Фильтрация оптических сигналов

Тема 15. Фильтрация оптических сигналов. Спектральная фильтрация, пространственная фильтрация. Назначение фильтров, понятие о спектральной характеристике фильтра, виды спектральных характеристик. Интерференционные, поляризационные, нейтральные и другие фильтры. Оптимальная фильтрация сигналов. Понятие оптимального приемника, условные распределения вероятностей сигнала и шума, вероятность правильного обнаружения, вероятность ложной тревоги, понятие отношения правдоподобия. Оптимальная и согласованная фильтрация, форма спектра сигнала и передаточной функции. Выделение сигналов на фоне шумов.

Фильтрация оптических сигналов предназначена для повышения помехозащищенности оптико-электронного прибора и повышения отношения сигнал/шум на выходе фотоприемного устройства. Различают фильтрацию спектральную и пространственную. Спектральная фильтрация предусматривает использование физических свойств оптического сигнала, а пространственная геометрических свойств либо самого источника излучения, либо его изображения.

Спектральная фильтрация - вид оптической фильтрации с учетом свойств приемно-передающего тракта при которой добиваются максимально возможных значений полезного сигнала (информационного сигнала) и минимальных значений сигналов помех, путем соответствующего выбора спектральных свойств элементов приемно-передающего тракта

(1)

где t_ос(l),t_а(l),t_ф(l) - функции спектрального пропускания оптической системы, атмосферы и оптического фильтра, соответственно, S(l)-функция спектральной чувствительности фотодетектора, M_и(l)-функция спектральной энергетической светимости источника, M_п(l)-функция спектральной энергетической светимости помехи. Таким образом добиться максимального отношения между полезным сигналом и помехой можно только при учете спектральных свойств всех входяших в приемно-передающий тракт элементов.

Наиболее распространенным средством спектральной фильтрации являются оптические фильтры, так как спектральная избирательность других элементов прибора не удовлетворяет требованиям помехозащищенности.

Для эффективного разделения сигнала и помехи используют спектральные фильтры, основным параметром которых является спектральный коэффициент пропускания, а характеристикой - спектральная характеристика фильтра, отражающая изменение пропускания фильтра по спектральному диапазону, а также подбор спектральных свойств элементов оптической системы и фотоприемного устройства. При этом по виду спектральной характеристики различают фильтры длинноволновые, коротковолновые и полосовые, вид которых показан на (рис. 1). Вид спектральной характеристики фильтра определяется свойствами оптических материалов и покрытий выбранных для его изготовления. Основными параметрами фильтра при его выборе являются интегральный коэффициент пропускания фильтра в рабочем диапазоне, граничная длина волны l_гр , выделяемая на уровне либо (t_l)_max, либо 0,5(t_l)_max и ширина полосы Dl пропускаемых длин волн, а основной характеристикой является спектральная характеристика, определяющая зависимость коэффициента пропускания фильтра от длины волны падающего излучения t_l=j(l).

Дата добавления: 2014-01-05