Использование модулирующих дисков

Определение угловых координат цели

Одной из основных задач координатора является определение угловых координат цели и относительно оптической оси приемной системы.

В координаторах цели данного типа составляющие угла рассогласования в каждой из плоскостей (горизонтальной и вертикальной) определяются частотой и другими параметрами модуляции лучистого потока. Модуляция осуществляется с помощью модулирующего диска, размещаемого в фокальной плоскости объектива (или в непосредственной близости от нее) и приводимого во вращение с постоянной скоростью (рис. 4.12,a).

Модулирующий диск представляет собой металлическую или стеклянную пластину с рядом прозрачных и непрозрачных для инфракрасных лучей полос. Ось вращения модулирующего диска параллельна оптической оси приемной системы (рис. 4.12,б).

Линия раздела поясов пересекается с оптической осью приемной системы.

При смещении изображения цели в фокальной плоскости относительно оптической оси вправо или влево (соответственно в вертикальной плоскости вверх или вниз) лучистый поток будет модулироваться с той или иной частотой в зависимости от того, на каком из двух поясов находится изображение цели. Соответствующую частоту будут иметь пульсации тока в цепи чувствительного элемента, расположенного за модулирующим диском.

На выходе усилителя фототока имеются два фильтра, настроенные на соответствующие частоты модуляции. При смещении изображения цели в фокальной плоскости на выходе того или иного фильтра появится напряжение, соответствующее знаку отклонения цели от оптической оси в одной плоскости.

Пеленгационная характеристика указанного координатора (рис. 4.12, в) имеет вид идеальной релейной характеристики 1, если изображение цели в фокальной плоскости много меньше d - размера чувствительного элемента, который, в свою очередь, меньше или равен ширине двух поясов модулирующего диска. Если интенсивность поступающего потока незначительно превосходит порог обнаружения, то пеленгационная характеристика имеет вид характеристики реле с зоной нечувствительности 2. При большом соотношении сигнал/шум характеристика дискриминатор 3 может быть линеаризована в зоне, соответствующей угловому размеру цели (l_ц - размер цели в фокальной плоскости; F - фокусное расстояние объектива.

Чувствительный

элемент

f₁ +

> S u_y

f₂ -

Модулирующий

диск

d / F

yц

Рис. 4.12

Рассмотренный координатор фиксирует наличие угла рассогласования только в одной плоскости, так как он реагирует на смещение изображения цели только вдоль одной координатной оси. Для того чтобы координатор реагировал на изменение составляющих угла рассогласования в двух плоскостях, необходимо при одном модулирующем диске иметь две оптические системы с двумя приемниками лучистой энергии, либо при одной оптической системе в одном приемнике иметь два модулирующих диска. Если число модулирующих полос в концентрических поясах обоих дисков сделать различным, то по частоте тока в цепи приемника можно судить о наличии рассогласования в двух плоскостях.

Координатор с модулирующим диском (рис. 4.12,б) принято называть релейным координатором. Известны линейные координаторы, Пеленгационная характеристика которых линейна. Пример модулирующего диска линейного модулятора показан на рис. 4.13,а, а его Пеленгационная характеристика - на рис. 4.13,б. Здесь число модуляционных полос линейно (с точностью до одного дискрета) возрастает по мере удаления к периферии диска. Средняя частота соответствует нулевому положению цели, т.е. случаю, когда направление на цель совпадает с оптической осью приемной системы.

a) б)

0 y

Рис. 4.13

a) б) t_с/t_м

0,5

0 y_ц

в)

u_c

y_ц = 0 y_ц < 0 y_ц> 0

t_с t

t_м

Рис. 4.14

Линейный координатор другого типа приведен на рис. 4.14: а - модулирующий диск, б - дискриминационная характеристика, в - эпюра изменения сигнала на выходе чувствительного элемента в зависимости от отклонения линии визирования цели jц относительно оптической оси приемной системы. В отличие от предыдущих координаторов здесь идет преобразование углового смещения не в частоту модуляции, а во временной интервал, т.е. имеет место широтно-импульсная модуляция лучистого потока. Основным недостатком координаторов с модулирующим диском является глубокая модуляция фона, что ограничивает их применение только некоторыми системами технического зрения и некоторыми космическими системами.