Электроника, фотоника и киберфизические системы

РАДИОФОТОННЫЕ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОЙ ЧАСТОТЫ СВЧ-СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ЧАСТОТНЫХ ДИСКРИМИНАТОРОВ – ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЕТОК. ОБЗОР

Андрей Владимирович Мальцев — 2024-09-24

Фотонные приемники для измерения мгновенной частоты СВЧ-сигналов – это устройства, используемые для измерения мгновенной частоты и амплитуды одного или нескольких СВЧ-сигналов в оптическом диапазоне для радиолокационных систем. При разработке таких устройств, к частотному диапазону, точности и разрешающей способности измерений мгновенной частоты СВЧ-сигналов предъявляются все более высокие требования, которые удовлетворяются созданием новых приборов и принципов их работы. Для дальнейшего развития в этой области необходимо обобщить опыт, полученный при разработке устройств на основе частотных дискриминаторов, в том числе перспективных – интегрального типа. В данной статье дан обзор подходов, в которых используются частотные дискриминаторы на основе волоконных брэгговских решеток. Подробно рассмотрены принципы их работы, а также связанные с ними преимущества, недостатки и существующие решения выявленных проблем.

РАДИОФОТОННЫЕ СИСТЕМЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ ИСТОЧНИКОВ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПО УГЛУ ПРИХОДА ДЛЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ИЗДЕЛИЙ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Евгений Петрович Денисенко — 2024-09-24

Угол прихода (УП) является важным параметром, используемым для определения направления распространения микроволновых радиоизлучений и, следовательно, локализации микроволновых передатчиков (активная локализация) или источников (пассивная локализация) условно в гражданских (беспроводные сенсорные сети) и оборонных (радиолокационные, радионавигационные, разведывательные и др. системы или их распределенные сети) приложениях. Как правило, УП можно измерить в двух разных условиях: в дальнем и в ближнем поле. В статье рассматривается сценарий дальней зоны, когда расстояние между передатчиком или источником и измерительной системой велико, и измеряемый микроволновый радиосигнал достигнет всех приемников или элементов антенной решетки параллельно или в одном направлении. УП можно измерить путем обнаружения задержек между приемными устройствами или элементами антенной решетки для падающего микроволнового сигнала по амплитуде и/или фазе. Основной задачей данной статьи является исследование существующих и перспективных методов и средств построения локализации источников микроволнового излучения по УП для беспроводных сенсорных систем контроля и диагностики изделий и природной среды с фотонным преобразованием измерительной информации и ее оптоэлектронным детектированием, а также определение путей их дальнейшего развития на основе использования в них преимуществ тандемной амплитудно-фазовой модуляции, скалярных и векторных структурных реализаций, российской импортозамещающей элементной базы.

МЕТОДИКА ДВУНАПРАВЛЕННОГО РЕЖИМА РЕГИСТРАЦИИ СЕНСОРНЫХ ДАННЫХ ОПТИЧЕСКИМ РЕФЛЕКТОМЕТРОМ ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ

Максим Евгеньевич Белокрылов — 2024-09-25

В работе представлена схема оптического рефлектометра частотной области (Optical Frequency Domain Reflectometer – OFDR) с использованием комбинации стандартного опорного осциллятора и обратного отражения от конца измеряемой линии. Применение отражения от конца измеряемой линии влечет за собой инверсию рефлектограммы в частотной области, а опорное излучение от такого отражателя получило название «обратного опорного осциллятора». Проведено математическое моделирование влияния внешних воздействий на исследуемую линию, с учетом фазовых шумов и шумов интенсивности для стандартного и обратного опорного осциллятора. Результаты моделирования проверены на натурном эксперименте. Показано, что использование обратного опорного осциллятора снижает влияние шумов и увеличивает коэффициент корреляции измерений в дальних точках тестируемой линии, что способствует повышению качества демодуляции внешних воздействий.

РАДИОФОТОННЫЕ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОЙ ЧАСТОТЫ СВЧ-СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ СВЕРХ УЗКОПОЛОСНЫХ ЧАСТОТНЫХ ДИСКРИМИНАТОРОВ – РЕЗОНАТОРОВ И УСИЛИТЕЛЕЙ. ОБЗОР

Андрей Владиимрович Мальцев — 2024-10-03

Развитие фотонных и микроволновых технологий и сопутствующей им элементной базы привело к значительному прогрессу в вопросах методов и средств измерения мгновенной частоты (ИМЧ) СВЧ-сигналов на основе радиофотоники, что ранее осуществлялось на основе классической электроники и ее элементной базы. Электронные ИМЧ СВЧ-сигналов в настоящее время повсеместно используются как в военных, так и в граждански областях, к примеру, в системах радиоэлектронной борьбы, оценки электромагнитной обстановки для совместимости РЭС и др., однако их применение ограничивается канальными решениями с частотным диапазоном 2 ГГц из-за ограничений электронных схем. Благодаря фотонным системам появилась возможность значительно расширить диапазон измеряемых частот, точность и разрешающую способность фотонных приемников в одном канале, как минимум, до 10-40 ГГц. К примеру использование ИМЧ СВЧ-сигналов на основе вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна с усилением позволяет проводить измерения в диапазоне от 0.5 до 28 ГГц с разрешающей способностью в 20 МГц. Близкие или лучшие характеристики можно получить с помощью интегральных кольцевых резонаторов и резонаторов Фано. При этом работы по созданию методов и средств ИМЧ на основе частотных дискриминаторов резонансного типа, основывались на измерении оптической мощности несущего лазерного сигнала, модулированного СВЧ сигналом. В данной статье дан обзор подходов, в которых используются сверхузкополосные частотные дискриминаторы на основе указанных резонаторов и усилителей. Подробно рассмотрены принципы их работы, а также связанные с ними преимущества, недостатки и существующие решения выявленных проблем.

МОЖНО ЛИ ПОСТРОИТЬ ПРАВИЛЬНЫЕ МНОГОУГОЛЬНИКИ С НЕЧЕТНЫМИ СТОРОНАМИ С ПОМОЩЬЮ ЦИРКУЛЯ И ЛИНЕЙКИ БЕЗ ДЕЛЕНИЙ?

Равиль Рашидович Нигматуллин — 2024-09-23

В этой краткой статье рассматриваются новые возможности построения правильных многоугольников с числом сторон, выражаемыми нечетными числами (равным нечетным числам) как 3,5,7,9,... Предлагаемый метод, (понятный любому продвинутому школьнику старших классов) позволяет решить такую достойную внимания проблему как трисекция угла, деление отрезка на части, выражаемые нечетными числами, с помощью линейки без делений, циркуля, позволяющего делать засечки, и обыкновенного грифельного карандаша. Оказывается, что обыкновенный карандаш с толщиной грифеля полмиллиметра также играет важную роль в решении этой проблемы.