Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах (1981) (1095907), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Принятый ею сигнал содержит нсе гармоники на частотах, являющихся суммами и разностями частот соь юз, ыз, с которыми осуществляется фазовая модуляция в каждом из каналов передающей схемы. После усиления в (1б) и предварительной фильтрации в (17...19) сигнал проходит на входы синхронных детекторов (20... ...22). Амплитуды низкочастотных сигналов (напряжений), образованных на выходах детекторов, пропорциональны разностям фаз фь фз и фз между опорными сигналами, подаваемыми от генераторов (23...25) на синхронные детекторы, и сигналами, поступившими на другие входы синхронных детекторов от приемной системы (!4...19). С помощью этих сигналов ведется управление фазовыми корректорами, которые могут быть конструктивно совмещены с модуляторами. Чтобы подробнее рассмотреть процессы модуляции и детектирования в такой системе (138), обратимся к рис.
7.!О, где показаны лишь два канала, причем фазо- т Рис. 7.10. К объяснению принципа работы адаптивной системы с апертурным зондированием вый корректор (3), совмещенный с модулятором, условно представлен лишь в одном из них, т. е. будем считать, что в верхнем канале фаза сигнала, посылаемого от источника (1) к объекту (2), постоянна. Интерференционная картина в дальней зоне у цели (2) имеет вид синусоиды (в соответствии с синусондальной фазовой модуляцией на частоте ез), Эта картина из-за моду- 154 ляции фазы, осуществляемой в нижнем канале схемы, перемещается вверх и вниз в плоскости цели.
Если на поверхности цели есть блестящая точка, то излучение, отраженное по направлению к приемной системе (4), будет промодулировано по амплитуде с частотой со. Очевидно, что фаза этого сигнала будет зависеть от фазовых возмущений, вносимых средой на пути от передающей системы к приемной. Как уже отмечалось, пришедший сигнал с несущей частотой ю после приема (5) и усиления поступает на один из входов синхронного детектора (б). На другой вход детектора поступает опорное напряжение той же частоты от генератора (7).
Амплитуда низкочастотной составляющей сигнала па выходе синхронного детектора пропорциональна разности фаз сигналов, поступающих на его входы. Этот сигнал ошибки имеет частоту, определяемую частотой изменения фазовых возмущений на пути распространения излучения, которая гораздо меньше частоты модуляциии оь Сигнал ошибки используется для управления фазовым корректором таким образом, чтобы фаза сигнала нижнего канала обеспечивала постоянство максимума интерференционной картины на блестящей точке. В многоканальных системах такого рода обычно максимизируется суммарная освещенность на блестящей точке, создаваемая при наложении колебаний, создаваемых в каждом канале передающей системы со своей частотой.
Однако многоканальные адаптивные системы с частотным разделением каналов могут работать и по минимуму сигнала ошибки, соответствующему минимуму освещенности в плоскости цели, т. е. по «темной» точке, а также по границе между светлым и темным участками в плоскости цели. На рис. 7Д! представлены возможные схемы построения адаптивных схем с пространственным сканированием, осуществляемым при фазовой модуляции передаваелюго сигнала, Для упрощения схем всюду показан лишь один приемопередающий канал (в некоторых случаях система может быть и одноканальной). Для всех схем следящая система (б) включает в себя усилитель сигнала, синхронный детектор, низкочастотный фильтр и генератор, т. е.
она аналогична системе, приведенной на рис. 7,9. Схема, представленвая на рис. 7.11,а, может использоваться прн активном методе работы ОЭП, вапример когда приемник (4) устанавливается на удаленном объекте, а сигнал с его выхода возвращается в следящую систему по радиоканалу (б), Следящая система макснмизирует этот сигнал. Во второй схеме (рис.
7.11,б) отраженное от объекта (7) излучение несет информацию о фазовых возмущениях, возникающих 155 на трассе его распространения. Схема может быть использована, например, в системах оптической локации. работа ее аналогична работе схемы, прйведенной на рис. 7хд Третья схема (рис. 7.11,н) может быть использована для коррекции «внутренних» фазовых возмущений, т.
