автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Динамические запоминающие устройства импульсных радиосигналов на основе бинарных волоконно-оптических структур

На правах рукопи

Ж

Горбунов Александр Валерьевич

ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ИМПУЛЬСНЫХ РАДИОСИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ БИНАРНЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СТРУКТУР

Специальность 05 12 04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003172394

Работа выполнена на кафедре Радиоэлектронных средств защиты и сервиса (РЭС ЗиС) Технологического института Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" Министерства образования и науки Российской Федерации

Научный руководитель*

доктор технических наук, профессор (Технологический институт ЮФУ, г Таганрог)

Румянцев Константин Евгеньевич

Официальные оппоненты*

доктор технических наук, профессор

(Технологический институт ЮФУ, г Таганрог) Федосов Валентин Петрович

кандидат технических наук,

начальник научно-исследовательской лаборатории РВИРВ Попов Алексей Владимирович (Ростовский военный институт ракетных войск, г Ростов-на-Дону)

Ведущая организация: ФГУП "Всероссийский научно-

исследовательский институт "Градиент" Российского Агентства по системам управления

Защита состоится 3 июля 2008 г. в 14 часов 20 минут на заседании диссертационного совета Д212 208 20 в Технологическом институте Южного федерального университета по адресу

г Таганрог, ГСП-17, Ростовская область, пер Некрасовский, 44, ауд Д-406

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной библиотеке Южного федерального университета по адресу

г Ростов-на-Дону, ул Пушкинская, 148

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью учреждения, просим направлять Ученому секретарю диссертационного совета Д 212 208 20 по адресу 347928, г Таганрог, ГСП-17, Ростовская область, пер Некрасовский, 44, Технологический институт Южного федерального университета

Автореферат разослан 28 мая 2008 г

Ученый секретарь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современный этап развития радиотехнических систем в связи со стремительным увеличением информационных потоков характеризуется повышенным интересом к использованию сверхширокополосных (СШП) радиосигналов Невозможность применения традиционных методов для высокоскоростного формирования и обработки СШП радиосигналов приводит к необходимости использования оптических методов обработки информации, в том числе применению для этих целей волоконно-оптических структур (ВОС) Преимущества использования волоконно-оптической элементной базы наиболее ярко проявляются при построении радиотехнических процессоров (РТП), работа которых основана на способности волоконных световодов (ВС) задерживать световые сигналы с широкой информационной полосой на достаточно большое время К таким устройствам относятся и динамические запоминающие устройства (ДЗУ), которые предназначены для формирования копий импульсного радиосигнала

Динамические запоминающие устройства являются важным функциональным элементом радиотехнических систем В частности, ДЗУ используются в системах радиоприема и обработки сигналов в составе оптимальных фильтров последовательности импульсных сигналов, в системах радиоизмерения - для создания из одиночных импульсных сигналов псевдопериодической последовательности, а также в системах радиолокации Управляемые ДЗУ могут быть рассмотрены как линии с изменяемым временем задержки, которые могут применяться в системах обработки сигналов в составе корреляторов, транс-версальных фильтров и др

Использование ДЗУ на основе ВОС позволяет тиражировать импульсный СШП радиосигнал, полностью сохраняя структуру сигнала Это достигается благодаря способности ВС задерживать оптические сигналы с очень широкой погонной полосой пропускания, а также благодаря линейным характеристикам преобразования передающих и приемных оптических модулей в широком частотном диапазоне модулирующих радиосигналов При этом основной характеристикой идентичности формируемых копий является ослабление мощности копий радиосигнала в процессе их формирования

Повышение идентичности копий соответствует увеличению количества формируемых копий, которые отвечают заданным требованиям на ослабление их мощности Увеличение числа формируемых в ДЗУ копий позволяет значительно улучшить характеристики некоторых радиотехнических систем Например, увеличение числа обрабатываемых копий в оптимальных фильтрах последовательностей импульсов позволяет значительно увеличить выигрыш в отношении сигнал-шум при использовании данных фильтров для выделения импульсных сигналов (по сравнению с оптимальными фильтрами для одиночных импульсов) Так, увеличение числа копий до 2000 при коэффициенте затухания 0,998 позволит достичь выигрыша в отношении сигнал-шум порядка 30 дБ, что соответствует улучшению данного показателя на 14 дБ по сравнению с рециркулятором с коэффициентом передачи в петле обратной связи 0,95 и числом обрабатываемых копий около 60

