Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов (1977) (1095911), страница 30
Текст из файла (страница 30)
162, осуществляет по существу импульсную модуляцию, так как на приемник излучения поступает периодическая последова тельность импульсов потока излучения переменной длительности Рис. 161. НраШагощийсн растр дли частотной модулиции Рис. 162. Растр дли смешанной частотно-времи-имиул ионой моду- ляции Изменение положения цели приводит как к изменению частоты повторения импульсов (радиус-вектор цели), так и к изменению положения импульса минимальной длительности (полярный угол цели).
Таким образом, растр следует отнести к системам со смешанной частотно-время-импульсной модуляцией. 5 9. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 174 В общем случае различают амггяггпгудно-импульсную и еремен.- нггю импульсную модуляции. Если в результате изменения координат цели импульсы излучения, падающего на приемник, изменяются по величине, сохраняя при этом неизменными свою форму, длительность и положение, то такая ггодуляция называется амплипгддгга-импдльсногг (АИМ). АИМ можно осуществить, например, с помощью секторного растра, у которого все секторы, кроме одного, закрыты. В этом случае при наличии цели в поле зрения излучение, падающее на приемник, представляет собой короткие импульсы, следующие с частотои вращения растра. Амплитуда этих импульсов уменыпается по мере приближения изображения цели к центру растра, так как уменьшается доля энергии, проходящей через растр к приемнику через все более и более узкую щель.
Растровые анализаторы обеспечивающие АИМ, не получили распространения вследствие больших потерь энергии по сравнению с аналогичными системами, обеспечивающими непрерывную модуляцию. Если в результате изменения координат цели импульсы потока излучения, падающего на приемник, сохраняя свою форму и величину, смещаются во времени на величину М, пропорцио„альную координатам, то такая модуляция называется временной „мпульсной или время-импульсной модуляцией (ВИМ). При этом азличают фазоимпульсную модуляцию (ФИМ), частотно-импульсную модуляцию (ЧИМ) и 1ииРотно-импульсную модуляцию (111ИМ) или модуляцию по длительности (ДИМ).
ц случае фазоимпульсной модуляции (ФИМ) изменение координат цели приводит к сдвигу каждого импульса от его среднего положения, которое фиксируется опорными импульсами. Если модуля- г, ция заключается в изменении частоты следования импульсов, то имеет место частотно-импульсная модуля- х ция (ЧИМ). Наконец, при изменении длительности отдельных импульсов в серии, которое достигается смещением либо переднего, либо заднего, либо обоих фронтов импульса, реализуется модуляция по длительности рн' ~6З- ~~нокоордннатный шн- ротно-нмпульсный растр: (ДИМ) или так называемая широтно- 1 — проарачная часть; 2 — непроимпульсная модуляция (ШИМ).
На арачная часть (Р— точка, опреле- ИбОЛЕЕ ЧаСтО ВСтрЕЧаЮтСя ШИМ И лнюЩан положенне наобРаженнн цели, не отклоненного вобулнцнеа) ФИМ. Однокоординатная широтно-импульсная модуляция может, в частности, осуществляться с помощью установленного перед приемником неподвижного растра, одна половина которого прозрачна, а другая непрозрачна (рис. 163). За счет вобуляции изображению цели придается колебательное движение (с помощью колеблющегося зеркала) или движение по окружности (с помощью, например, оптического клина). Если изображение цели находится на оптической оси, длительность импульса составляет половину периода колебания или кругового движения.
При смещении изображения на величину х длительность импульса изменяется на время (~т ~а) г где Ю1, 3, — путь, проходимый изображением цели, при вобуляции по прозрачной и непрозрачной частям растра; $' — линейная скорость движения изображения. Так как 8, =-- л1~+ 2К агсз1п (х/й); Яа =- лК вЂ” 2К агсз|п (хЯ); $' = ьй = 2лпй, ге де и — скорость вращения изображения, с ', то М = (2/лп) агсз(п (х®). Однокоординатная ШИК может использоваться в датчиках гори зонта, когда источником излучения (целью) является восходяша„ звезда.
