехи в каждом канале и выделение сигналов от цели.

Коэффициенты усиления усилителей Па и Пб могут быть предварительно установлены по априорным данным о наиболее вероятных помеховых излучениях и излучениях цели в каждом поддиапазоне, например, с помощью аттенюатора. Кроме того, коэффициенты усиления могут регулироваться автоматически с помощью АРУ, состоящей из низкочастотного полосового фильтра (И) и усилителя постоянного тока (14), включенных последовательно между схемой вычитания 126 и управляющими входами регулируемых усилителей Па и Пб. Фильтр 13 предназначен для выделения только помеховых составляющих сигналов с выхода схемы 126 в случае его неполной компенсации. При этом коэффициенты усиления усилителей Па и Пб изменяются таким образом, чтобы сигнал с их выходов был равен по амплитуде и противоположен по знаку помеховым составляющим сигнала с выходов детекторов (9а и 96).

Система из блоков 126, 13, 14 и Пб функционирует как замкнутая автоматическая система, в которой наличие помеховых составляющих на выходе блока 126 обеспечивает такое увеличение коэффициента усиления усилителя Пб, чтобы уменьшить помеховые составляющие на выходе блока 126 до минимума. В этом случае компенсация помехового сигнала в канале а происходит полностью только в том случае, когда помеховый сигнал с выхода детектора 9а пропорционален сигналу на выходе детектора 96. Однако это условие может быть выполнено не всегда, хотя бы потому, что полосы про. пускания оптических систем каналов различны. Сигналы с выходов блоков 12а и 126, свободные от составляющих помехи и содержащие составляющие цели, суммируются сумматором !5 и после дополнительной фильтрации поступают к потребителю (!6).

Характеристики

Список файлов книги