Повышение отношения сигнал-шум в системах обработки радиосигналов будет способствовать повышению помехоустойчивости радиосвязи с использованием импульсных сигналов Повышение идентичности формирования копий также позволит снизить погрешность измерений при использовании ДЗУ в системах радиоизмерения

Важным свойством ДЗУ также является возможность управления процессом тиражирования сигнала (изменение периода следования копий, количества формируемых копий, вида последовательности копий)

Известные технические решения ДЗУ характеризуются быстрым затуханием формируемых копий на выходе устройства и, следовательно, не обеспечивают высокой идентичности копий, а также не имеют средств для управления процессом формирования копий

Проведенные исследования позволяют заключить, что повышение идентичности формирования копий импульсного радиосигнала при обеспечении управления про-

Волоконно-оптическая структура, в которой длительность задержки каждой последующей BOJI3 увеличивается в два раза по сравнению с предыдущей, получила название "бинарной" ВОС Данная структура обладает лучшей идентичностью формирования копий, а также минимальными потерями оптического излучения (ОИ) и минимальным расходом ВС среди ВОС нерециркуляционного типа Это делает более выгодным ее использование в ДЗУ по сравнению с другими типами ВОС Проведенный анализ научных источников показал, что в вопросах, относящихся к ДЗУ импульсных радиосигналов на основе бинарных ВОС, проведённые ранее исследования не дают ответы на вопросы, возникающие при разработке и практическом использовании данных устройств

Целью диссертационной работы является разработка и исследование нового класса ДЗУ на основе бинарных ВОС для повышения идентичности формируемых копий импульсного радиосигнала при обеспечении управления процессом формирования копий

Объектом исследования является ДЗУ на основе бинарной ВОС

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие частные задачи

- анализ существующих методов обеспечения задержки радиосигнала,

- разработка методики и проведение сравнительного анализа ДЗУ различных типов,

- создание сигнальной и шумовой моделей функционирования ДЗУ на основе бинарной ВОС, выявление особенностей обработки сигнальных и шумовых компонент и получение количественной оценки параметров устройства,

- разработка метода управления процессом формирования копий в бинарной ВОС,

- разработка метода повышения идентичности формирования копий в бинарной ВОС,

- проведение экспериментальных исследований основных узлов ДЗУ на ВОС и определение требований к используемой элементной базе

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы методы теории радиоприема, численные методы и методы математического моделирования с применением ЭВМ, а также экспериментальные исследования

Наиболее существенные научные положения, выдвигаемые для защиты

- повышение идентичности формирования копий радиосигнала при обеспечении управления процессом тиражирования достижимо применением нового класса ДЗУ на основе бинарных ВОС,

- значительное повышение идентичности копий в ДЗУ с бинарной ВОС, основанное на компенсации потерь ОИ в волоконно-оптических линиях задержки (BOJ13) различной длины без применения активных компонентов, достижимо путем применения в бинарной ВОС направленных волоконных ответвителей (НВО) с заданными коэффициентами ответвления,

- значительное расширение функциональных возможностей ДЗУ с бинарной ВОС, основанное на изменении возможных путей прохождения ОИ, может быть получено за счет установки в ВОС оптических ключей (OK) и их коммутации

Наиболее существенные новые результаты, выдвигаемые для защиты

- впервые полученные аналитические выражения для разработанных сигнальной и шумовой моделей ДЗУ, позволяющие провести энергетический расчет и определить чувствительность устройства,

-техническое решение ДЗУ, защищенное патентом 2210121 РФ, отличающееся от известных высокой идентичностью формирования копий, достигаемой за счет использования бинарной ВОС,

- техническое решение управляемого ДЗУ на основе модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2213421 РФ, отличающееся от известных расширением функциональных возможностей устройства за счет введения OK при сохранении высокой идентичности формирования копий,

-техническое решение ДЗУ на основе модифицированной бинарной ВОС, защи-енное патентом 2255426 РФ, обеспечивающее повышение идентичности формируемых

Научная новнзна работы состоит в следующем

- разработана методика и проведен сравнительный анализ ДЗУ на основе ВОС различного типа, основанный на введении в рассмотрение таких параметров, как количество формируемых устройством копий, удовлетворяющих заданным требования на ослабление ОИ в ВОС, и количество копий, удовлетворяющих заданным требованиям на идентичность копий, доказана целесообразность применения бинарной ВОС в ДЗУ для тиражирования радиосигнала,

