Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Произведение Am= AiA2 является коэффициентом, учитывающим ВОТери при модуляции (КПД модуляции), поскольку Am определяет ДОЛЮ полезной, используемой в приборе мощности по отношению к Мощности немодулированного сигнала.
В общем случае для определения Am целесообразно применить выражения типа (9.2) и (9.3), рассчитывая долю мощности сигнала в по-
247 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
лосе его пропускания путем сложения квадратических значений коэффициентов отдельных гармоник.
Рассмотрим простые, но часто встречающиеся на практике примеры.
Пусть в результате модуляции путем прерывания потока образуется непрерывная последовательность синусоидальных импульсов. В этом случае легко найти, что Ai = 0,5. То же значение имеет коэффициент Ai для последовательности прямоугольных импульсов с коэффициентом заполнения (отношение длительности импульса к периоду его повторения) у = 0,5. Если в дальнейшей схеме спектр сигнала не изменяется, т.е. используется эффективное значение последовательности электрических импульсов, образующихся на выходе приемника, то в этом случае A2= 0,707. (Для других значений коэффициента заполнения у среднее квадратическое — эффективное за период значение импульсного периодического сигнала — составит у1/2). Следовательно, при такой импульсной модуляции в образовании полезного сигнала участвует 35,4% (Ам = AiA2 = 0,354) немодулированного потока.
Другой пример. В приборе осуществляется модуляция с помощью вращающегося растра, у которого одна половина (полудиск) непрозрачна и не модулирует сигнал, а вторая разделена на равные прозрачные и непрозрачные секторы. Если с некоторым, вполне допустимым для практики приближением считать, что в рассматриваемом случае происходит двукратная гармоническая амплитудная модуляция, описываемая функцией вида Ф(?) = (Ф0/2) (1+ sin a>0t) sin сaat, а в детекторе электронного тракта выделяются напряжения или токи частоты управления сод, на которой переносится полезная информация, то амплитуда сигнала этой частоты на выходе линейного детектора будет пропорциональна 2Ф0/п (см. § 9.2), а ее эффективное значение составит 0,707Ф0-2/ті, т.е. в данном случае k2 = 0,707-2/71 = 0,45, a Ai = 0,25. Действительно, за время, составляющее в общей сложности 3/4 периода модуляции, кванты излучения не попадают на приемник, т. е. средняя за период мощность составляет 0,25Ф0. Таким образом, Am « 0,115.
Для оценки эффективности модуляции следует сопоставить выигрыш в отношении сигнал/шум на выходе ОЭП с потерями энергии сигнала при модуляции, т.е. с коэффициентом Ам. Коэффициент эффективности модуляции может быть определен [1] как частное от деления отношения эффективных напряжений сигнал/шум после модуляции на отношение эффективных напряжений сигнал/шум для постоянного тока, существующее без прерывания излучения на несущей частоте.
248 Глава 9. Модуляция и демодуляция в оптико-электронных приборах
г--
В [1] получены следующие значения коэффициента Am для последовательностей :
синусоидальных импульсов, промодулированных прямоугольной функцией, Am= 0,16;
прямоугольных импульсов, промодулированных синусоидальной функцией, Am= 0,16;
V прямоугольных импульсов, промодулированных прямоугольной функцией, Am= 0,2;
частотно-модулированных прямоугольных импульсов при индексе модуляции ? = Ato/Q = 1,8, Am = 0,37;
частотно-модулированных синусоидальных импульсов при ?= 1,8, Am= 0,19.
9.4. Общая характеристика способов модуляции сигнала в оптико-электронных приборах
Характер модуляции сигналов в ОЭП зависит от свойств реальных модуляторов. Большинство оптических модуляторов управляет интенсивностью электромагнитного колебания оптической частоты, что отражается на выборе методов приема и обработки сигнала.
По способу модуляции оптического сигнала различают модуляцию, выполняемую непосредственно в источнике излучения (внутреннюю), и осуществляемую на пути сигнала от источника к приемнику (внешнюю). Кроме того, в некоторых ОЭП сигнал модулируется в электронном тракте. Выбор типа модулятора и способа модуляции зависит от требований к сигналу, поступающему в электронную систему, способу анализа изображений, а также к стабильности и сроку службы самого модулятора.
Для модуляторов, используемых во многих ОЭП, основными требованиями являются: высокое пропускание в рабочем спектральном оптическом диапазоне, высокая стабильность параметров и характеристик, особенно при изменениях питающего напряжения или тока, а также при изменении внешних условий (температуры окружающей среды, влажности, давления и т.п.), малые потери потока, максимальная глубина модуляции, широкий диапазон частот модуляции, а в ряде случаев и возможность плавной или дискретной перестройки частоты. Очень важно, чтобы модулятор потреблял небольшую мощность, выл прост и надежен в эксплуатации.
Можно указать на некоторые особенности модуляции, осуществляемой непосредственно в источнике излучения. Питая источник (лам-®У> светодиод, лазер) переменным током, можно изменять амплитуду Потока излучения во времени. Очевидно, что для получения больших