Аналогичным образом может быть построен двухкоордннатныи широтно-импульсный растр (рис. 164). В этом случае разност„ времен отсутствия сигнала !(5, — 5,)Ф) должна использоваться Рнс. 164. Двухкоординатный широтно- импульсный растр: 1 -- прозрачная часть„2 — - непроэрачнан часть (Р— точка, определяющая положенне наображення цели. не отклоненного аобулнцней, 1.0 =- а) Рис. 165. Растр для широтно- импульсной модуляции для управления по азимуту — — оси х, разность времен наличия сигнала Ц51 — 5а)Х) — для управления по высоте — оси у.
При выработке сигналов ошибок по двум координатам угловое положение источника излучения определяется с помощью опорного напряжения, связанного по фазе с угловым положением оптического клина, осуществляющего вобуляцию изображения. На основании рис. 164 можно найти: 5, — 5, — — — 2агсз1п 1'б1 а)п у®) — 2агса)п (д соз у®); 5, — 5, == 2агса)п (д а)п у®) + 2агсз1п 1г1 соз у®). Широтно-импульсная модуляция может быть получена также с помощью вращающегося растра, который представлен на рис. 166.
Когда изображение малоразмерного источника излучения находится вблизи центра, на приемник падает поток излучения в виде узких импульсов (рис. 166, а). При смещении изображения к краю растра продолжительность импульсов увеличиваетс~ (рис. 166, б). ! ! д 1 1 ФИ 1 ! Для того чтобы получить сведения не только о радиус-векторе, но и о полярном угле изображения цели, фигурный вырез делается в одном квадранте (рис. 167). При этом синхронно с растром Р со скоростью пр вращается квадрантный переключатель КП, выполняющий роль разделительного устройства.
За один оборот растра переключатель попеременно подключает выход усилителя фототока к одному из четырех сегментов, соответствующих положению фигурного выреза растра в том или ином квадранте. витим достигается распределение импульсов по двум каналам ~ правления: канал курса(азимута) — вправо (+х) или влево( — х), канал тангажа (высоты)— вверх (+у) или вниз ( — у). Профиль фигурного выре- ФФ за растра может обеспечить различную зависимость дли- 4 ! тельности импульса от вели- т чины угла рассогласования (радиус-вектора). Для обеспечения линейной зависимо- ! ! сти а ==- лр!(2К) необходимо обеспечить условие р =- КХ >:,(1 — 4~/л), которое легко Рис. 166.
Зависимость модулированного получить из схемы, представ- потока нзлу ~енин от времени у Реестра дли лепной на рис. 167. ШИМ; о — изображении~ цели вблизи центра; б — изображение цели на краю Двухкоординатный фазоширотноимпульсный растр представлен на рис. 168. При каждом обороте растра вырабатывается один опорный импульс. Интервал времени между опорным импульсом и передним фронтом импульса от изображения цели пропорционален полярному углу гр. Длительность импульса является мерой радиального смещения изображения а = сопз1-р. Граница между прозрачной и непрозрачной частями растра выполнена по спирали Архимеда. В последнее время, главным образом в связи с решением задач автоматической астронавигации, появился новый вид импульсной модуляции, связанный с делением сигнала на дискретные уровни и получивший название .импульсно-кодовой модуляции.
Модулирующий растр в этом случае устроен таким образом, что поток излучения цели в зависимости от ее положения в поле зрения либо полностью задерживается, либо полностью пропускается к приемнику излучения. Соответственно сигнал принимается либо за О, либо за 1. Информация о положении цели, выданная в такой форме, может непосредственно вводиться в вычислитель"ое устройство. В большинстве случаев для получения информации по двум координатам необходимы две системы с импульснок~довой модуляцией и взаимно перпендикулярным расположе- НИЕМ ОСЕЙ.