- впервые получены аналитические выражения для описания сигнальной и шумовой моделей функционирования ДЗУ с бинарной ВОС, что позволило выявить особенности обработки шумовых компонент в устройстве,

- разработан метод управления процессом формирования копий в бинарной ВОС, основанный на изменении возможных путей прохождения ОИ путем установки в ВОС оптических ключей и их коммутации, что позволило значительно расширить функциональные возможности устройства,

- разработан метод повышения идентичности копий для бинарной ВОС, основанный на компенсации потерь ОИ в BOJI3 различной длины путем применения НВО с заданными коэффициентами ответвления, что позволило значительно снизить неидентичность копий без применения активных элементов

Практическая ценность работы заключается в следующем

- разработано ДЗУ с бинарной ВОС, защищенное патентом 2210121 РФ, обеспечивающее среди ДЗУ нерециркуляционного типа лучшую идентичность копий (при формировании 128 копий с периодом следования 100 не неидентичность копий составляет 1 дБ),

- доказано, что при использовании оптических усилителей возможно достижение коэффициента шума, который будет определяться только входным усилительным модулем,

- разработано ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2255426 РФ, позволяющее за счет использования НВО с заданными коэффициентами ответвления повысить идентичность копий без применения активных элементов (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и формировании 4096 копий с периодом следования 100 не неидентичность формируемых копий составит 1 дБ вместо 33,6 дБ), либо значительно увеличить количество формируемых копий при заданной неидентичности (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и неидентичности 1 дБ возможно формирование 4096 копий вместо 128 при том же периоде следования),

- разработано управляемое ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2213421 РФ, позволяющее благодаря введению OK управлять процессом тиражирования радиосигнала, что значительно расширяет функциональные возможности устройства (для бинарной ВОС с N BOJI3 число вариантов формируемых копий составит 3N),

- проведены экспериментальные исследования основных узлов ДЗУ на основе ВОС на макете ВОЛЗ СВЧ радиосигналов, результаты которых позволяют уточнить требования, предъявляемые к основным узлам ДЗУ с бинарной ВОС

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использовались в госбюджетной НИР 11351/ЮРГУЭС-1 00Ф "Топология и моделирование некоторых задач нелинейного функционального анализа, дифференциальных уравнений и их приложение к проблемам радиоэлектроники и механики" (госрег 01 200 203175), в госбюджетной НИР Г-30 1 MP "Разработка и исследование элементов радиотехнических систем и средств сервиса" (госрег 01 200 116399), в госбюджетной НИР 16450 "Радиоэлектронные технологии информационной безопасности телекоммуникационных систем в образовательном процессе и научных исследованиях" (госрег 01 200 216567), в ОКР "Разработка СВЧ линии задержки" (шифр "Задержка", номер темы 491/2620/16301) по государственному оборонному заказу №42-14

Апробация работы Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях VI Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании" (гРязань, 2001 г), VI Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления" (г Таганрог, 2002 г ), Всероссийской научно-технической конференции "Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов" (г Пенза, 2003 г ), Международной научной конференции "Системный подход в науках о природе, человеке и технике" (г Таганрог, 2004 г), IX научно-технической конференции ТРТУ (г Таганрог, 2004 г ), ежегодных научно-методических конференциях ТРТУ (г Таганрог, 2001-2007 гг), ежегодных научно-методических конференциях ЮРГУЭС (г Шахты, 2000-2004 гг)

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 24 печатных работах, из них 6 статей опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК для изложения основных научных результатов, 2 работы опубликованы в сборниках материалов всероссийских и международных конференций По материалам работы получены 3 патента Российской Федерации на изобретения

Личный вклад автора. Все основные научные результаты, результаты патентных исследований, методика сравнительного анализ ДЗУ различных типов, аналитические выражения для описания составленных сигнальной и шумовой моделей функционирования ДЗУ с бинарной ВОС, количественная оценка параметров устройства, метод управления процессом тиражирования радиосигнала, метод повышения идентичности копий, выражения для машинного моделирования процесса формирования копий, анализ экспериментальных исследований и формулировка требований к элементной базе ДЗУ с бинарной ВОС, приведенные в диссертации, получены автором лично

Структура диссертационной работы. Диссертация написана на русском языке, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложений Общий объем диссертационной работы составляет 189 страниц, включая 66 иллюстраций и 23 таблицы, список литературы состоит из 138 наименований на 10 листах, в том числе 24 работы автора, отражающие материалы диссертации

