1. Теоретическая часть

Процессы модуляции в фотоэлектрических и радиотехнических устройствах обладают одной и той же физической сущностью, а поэтому, как правило, описываются одинаковым образом и анализируются с помощью одного и того же математического аппарата.

К особенностям модуляции в фотоэлектрическом устройстве следует отнести выполнение модулирующих функций анализаторами изображений в пассивных системах, использование модуляторов в качестве фильтров пространственных частот.

Выбор типа модулятора и способа модуляции зависит от требований к сигналу, поступающему на вход электрической схемы, от требований к стабильности параметров модулированного сигнала.

Модуляцию оптического сигнала можно осуществлять:

- непосредственно в источнике излучения;

- в тракте распространения излучения;

- непосредственно в приемнике излучения;

- на выходе цепи приемника излучения.

Модуляцию оптического сигнала получают путем изменения одного из его параметров: амплитуды, частоты, фазы, длительности периода повторения, либо длительности сигнала и называют ее соответственно амплитудной, частотной, фазовой и временной. В зависимости от способа передачи информации модуляция может осуществляться либо несущей, либо поднесущей частот и обеспечивает либо введение, либо извлечение информации, либо для обеспечения наилучших возможностей для оптимизации процесса выделения информации. Модуляция излучения обеспечивается модуляторами, принцип действия которых основан на электромеханических, физических и оптико-физических эффектах, которые должны обеспечивать высокое пропускание в области рабочего спектрального диапазона, высокую стабильность параметров модуляции сигнала при изменении окружающих условий, малые потери потока излучения, максимальную глубину модуляции, широкий диапазон частот модуляции, небольшую потребляемую мощность, надежность и простоту реализации.

Среди большого разнообразия методов модуляции оптического излучения наиболее просты, и в силу этого, наиболее распространены электромеханические методы.

Реализация такого метода может быть осуществлена с помощью вращающейся модулирующей диафрагмы с набором прозрачных и непрозрачных элементов (рис.1). Изображение источника излучения проецируется на диафрагму и при ее вращении перекрывается с частотой, равной произведению числа модулирующих элементов Z на частоту вращения n_p диафрагмы  = 2Zn_p, Z - число прозрачных элементов.

Полагая, что лучистый поток, несущий информацию, является функцией времени ((t), а закон изменения прозрачности модулирующего диска во времени определяется ((t), сигнал на выходе модулирующего устройства можно представить в виде _вых.(t) = (t). Если (t) является четной функцией (начало процесса отсчета совпадает с серединой процесса открытия и закрытия потока (t), то ее разложение в ряд Фурье будет:

,

а спектр сигнала на выходе устройства определяется прямым преобразованием Фурье:

Из (2) видно, что спектр промодулированного колебания является суммой спектра сигнала до модуляции Ф() и совокупности n гармоник того же спектра, взятых со сдвигом по частоте на величину n_m кратных частоте модуляции _m.

Модуляция светового потока малоразмерных источников может быть непрерывной и импульсной. При непрерывной модуляции поток (t) на выходе модулятора описывается гармонической функцией (t)=₀_msint.

Спектр такого модулированного потока излучения представляет собой совокупность значений амплитуд (спектр амплитуд) и фаз (спектр фаз) отдельных гармоник

Для идеального гармонического модулятора при прерывании потока излучения имеет место гармоническая модуляция, при которой коэффициент пропускания модулятора изменяется по закону

где - полная фаза колебания, а - частота модуляции.

Для такого модулятора спектр сигнала на его выходе имеет вид (рис.26)

При импульсной модуляции функция пропускания (t) модулирующего устройства в общем случае представляется в виде бесконечной суммы синусов и косинусов