Рие. 167. Растр с фигурным вырезом в одном нвидрвнте длн ПИМ: Р— растр; КП вЂ” квадраитный аереклюиатель; 06 — ооьектив; К вЂ” ьоиденсор; Пр — ириеиник; Ус -- усилитель фототока Принципиальная схема однокоординатной импульсно-кодовой системы приведена на рис. 169. Схема работает следующим обраю !. С помощью вращающегося зеркала или многогранного зеркального барабана, вращающегося перед объективам, изображение точечной цели перемещается В картинной плоскости, где находится растрко- Р дирующая маска с отверстиями, расположенными так, ! что, перемещаясь по маске, ! ! поток излучения от цели ко- Т дируется двоичным кодом или ! ! кодом Грея.
Этот код характеризует положение цели в направлении, перпендику- Ф лярном сканированию. Системы с импульсной модуляцией часто включают в себя различные многоэлементные приемники. Отдельные площадки приемника могут располагаться в виде симметричного креста, линейного ряда либо другим образом, а изображение цели перемещается в плоскости установки приемников по заранее заданному закону за счет сканирования.
В подобных системах растры используются как прерыватели потока излучения с целью пространственной фильтрации и увеличения помехозащищенности от протяженных элементов фона. Рис. 169. Однокоординатный импульсно. кодовый растр: I — траектория движения изображения нели; 2 — дорожки с отверстиями на кодирующей маске; Р— растр; З вЂ” вращающееся аеркало: Об — объектив; К вЂ” конденсор; Пр — прием- ник Глава 8 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ РАСТРОМ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ В ФУНКЦИЮ ВРЕМЕНИ й 1. СТРУКТУРА И СПЕНТР МОДУЛИРОВАННОГО ПОТОНА ИЗЛУЧЕНИЯ В общем случае оптическая система с растровым анализатором состоит из объектива Об, который создает изображение поля излу"еиия в плоскости диафрагмы поля ди, растра Р, движущегося "ерез диафрагму, и приемника Пр, воспринимающего излучение, вает "Рошедшее через диафрагму (рис. 170). Конденсор К обеспечип ое! ет Равномерное освещение чувствительной площадки приемника, Рое!!ируя на нее входной зрачок объектива.
!79 П ри наблюдении сквозь диафрагму можно увидеть движущиеся части растра, которые появляются с периодической последова тель постыл. Положение некоторой точки в плоскости диафрагмы может быть задано в прямоугольных или полярных координатах. Обозначим обобщенные координаты точки, лежащей в плоскости диафрагмы через г, т. е. в прямоугольных координатах г = .-==- (х, у), а в полярных координатах г = (р, «р). Освещенность изображения в рассматриваемой точке равна Е (г, 1), причем зависимость от времени возникает главным обра зом при сканировании поля излучения. Если сканирование отсут ствует, то освещенность изображения зависит от времени только в том случае, когда поле излуче,((и ))р 'ния изменяется за время анализа (( Ф как это имеет место, например, при регистрации кратковременной вспышки света.
1Р Коэффициент пропускания ра- стра в рассматриваемой точке раРнс. 170 Онтнческаа система с растровым анализатором вен Г)~ (~ О т. е он зависит пространственной координаты г и времени 1 (зависимость от времени определяется в этом случае движением растра). Величина коэффициента пропускания, называемого функцией растра, может быть представлена рядом Фурье, так как действие растра всегда периодичио. Поток излучения, прошедший через растр в пределах площади диафрагмы поля (т, равен ФЯ== ) х (г, ~)Е(к, ~)да, (о) где Е (г, 1) — освещенность диафрагмы (т; т„(г, 1) — коэффициент пропускания растра в точке с обобщенной координатой г; (Ь вЂ” элемент площади диафрагмы (т. Преобразуем уравнение для Ф (1) к виду ф(О = )( '~р(~э ~) тф(з)ЕвИ)(~(т = Еа(~) () тр (з ~) тф (~) 'Ж (о) (Д) т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