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, определены цель, предмет и объект исследований, сформулирована научная задача, на решение которой направлена диссертационная работа, приведены научная новизна и практическая значимость результатов работы, а также представлены основные научные положения и наиболее существенные научные результаты, выдвигаемые для защиты

В первой главе проведен сравнительный анализ ДЗУ различных типов, а также осуществлена постановка научной задачи диссертации

Основными элементами ДЗУ, обеспечивающими формирование копий радиосигнала, являются линии задержки Проведенный обзор литературных источников показал, что из всего множества радиотехнических устройств задержки наиболее перспективными являются волоконно-оптические линии задержки

При проведении исследований принято

- передающий оптический модуль (ПОМ), фотоприемный модуль (ФПМ) и элементы входного и выходного радиотракта имеют линейные амплитудные характеристики во всем диапазоне входных сигналов,

- верхняя граничная частота модуляции ПОМ, а также верхняя рабочая частота ФПМ и элементов входного и выходного радиотрактов превышает максимальную частоту

- общее время задержки, тип используемого ВС, тип лазера ПОМ выбраны таким образом, что при заданной максимальной частоте входного радиосигнала дисперсионными искажениями оптического сигнала в ВС можно пренебречь,

- мощность оптического излучения в ВОС такова, что нелинейными оптическими эффектами в ВС можно пренебречь

При соблюдении данных допущений сохранение формы и фазовой структуры импульса радиосигнала обеспечивается применением волоконно-оптического тракта для формирования копий В этом случае основной характеристикой идентичности копий в ДЗУ на основе ВОС является ослабление мощности копий радиосигнала на выходе устройства в процессе их формирования Неидентичность копий ДР определяется на выходе ДЗУ отношением мощностей копий с максимальной и минимальной мощностью

Для проведения сравнительного анализа ДЗУ на ВОС различных типов разработана методика анализа, основанная на введение в рассмотрение количества формируемых устройством копий МЕ, удовлетворяющих заданным требованиям е на ослабление оптического излучения в ВОС, и количества формируемых устройством копий М6, удовлетворяющих заданным требованиям 5 на идентичность тиражирования входного сигнала Если задать некоторые значения коэффициентов е и 8, то количество формируемых устройством копий Ме и М6, удовлетворяющих заданным требованиям, и можно использовать для характеристики свойств ДЗУ Устройства с большим значением Мг обладают меньшими потерями оптического излучения в ВОС и, следовательно, могут обеспечить большее число формируемых копий при заданном ограничении на ослабление сигнала или на отношение сигнал-шум Устройства с большим значением М5 обладают более высокой идентичностью копий и, следовательно, могут обеспечить большее число формируемых копий при заданном ограничении на неидентичность копий Разработанная методика анализа позволяет избавиться от рассмотрения параметров узлов, встречающихся во всех ДЗУ СВЧ усилителей и оптических усилителей, ПОМ, ФПМ, СВЧ разъемов и оптических коннекторов

На основе разработанной методики проведен сравнительный анализ следующих типов ДЗУ на основе группы параллельно соединенных ВС, на основе многоотводных ВОЛЗ, на основе ВОС, состоящей из разветвляющегося соединения НВО, рециркуляционные запоминающие устройства с одним и двумя НВО Х-типа Также рассмотрены рециркуляционные ДЗУ с управляемой радиочастотной и оптической обратными связями

Доказано, что ДЗУ с бинарной ВОС будет обладать лучшей идентичностью копий, а также минимальными потерями ОИ в ВОС и минимальным расходом ВС среди нерециркуляционных ДЗУ Неидентичность копий определяется только различием общей длины ВОЛЗ, участвующих в формировании той или иной копии Расход волокна определяется только длиной ВС, необходимого для формирования последней копии Такое сочетание в бинарной ВОС преимуществ ВОС различных типов без присущих им недостатков делает более выгодным использование в ДЗУ именно бинарной ВОС

Во второй главе проводится исследование ДЗУ на основе типовой бинарной ВОС рассматривается принцип формирования копий, проводится анализ и количественная оценка потерь сигнала в устройстве, осуществляется разработка и анализ сигнальной и шумовых моделей устройства, а также проводится анализ обеспечения требуемой полосы пропускания и динамического диапазона устройства

Динамическое запоминающее устройство с Л-каскадной бинарной ВОС содержит входной СВЧ усилитель Увх, ПОМ, бинарную ВОС, ФПМ и выходной СВЧ усилитель Увых (рис 1) Типовая бинарная ВОС включает в себя входной разделительный НВО У-типа, (N-1) НВО Х-типа и выходной суммирующий НВО У-типа, а также N ВОЛЗ, причем время задержки первой ВОЛЗ составляет тзад, второй ВОЛЗ - 2тзад, Ы-й ВОЛЗ - 21-,'~'тзад, то есть в емя заде жки каждой послед щей ВОЛЗ увеличивается в два аза

Бинарная ВОС

Входной НВО,

НВО,

НВО,

НВО,

Выходной

т-1

НВО,

N+1

р

у пом

"m(t)

ФПМ у

волз.

