книги / Обработка радиосигналов акустоэлектронными и акустоопритческими устройствами

ном сигнале преобразуется в цифровой код и записывается в раз­ рядные сдвиговые регистры, откуда она может считываться и снова преобразовываться в аналоговую форму [2]. Генератор импульсов записи вырабатывает последовательность импульсов с постоян­ ным периодом повторения. Преобразование временной коорди­ наты осуществляется путем соответствующего изменения частоты импульсов считывания информации с разрядных сдвиговых ре­ гистров. Преобразование Фурье над сигналом с выхода ПВМ производится с помощью дисперсионного анализатора спектра (ДАС) с применением функциональных компонентов на ПАВ.

Преобразователь временного масштаба реализован на основе интегральных схем. Информация о входном сигнале записывается в его память в виде 120 шестиразрядпых двоичных чисел. Макси­ мальная частота записи выборок сигнала (120 кГц) определяется схемой АЦП (здесь — последовательного приближения) и быстро­ действием использованных микросхем. Построение АЦП на основе других методов и применение других типов ИС позволит увеличить этот параметр па один-два порядка. Максимальная частота счи­ тывания выборок сигнала (12 МГц) определяется в первую оче­ редь быстродействием ЦАП, для построения которого была исполь­ зована микросхема 265ПП1. Генератор импульсов считывания реализован на базе дисперсионной липни задержки на Г1АВ с пьсзокерампческой подложкой. Импульсы считывания форми­ руются из отклика дисперсионной линии задержки на короткий импульс. Закон изменения частоты следования импульсов опре­ деляется показательной функцией а1, где a æ 1.05. При этом обес­ печивается формирование 120 импульсов в пределах 25 мкс.

Дисперсионный анализатор спектра [3] осуществляет обра­ ботку сигналов длительностью до 25 мкс в полосе обзора 2 МГц, и эти характеристики сопряжены с параметрами сигналов, счи­ тываемых из ПВМ. Анализатор реализован с применением двух дисперсионных линий задержки на ПАВ, одна из которых вклю­ чена в канал обработки сигнала, а вторая является основным функ­ циональным узлом ЛЧМ генератора.

Для проверки работоспособности макета на его вход подава­ лись радиоимпульсы с постоянной частотой заполнения, имеющие 12 периодов колебания и отличающиеся масштабом в 1.5 раза (/с=1.5). Амплитудные фурье-спектры этих импульсов представ­ лены на рис. 2, а. Эти осциллограммы были получены с выхода того же макета при отключении генератора импульсов считыва­ ния и подаче на сдвиговые регистры импульсов не с переменным, а с постоянным периодом повторения. Спектры радиоимпульсов различаются как шириной, так и положением н а оси частот. Ле­ вая осциллограмма соответствует сигналу с меньшим временным масштабом.

На рис. 2, б приведены фотографии сигналов, полученные на выходе макета при подаче на его сдвиговые регистры импульсов считывания с переменным периодом повторения, т. е. в режиме выполнения преобразования Меллина. Сравнение этой пары ос­

J Функция №12 (т) представляет собой взаимокорреляциойную функцию сигналов s± (у) п s2 (у), где y=log01. Если М 2 (и)= М 1 (о>), что вьшолияется при условии равенства масштабов сигналов sx (£) и s2 (£), то соответствующая функция \К12 (т) имеет вид

Si (У)•

Из соотношений (5) и (6) следует, что функции гГ12 (т) и ЧГи (т) имеют одинаковую форму, но разное временное положение, т. е.

ЧР12 (т) сигналов sx (у) и s2 (у), снимаемых с выходов преобразова­ телей временного масштаба, может быть реализован на основе при­ менения трех ДАС [4]. Такой коррелятор имеет два входных ДАС, выполняющих прямые преобразования Фурье над сигналами Si (у) и s2 {у). Взаимный спектр сигналов получается при выделе­ нии нижней боковой полосы частот смесителя, подключенного к входным ДАС. Третий ДАС осуществляет обратное преобразо­ вание Фурье пад взаимным спектром сигналов s± (у) и s2 il/)*

Таким образом, показана принципиальная возможность реали­ зации устройства, выполняющего преобразование Меллина над одномерными временными сигналами, на основе применения пре­ образователя временного масштаба и дисперсионного анализа­ тора спектра. ПВМ и ДАС экспериментального макета исполь­ зуют дисперсионные линии задержки на ПАВ. Подобные устрой­ ства обладают высоким быстродействием и могут применяться для идентификации сигналов, различающихся временным масшта­ бом.

p. 9 2 -9 8 .

