1.3.2. Радиочастотный аокви

На рис.1.20 показан АОКВИ на встречных акустических пучках, реализующий косвенный алгоритм.

Рис.1.20. Радиочастотный АОКВИ на встречных акустических пучках

Обрабатываемые сигналы и вводятся в АОМ1 и АОМ2, работающие в линейном режиме дифракции Рамана-Ната, на встречных акустических пучках. Пара линз Л1 и Л2 совместно с фильтрующей диафрагмой Д строят в плоскости ФП изображения выходных апертур обоих АОМ в дифрагированных световых пучках. В качестве ФП используется линейка ПЗС, каждый элемент которой накапливает заряд, осуществляя интегрирование по времени падающего на него светового потока. На рис.1.21 для наглядности показан ход световых лучей в рассматриваемом АОК в линейном режиме дифракции Рамана-Ната.

Рис.1.21. Лучевая картина дифракции света в радиочастотном АОКВИ

на встречных акустических пучках.

Из рисунка видно, что в плоскости восстановления изображений обеих апертур АОМ после фильтрации нулевого дифракционного порядка интерферируют четыре световых волны: 1,2волны с различным частотным сдвигом ( ), испытавшие параллельную дифракцию на АОМ1 и АОМ2 соответственно; 3,4пара также с различным частотным сдвигом ( ), в которой волны поменялись ролями. Интенсивность суммарного светового поля в плоскости ФП содержит составляющую, изменяющуюся с удвоенной частотой обусловленную биением волн 12 и 34; постоянную составляющую, порожденную каждой из волн 1..4 индивидуально; медленно изменяющуюся во времени составляющую, вызванную биением волн 13 и 24. Переменная составляющая интенсивности светового поля на частоте не дает вклада в накопленный в ФП заряд. Две другие составляющие интенсивности приведут к формированию постоянного по пространственной координате пьедестала накопленного заряда, с наложенной на него переменной сигнальной составляющей.

Физическую картину работы АОКВИ дополним формальным анализом. Пусть АОМ1 и АОМ2 возбуждаются радиосигналами

. (1.36)

Учитывая ориентацию акустических пучков, возбуждаемых сигналами и и осуществляемую в оптической системе пространственную фильтрацию световых волн, запишем накопленный на точечном ФП заряд

где время накопления. Развернув выражение для квадрата модуля суммы, получим после интегрирования

,

(1.37)

где , энергии сигналов и , коэффициент пропорциональности, ВКФ сигналов, причем последнее равенство в (1.37) справедливо приближенно при условии , которое обычно выполняется. Из (1.37) видно, что ВКФ наложена на пространственную несущую , которая физически представляет собой интерференционные полосы, возникающие в результате сложения двух пар световых волн (13) и (24), ориентированных под углом друг к другу. На рис.1.22 показан примерный вид распределения накопленного заряда, иллюстрирующий характер формируемой ВКФ.

Рис.1.22. Общий вид взаимнокорреляционной функции в радиочастотном

АОКВИ на встречных акустических пучках.

Основное достоинство рассматриваемого АОКВИ состоит в том, что длительность обрабатываемых в нем радиосигналов определяется уже не апертурой АОМ, а временем накопления заряда, которое практически ограничено темновыми токами ФП и лежит в диапазоне 1..10мс. Важно отметить, что при этом сохраняется возможность вести обработку широкополосных сигналов. В АОКВИ этого типа за счет встречного распространения акустических пучков интервал допустимых относительных задержек равен удвоенному значению временной апертуры АОМ. Очевидно, что данный АОКВИ естественно использовать для обработки радиосигналов, которые вводятся в АОМ без предварительного преобразования; его можно в связи с этим назвать радиочастотным АОКВИ на встречных акустических пучках. Как видно из (1.37) и рис.1.22 распределение заряда в плоскости ФП воспроизводит высокочастотную структуру ВКФ радиосигналов. Отсюда следует необходимость при считывании пространственного распределения выделить не менее трех элементарных ячеек фотоприемной линейки ПЗС на один период пространственной частоты. В противном случае из-за пространственного интегрирования в пределах элементарных ячеек линейки считывание будет сопровождаться недопустимой потерей информации. Поскольку число элементов в линейных и матричных ПЗС ограничено, отмеченное обстоятельство приводит к тому, что потенциальные возможности АОМ в этом случае не могут быть полностью использованы. Действительно, число разрешимых точек по времени задержки в данном АОКВИ есть , где минимальный интервал корреляции сигнала. Так как ( полоса пропускания АОМ), то . Если допустить, что на интервал корреляции приходится два периода несущей частоты (крайний случай сигнала со 100% шириной спектра), каждый из которых требует не менее трех элементов ФП, то получим необходимое общее число элементов ФП . Ясно, что в ряде случаев ( ) такое требуемое количество элементарных ФП недоступно. Однако при корреляционной обработке радиосигналов вся необходимая информация содержится в комплексной огибающей ВКФ, осциллирующей в большинстве случаев значительно медленнее несущего колебания и требующей для своей передачи соответственно меньшего количества элементов ФП. Поэтому было бы целесообразно так модифицировать схему процессора, чтобы избавиться от пространственной несущей в световом распределении на поверхности ФП. Вариант такого АОКВИ будет рассмотрен ниже. В АОКВИ на встречных акустических пучках может быть также использован режим дифракции Брэгга. При этом геометрия АОВ должна быть реализована согласно схеме рис.1.8, а пространственная фильтрация и трансформация с помощью линз осуществляется так же, как и режиме дифракции Рамана-Ната.