ВЕКТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДОПЛЕРОВСКОГО СДВИГА ЧАСТОТЫ ЛОКАЦИОННОГО СИГНАЛА НА ОСНОВЕ ТАНДЕМНОЙ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ И ВОЛОКОННОЙ БРЭГГОВСКОЙ РЕШЕТКИ, ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЙ ПОЛЯРИЗАЦИЮ

Александра Алексеевна Лустина; Павел Евгеньевич Денисенко; Радик Мингумерович Шагвалиев; Александр Алексеевич Иванов; Олег Геннадьевич Морозов; Геннадий Александрович Морозов; Кирилл Владимирович Викулов; Константин Андреевич Силаков

Александра Алексеевна Лустина Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ
Павел Евгеньевич Денисенко Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ
Радик Мингумерович Шагвалиев ПАО "Татнефть"
Александр Алексеевич Иванов Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ
Олег Геннадьевич Морозов Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ
Геннадий Александрович Морозов Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ
Кирилл Владимирович Викулов Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ
Константин Андреевич Силаков Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Ключевые слова: БПЛА, радиолокация, радиофотоника, доплеровский сдвиг частоты, скалярный измеритель, векторный измеритель, тандемная амплитудно-фазовая модуляция, волоконная брэгговская решетка, поддерживающая поляризацию, амплитудно-фазовый детектор.

Аннотация

Для измерения доплеровского сдвига частоты (ДСЧ) локационного сигнала, необходимого для контроля параметров полета БПЛА при приближении к зоне, закрытой для воздушного движения, разработаны два основных радиофотонных метода: скалярного и векторного фотосмешения. В статье, после проведенного анализа и определения преимуществ последнего, предлагается концепция построения радиофотонного векторного измерителя ДСЧ на основе тандемной амплитудно-фазовой модуляции (ТАФМ) локационным и отраженным сигналами оптической несущей и частотного дискриминатора доплеровского сдвига, построенного на волоконной брэгговской решетке, поддерживающей поляризацию (ВБР-ПП). В качестве прототипа векторного измерителя используется ранее предложенный радиофотонный скалярный измеритель ДСЧ на основе ТАФМ локационным, опорным и отраженным сигналами оптической несущей и частотного дискриминатора доплеровского сдвига на ВБР с равными средними значения показателя преломления по основным осям волокна, в котором она была записана. По сравнению с прототипом предлагается отказаться от использования опорного сигнала, а базовую часть схемы на основе ТАФМ переформатировать в схему с возможностью реализации синфазного I(t) и квадратурного Q(t) обнаружения отраженного сигнала. Приведены структура и экспериментальный стенд радиофотонного векторного измерителя ДСЧ, описание принципов их работы и результаты первых экспериментов, подтвердивших возможность упрощения конструкции измерителя, повышения стабильности его работы при изменении внешних условий, методика определения величины и знака ДСЧ на основе амлитудно-фазового радиочастотного детектора с погрешностью измерения менее 1°. Достигнутая погрешность измерения ДСЧ составляет ±1 Гц.

Биографии авторов

Александра Алексеевна Лустина, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ

ЛУСТИНА Александра Алексеевна, 1991 года рождения, в 2014 году окончила ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» по специальности "Радиоэлектронные системы", работает ведущим инженером Отдела интеллектуальной собственности и трансфера технологий ФГБОУ ВО "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева - КАИ". Имеет 10 публикаций.

Павел Евгеньевич Денисенко, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Доцент кафедры радиофотоники и микроволновых технологий, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева-КАИ, 420111, Россия, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, 10.

Область научных интересов: волоконно-оптические сенсорные системы, радиофотоника, ВБР,

ORCID: 0000-0003-3452-2723,
ResearcherID: N-8248-2016,
Scopus Author ID: 37261339400

E-mail: pavdeni@gmail.com

Радик Мингумерович Шагвалиев, ПАО "Татнефть"

ШАГВАЛИЕВ Радик Мингумерович, 1961 года рождения, 1984 году окончил Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева по специальности «Радиоэлектронные устройства», работает руководителем Центра безопасности ПАО «Татнефть», аспирант, ассистент каф. МИИТ Лениногорского филиала Казанского национального исследовательского технического университета им. А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ).

Область научных интересов: радиоэлектронные системы и комплексы, системы обнаружения и противодействия беспилотным летательным аппаратам, системы радиоэлектронной борьбы.

E-mail: shagvalievtim@gmail.com

Александр Алексеевич Иванов, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ

Кандидат технических наук, 1993 года рождения, в 2016 году окончил ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» и Университет Ильменау (ФРГ) по направлению «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», работает старшим преподавателем кафедры Радиофотоники и микроволновых технологий в ФБГОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ».

Область научных интересов: микроволновая фотоника. Имеет около 40 публикаций и патентов.

E-mail: AAIvanov@kai.ru

Олег Геннадьевич Морозов, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ

Доктор технических наук, профессор, 1960 года рождения, в 1983 году окончил Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева по специальности «Радиотехника», Почетный работник сферы образования РФ, Заслуженный работник высшей школы РТ, работает заведующим кафедрой Радиофотоники и микроволновых технологий, директором Научно-исследовательского института прикладной электродинамики, фотоники и живых систем ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ».

Область научных интересов – радиофотонные технологии сенсорики и телекоммуникаций. Автор более 450 публикаций и патентов.

E-mail:OGMorozov@kai.ru

Геннадий Александрович Морозов, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ

Доктор технических наук, профессор, 1940 года рождения, в 1964 году окончил Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева по специальности «Радиоэлектронные устройства», Заслуженный работник высшей школы РФ, Заслуженный деятель науки и техники РТ, работает профессором кафедры Радиоэлектронных и телекоммуникационных систем ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ».

Область научных интересов: антенны, микроволновые технологии, микроволновая фотоника. Имеет около 350 публикаций и патентов.

E-mail: GAMorozov@kai.ru

Кирилл Владимирович Викулов, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Студент кафедры радиофотоники и микроволновых технологий Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н.Туполева-КАИ, 420111, Россия, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, 10.

Область научных интересов: волоконно-оптические сенсорные системы, радиофотоника, ВБР.

E-mail: vikulov0@mail.ru

Константин Андреевич Силаков, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Студент кафедры радиофотоники и микроволновых технологий Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н.Туполева-КАИ, 420111, Россия, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, 10.

Область научных интересов: волоконно-оптические сенсорные системы, радиофотоника, ВБР.
E-mail: industar61ld@gmail.com