3.Д и с п е р с и о н н ы й анализатор спектра радиосигналов / В. А. Жу­ ков, А. М. Кирюхин, Л. П. Коновалова и др. — Приборы и техника экс­ перимента, 1973, № 4, с. 257.

4.А. с. 514300 (СССР). Аналоговый анализатор спгпалов / В. А. Жуков, А. М. Кирюхин, О. Д. Москалец, Г. К. Ульянов. — Заявл. 30.12.1974, № 20899099/18—24; Опубл. в Б. И., 1976, № 18.

СИНХРОНИЗАЦИЯ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ АКУСТОЭЛЕКТРОННЫМИ КОНВОЛЬВЕРАМИ

Применение акустоэлектроиных коивольверов (AK) [1 ] позво­ ляет осуществлять быструю (беспоисковую) синхронизацию слож­ ных (псевдослучайных) сигналов (ПСС) только в том случае, если интервал обработки принимаемого сигнала (ПС) не превышает задержку Тл акустической волны в области пелинейпого взаимо­ действия АК. При невыполнении данного условия, когда для получения требуемого интервала обработки ПС используется коге­ рентное накопление выходных сигналов АК во внешних или вну­ тренних накопителях (например, в рециркуляционных конту­ рах [2] или регистрах с зарядовой связью [3]), конвольверные си­ стемы теряют свою инвариантность к временному положению ПС и задача синхронизации Г1СС должна решаться путем поиска ПС по задержке.

В данной работе анализируются особенности синхронизации ПСС устройствами АК—рециркуляционный контур (РК) при ис­ пользовании наиболее простого и универсального пошагового ал­ горитма поиска ПС, заключающегося в последовательном про­ смотре всех возможных положений временного окна дискримина­ ционной характеристики (ДХ) устройства обработки в пределах зоны временной неопределенности ПС.

В общем случае, когда период Т0 сегментации опорного сигпала (ОС) конвольвера ие равен длительности задержки Т г (Тс=

может быть оценена с помощью выражения для среднего времени поиска, полученпого на основе метода марковских графов с поте­ рями [4] в предположении, что решение об обнаружении сигнала в одной из ячеек зоны поиска выносится по оптимальному задер­ жанному алгоритму [5 ]:

где при пекогерептпом приеме ПСС па фопе белого гауссова шума [5 ]

— вероятность того, что величина г’-го КП окажется больше всех шумовых выбросов на выходе РК при анализе парциальной зоны неопределенности ДЙ = ДT JD , содержащей ПСС; 1 0 (•) — моди­ фицированная функция Бесселя первого рода; h$= h$R tf — ОСШ в i-м сигнальном КП; y{= D (Д т(.)/^0Е 0 — коэффициент ослабле­ ния выходного ОСШ в î-м КП, обусловленный ненулевым времен­ ным рассогласованием Д т. между ПС и ОС, формирующими дан­ ный КП; М — количество некоррелированных шумовых выбро­ сов на выходе РК за время анализа одпой парциальной зоны ДЙ:

Из анализа полученных соотношений следует, что временные затраты на коивольвериый поиск ПСС большой длительности опре­ деляются как параметрами, значения которых заданы внешними факторами (характеристиками ПС и устройства обработки: q, 2?3, ДГд, Дт,), так н параметрами, значениями которых мы можем варьировать (Гс, ДТт, Z), R). Оптимальные значения пара­ метров последней группы, минимизирующие среднее время поиска (4), могут быть пайдепы в результате решения системы уравнений

вида

В данпой работе при определении ДГП10Г1Т, Гсопт, £>опт и Д01д использовался принцип миппмакса, т. е. предполагалось, что син­ хронизация ПСС осуществляется в наиболее неблагоприятных условиях (при наихудших значениях временного рассогласова­ ния Дт,), а в качестве целевой функции оптимизационной задачи

выступает среднее максимального времени поиска ПСС Та тах. Минимаксная оптимизация рассматриваемой процедуры по­ иска позволяет сразу же, без решения системы (8), сделать вывод о том, что максимальная скорость синхронизации ПСС

(min Т„ П1ах) достигается при Т0= Т 2; в этом случае минимизируется длительность Гк, а остальные параметры, определяющие величину

(1.45—1.5) 7 а.

2. Величина В олт также в основном определяется параметрами g и В а, а оптимальное значение D зависит только от размера нор­ мированной зоны неопределенности Z = h T J T 3.

Степень чувствительности оптимизированного алгоритма по­ шагового конвольверного поиска к отклонению параметров В. и D от своих оптимальных значений поясняется рис. 1 (графическая иллюстрация чувствительности алгоритма поиска к отклонению параметра АТ1,!, не приводится из-за очень слабой зависимости ско-

Рис. 1. Зависимость среднего времени конвольверпого-понска ПСС от отно­ шения спгпал/шум и размера зоны неопределенности.

