紅外調(diào)制與調(diào)制盤(pán)原理(編輯修改稿)
2025-05-29 12:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 類(lèi)型及工作原理 ? 概述 – 紅外系統(tǒng)中調(diào)制盤(pán)類(lèi)型多，圖案各異，象點(diǎn)與調(diào)制盤(pán)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式也各有不同。 – 從位置編碼的基本原理 (即調(diào)制方式 )來(lái)分： ? 調(diào)幅式 (AM) ? 調(diào)頻式 (FM) ? 調(diào)相式 (PM) ? 調(diào)寬式 (WM) ? 脈沖編碼式 – 目標(biāo)點(diǎn) M ‘(ρ’, θ‘)在物平面，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成象在象平面上，象點(diǎn)為 M (ρ, θ) 。對(duì)于望遠(yuǎn)系統(tǒng)，象平面在焦平面上，則有 – 式中， f為光學(xué)系統(tǒng)焦距； ρ為 xoy平面內(nèi)象點(diǎn) M到 o的距離； θ為象點(diǎn)方位角； Δq為失調(diào)角，反映目標(biāo)偏離光軸大小。 – 象點(diǎn)位置反映了目標(biāo)偏離光軸大小。 – 本節(jié)分析調(diào)制盤(pán)如何將目標(biāo)象點(diǎn)位置轉(zhuǎn)化為可用信號(hào)，及如何進(jìn)行空間濾波。 ()39。f tg q?????????? 調(diào)幅式調(diào)制盤(pán) 一、初升太陽(yáng)式調(diào)制盤(pán) (旭日式 ) ? (一 ) 工作原理 – 調(diào)制盤(pán)圖案及調(diào)幅波的產(chǎn)生 187。調(diào)制盤(pán)放在焦平面上，中心位于光軸。象點(diǎn)不動(dòng)，調(diào)制盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，象點(diǎn)交替通過(guò)透過(guò)和不透過(guò)柵，從而使象點(diǎn)能量在最大值與最小值之間交替變化。 187。調(diào)制盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角頻率 Ω，轉(zhuǎn)動(dòng)一圈為一個(gè)周期 T(=2π/ Ω) 半透 不透 全透 上半圓： 目標(biāo)調(diào)制區(qū)，透輻射與不透輻射扇形條呈輻射狀。 下半圓： 半透區(qū)。 – 調(diào)幅波包絡(luò)的幅值與象點(diǎn)偏離量 ρ和象點(diǎn)大小的關(guān)系 ? 象點(diǎn)： – 位置： ρ偏離量； θ方位角。 – 象點(diǎn)為有限半徑圓形。 187。如圖：象點(diǎn)面積 S=S1+S2 187。S1為透輻射區(qū)面積 187。S2為不透輻射區(qū)面積 – 象點(diǎn)上輻照度均勻分布 187?？偰芰?F=F1+F2 187。透過(guò)能量 F1∝ S1 187。不透過(guò)能量 F2 ∝ S2 ? 調(diào)制盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，透過(guò)調(diào)制盤(pán)的能量： – 上半圓：在 F1和 F2之間變化 – 下半圓： F/2 ? 調(diào)制度 D： – D越大，調(diào)制信號(hào)的幅度越大。 – S一定 187。ρ增大， D增大； 187。ρ減小， D減少 (趨于 0) 這時(shí)可將 D看成是的 ρ函數(shù)，即 187。D=f(ρ) 所以可用調(diào)制信號(hào)的幅值表示偏移量 ρ的大小。 – 如果 S的值也是變化的，則 187。D=f(ρ, S) 如果控制 S隨 ρ按一定規(guī)律變化，則 187。D=f(ρ, S)=f(ρ, g(ρ)) – 可見(jiàn)，通過(guò)調(diào)制盤(pán)圖案形式和目標(biāo)象點(diǎn)大小變化相配合，可滿(mǎn)足有用信號(hào)與目標(biāo)偏移量呈某一特定關(guān)系。 1 2 1 2F F S SDFS????– 包絡(luò)相位與目標(biāo)方位角的關(guān)系 ? 旭日型調(diào)制盤(pán)，圖案有明顯的分界線 (ox)，可用其產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)以檢測(cè)包絡(luò)的相位 (初相角 )。 ? 通過(guò)前面的分析可以看出，目標(biāo)象點(diǎn)信息與調(diào)幅波的關(guān)系： – 偏離量 ρ ：調(diào)幅波的幅度 – 方位角 θ ：調(diào)幅波包絡(luò)的初相位 – 關(guān)于半透區(qū)的設(shè)置與徑向分格問(wèn)題 ? 對(duì)于大面積的象點(diǎn)，由于跨越調(diào)制盤(pán)多個(gè)透輻射和不透輻射柵格，所以透過(guò)的和不透過(guò)的輻射能基本相等 (調(diào)制度 D約為 0)，即如果象點(diǎn)總能量為 F0，則： – 上半圓透過(guò)輻射能 ≈F0/2 – 下半圓透過(guò)輻射能 =F0/2 ? 這樣調(diào)制盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，基本沒(méi)有有用信號(hào)輸出。從而實(shí)現(xiàn)空間濾波。 可見(jiàn)：“ 對(duì)大面積的背景輻射，在整個(gè)周期內(nèi)保持調(diào)制盤(pán)的透過(guò)系數(shù)為某一恒定值 ”是空間濾波的一條重要原則。 一個(gè)周期 T內(nèi)輸出基本恒定 F0/2 ? 從上面分析可見(jiàn)，當(dāng)輻射面積較小的背景成像于調(diào)制盤(pán)的邊緣時(shí)，仍可產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。 – 這時(shí)采用在調(diào)制盤(pán)邊緣徑向分格的方法抑制背景干擾。 – 注意各格點(diǎn)面積應(yīng)盡可能相等。 – 空間濾波中，為了進(jìn)行步消除背景干擾而進(jìn)行徑向分格的另一個(gè)原則 等面積原則 。 ?響尾蛇空 —— 空導(dǎo)彈導(dǎo)引頭中實(shí)際采用的調(diào)制盤(pán) ?實(shí)物直徑為 。 ?上半圓為調(diào)制區(qū)，分成 12個(gè)等分扇形區(qū)，中心扇形區(qū)的半徑為，邊緣各環(huán)帶分成三組，從內(nèi)層環(huán)帶算起。 187。1～ 4環(huán)帶，每環(huán)帶間距為。 187。5～ 9環(huán)帶，每環(huán)帶間距為。 187。10～ 14環(huán)帶，每環(huán)帶間距為, (圖中只畫(huà)出 12個(gè)環(huán)帶 ) –下半圓為半透明區(qū)。由 62條寬為 (=25 )，間距也為 ，因?yàn)槟繕?biāo)象點(diǎn)線度通常 講遠(yuǎn)較 ，所以可認(rèn)為這個(gè)區(qū)域的透過(guò)系數(shù)無(wú)論對(duì)目標(biāo)或?qū)Ρ尘岸际?50％。 (二 ) 調(diào)制特性分析 – 調(diào)制曲線的形狀 ? 目標(biāo)象點(diǎn)的偏離量 ρ(=f Δq)可用失調(diào)角 Δq來(lái)表示。 ? 失調(diào)角 Δq與有用調(diào)制信號(hào) u之間的關(guān)系曲線稱(chēng)為調(diào)制曲線 。 OE段： ? 對(duì)應(yīng)象點(diǎn)離光軸很近， u很小 (小于噪聲 )，表現(xiàn)為調(diào)制曲線比較平緩。 ? 該區(qū)稱(chēng)為調(diào)制盤(pán)的盲區(qū) 。 EF段： ? 隨 Δq的增加，調(diào)制深度增加，有用信號(hào)也增加，調(diào)制曲線表現(xiàn)為上升區(qū)。 FG段： ? 當(dāng) Δq繼續(xù)增大，目標(biāo)象點(diǎn)進(jìn)入棋盤(pán)格區(qū)域，由于棋盤(pán)格區(qū)域每一環(huán)帶寬度隨 Δq增加逐漸變窄，則調(diào)制深度明顯下降，有用信號(hào)也下降，調(diào)制曲線表現(xiàn)為下降區(qū)。 整個(gè)調(diào)制曲線相對(duì)于光軸對(duì)稱(chēng)。 注意： ? 調(diào)制盤(pán)的徑向分格，一方面是從消除背景干擾著想，另一方面又對(duì)調(diào)制曲線的形狀有所影響。在設(shè)計(jì)時(shí)兩者應(yīng)兼顧。 A ρ – 影響調(diào)制曲線形狀的因素 ? (1) 調(diào)制盤(pán)本身圖案形式的影響 – 圖案影響調(diào)制深度 D，從而影響調(diào)制曲線。 ? (2) 象點(diǎn)大小及其變化規(guī)律的影響 ? (3) 距離的影
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