е. погрешностей фазового фронта, возникающих в самом источнике, поэтому здесь, в отличие от первых двух схем, фазовый корректор (2') и фазовый модулятор-сканатор (8) разнесены. Волновой фронт, который следует корректировать, локализуется в плоскости диафрагмы (10). При сканировании путем перемещения изображения относительно неподвижной диафрагмы иа приемнике возникает сигнал, смешение фазы которого относительно фазы опорного сигнала, задаваемого генератором, создает сигнал, управляющий корректором. Последнюю схему (рис.
7.11,г) иногда относят к фазосопрягающей. Вдень также разделены фазовый модулятор-сканатор (8) и фазовый корректор (2'). Схема позволяет стабилизировать фронт посылаемой к цели (7) волны относительно фронта отражаемой волны. Как и в предыдущей схеме, сканирование здесь осуществляется путем перемещения картины распределения освещенности, формируемой оптической системой (9) в плоскости пеподнижнон точечной диафрагмы.
Рнс. 7.11. Схемы построения адаптивных оптических систем с пространственным сканированием: т — источник излучения; 9 — фазовый модулятор и корректор; У' — фазовый корректор (корректор фазоного фронта); 3 — передающая оптическая система; 4 — приемник излучения; 5 — канал радносяязн; Š— следящая система; у — наблюдаемый объект (цель); з — сканатор (гибкое зеркало); 9 — фокусирующая лииза; Ю вЂ” узкая щель; Ы вЂ” снетоделитель !56 Многоканальные адаптивные системы с фазовой модуляцией по сравнению с рассмотренными фазосопрягающими адаптивными системами более просты по своей конструкции.
В частности, в пих нет необходимости ужесточать требования к оптической системе и с высокой стабильностью поддерживать постоянное положение оптических компонентов. Их электронные узлы также проще и дешевле, так как состоят из относительно недорогих низкочастотных элементов. Недостатками многоканальных систем с фазовой модуляцией являются небольшое отношение сигнал-шум и меньшее быстродействие, чем у других адаптивных'систем.
Из-за необходимости обеспечить значительное превышение сигнала над шумами такие системы пока еще не могут работать на большие расстояния, например в наземной астрономии. Одной из основных проблем, возникающих при использовании этих систем, является необходимость ослабления так называемого 2яУ-эффекта. Суть этого эффекта состоит в том, что каждый из кана'- лов может находиться не в одном, а в множестве состояний (положений), когда погрешность следящей системы равна нулю.
Нулевая погрешность соответствует корректируемой разности фаз <р=0,2п, 4п, ..., хотя мак-' симум освещенности соответствует только ф=0. Как в многоканальных системах с фазовой модуляцией, так и в фазосопрягающих системах точность коррекции фазовых искажений снижается прп перемещении протяженной цели, например при ее зрашении. Помимо шумов, имеющих место при статическом режиме, т. е. при неподвижной цели, из-за интерференции света', отраженного от различных участков (поверхностных неоднородностей) движущейся цели, на входном зрачке приемной оптической системы появляется перемещаю'- щаяся пятнистая структура, что приводит к' паразитной модуляции потока, приходящего на приемник. Электрический сигнал, таким образом, модулироваи с частотой, которая зависит от размера отдельных зон пятнистой структуры.
Амплитуда этой паразитной модуляции за'- висит от строения пятнистой картины, скорости и геометрической структуры цели, от параметров приемной оптической системы и электронного тракта. Если спектр паразитной модуляции перекрывает полосу пропускания следящей системы, возможно возникновение значительной погрешности в отслеживании фазовых разностей, и эффективность адаптации заметно снижается. !57 Одним из наиболее важных узлов многоканальной адаптивной системы с фазовой модуляцией является фазовый модулятор — корректор фазового фронта.
Обычно фазовая модуляция с небольшой глубиной (около Л/!О) осуществляется с помощью зеркальных вибромодуляторов, при этом деформация профиля зеркала на десятые доли длины волны излучения Л, служащая для осуществления сканирования пучков по поверхности наблюдаемого объекта, производится с большой частотой, задаваемой генераторами каждого канала. Сравнительно медленные деформации (10...15 мкм и более), служащие для коррекции фазового фронта, т. е. для компенсации искажений, вносимых средой, осуществляются с гораздо меньшей частотой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