Рпс. 2. Зависимость среднего времени конвольверного и корреляционного поиска ПСС от отношения сигпал/шум.

рости синхронизации ПСС от изменения величины шага поиска во всем диапазоне его оптимальпых значений). Сплошной линией на рис. 1 показаны зависимости нормированного среднего времени

поиска ТпшаJ T a от величины зоны ’неопределенности Z в предпо­ ложении, что синхронизация ПСС осуществляется устройством, оптимизированным для поиска сигналов в зоне Z = 103 (1 — 5 а= 103, (Z=10“3, АГШ= 1.45 Та; 3 - В = 103, ff= 1 0 "2, ДГШ= 1 .5 Га). Для сравнения на этом же графике и для аналогичных значении пара­ метров i?a, q и АТшприведены зависимости (кривые 2 и 4) среднего времени поиска ПСС устройством, параметры которого оптимизи­ руются для каждого текущего значения Z.

Графики, построенные на рис. 1 штрихпупктирной линией, по­

казывают зависимость î\xm0XjT a от величины входного ОСШ при поиске ПСС устройством, оптимизированным для синхронизации

сигналов в условиях, когда д= 10"2 (кривая 5) и д = 10“3 (кривая б). Пунктирной линией (кривая 7) показана зависимость среднего вре­ мени поиска ПСС устройством, которое оптимизировано для каж­ дого текущего зпачения q (все графики, построенные пунктирной и щтрих-пунктнриой линией, рассчитаны для Z = 103 и /?3= 1 0 3). Из хода приведенных графических зависимостей хорошо видио, что наиболее сильное влияние на скорость поиска ПСС устрой­ ством АК—РК оказывает рассогласование параметров устройства обработки с параметрами ПС по количеству циклов накопления R (данное рассогласование возникает из-за незнания величины входного ОСШ).

Выигрыш в скорости синхронизации ПСС, получаемый при ис­ пользовании рассмотренной процедуры конвольверпого поиска вместо пошагового поиска с помощью обычных корреляционных

процедур поиска.

Анализ приведенных зависимостей показывает, что применение устройств АК—РК ускоряет пошаговый поиск ПСС приблизи­

В. И. БАЛАКШИН, В. II. ПАРЫГИИ

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СВЕТОВОГО ПОЛЯ АКУСТООПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Задача исследования структуры световых полей нередко воз­ никает в лазерной физике, голографии, оптоэлектронике. До на­ стоящего времени наиболее эффективно она решалась с исполь­ зованием телевизионных преобразователей свет—сигнал типа суперортиконов, видиконов и т. п. Однако эти преобразователи способны регистрировать изменение лишь амплитуды (интенсив-

которого ia ^ и%(х). Выделение информации о фазе поля у (х) осуществляется приемниками 11а и 116, включенными по диффе­ ренциальной схеме, преобразователем 13 и интегратором 14. Пос­ ледние два устройства необходимы, потому что снимаемый с при­ емников сигнал ~ и- [x)d^jdx.

Таким образом, акустооптический преобразователь свет—сиг­ нал (АРУС) позволяет получать одновременно видеосигналы раз­ вертки амплитуды и фазы строки светового поля. Развертку по кадру можно осуществлять различными способами — от механи­ ческих до акустооптическпх. Такие устройства описаны в [4] и здесь не рассматриваются.

Период сканирования строки определяется временем распро­

где dmin — минимальный размер элемента разложенпя. Строгий расчет drain сводится к решению задачи о дифракции несущего изоб­ ражение светового пучка на коротком акустическом цуге. В приб­ лижении малой эффективности дифракции решепие может быть легко найдено методами фурье-оптики. В работе [3] получено следующее выражение для углового распределения интенсивности дифрагированного света на выходе АО ячейки:

где X — длина волны света; L — ширина акустического пучка в на­ правлении распространения света; 0 и (р— углы падения и дифрак­ ции; U (0) — фурье-спектр падающего света; А (К) — спектр акусти­ ческого поля; К — волновое число ультразвука. Параметр т] харак­ теризует рассинхронизм при АО взаимодействии. С учетом малости углов 0 и ср

где к0 = 27т/Х0 — волновое число света в вакууме; п. и пв — пока­ затели преломления для падающего и дифрагированного света. Параметр q определяется мощностью акустической волны Р а:

где М2— коэффициент АО качества [5]; b — поперечный размер акустического пучка. Выражение (3) справедливо как при анизо-