ВОЛЗ,

ВОЛЗ,

N

Рис 1 Динамическое запоминающее устройство с типовой бинарной ВОС

Принцип формирования копий входного радиосигнала заключается в следующем Оптическое излучение, промодулированное по интенсивности радиосигналом в ПОМ, поступает в бинарную ВОС Нулевая копия сигнала соответствует прямой передаче ОИ с входного порта НВО] на выходной порт НВОм+1, минуя все ВОЛЗ Первая копия радиосигнала формируется благодаря ответвлению в НВО1 части ОИ в ВОЛЗ1 с временем задержки тзад При формировании второй копии ОИ задерживается только в ВОЛ32 Третья копия сигнала генерируется благодаря задержке ОИ как в ВОЛЗ], так и в ВОЛЗг Наконец, последняя, М-я копия сигнала проходит через все ВОЛЗ с результирующим временем задержки

Мт3аЛ=(2К-1)тзад С выхода бинарной ВОС сформированная последовательность копий поступает на фотодиод ФПМ, где происходит фотодетектирование ОИ

Если на вход ДЗУ подать радиосигнал амплитудой ис и длительностью т„ с амплитудной тс(1) и/или угловой Фс(1) модуляциями

прикуй г>10 + ти, ^

uc(t) \ucmc(t)cos[<t>c(t)]~ при t0<t<t0 + TH, то на его выходе будет сформирована последовательность из М+1 копий входного сигнала с периодом следования тзад

МО^июМ4"""*«). m =0 м> (2)

где ku m - коэффициент передачи m-й копии сигнала на выход устройства

Выбор периода следования (времени задержки) копий т,ад>ти исключает возможность временного перекрытия отдельных копий

Общие потери радиосигнала в ДЗУ с бинарной ВОС при формировании ш-й копии схт[дБ]— «рс[дБ]+ апр[дБ]+2авост[дБ] определяются потерями мощности радиосигнала в радиотракте ctpC, потерями в цикле преобразования "радиосигнал—ОИ—радиосигнал" апр и потерями интенсивности ОИ в ВОС авосш Множитель 2 при авосп1 учитывает тот факт, что электрическая мощность радиосигнала на выходе ФПМ пропорциональна квадрату мощности ОИ Потери в цикле преобразования "радиосигнал—ОИ—радиосигнал"

'ИПлЬфд^-Н фд 7 квх пом

)определяются крутизной передаточной характеристи-

ки лазера ПОМ SHral, токовой чувствительностью фотодетектора £фД, а также входным сопротивлением ПОМ RBX пом и сопротивлением нагрузки фотодетектора Янфя Основными источниками потерь интенсивности оптического излучения в бинарной ВОС авост при формировании т-й копии сигнала являются ослабление сигнала за счет деления в НВО анво, оптические соединения (ВС с портами НВО, бинарной ВОС с ПОМ и ФПМ) асоед, затухание ОИ в ВОЛЗ авс m

«вое m [дБ] = анво [дБ] + асоед [дБ] + авс m [дБ] Проведенный анализ показывает, что преобладающим видом потерь в бинарной ВОС является ослабление сигнала за счет деления в НВО При тзад=100 не и числе каскадов N>10 существенную роль также играют потери, вызванные затуханием ОИ в ВС

Количественная оценка потерь показала, что общие потери мощности радиосигнала ссогласования импе ансовмо- лей составляют 2 6 Б поте и

в цикле преобразования "радиосигнал—ОИ—радиосигнал" — около 17,5 дБ, при числе каскадов N=7 (формирование 128-копий) потери на оптические соединения составляют 1,3 дБ, потери, возникающие за счет деления сигнала в НВО, — 21,8 дБ, потери за счет затухания ОИ в ВС при периоде следования копий тзад=100 не — около 0,5 дБ Общие потери мощности радиосигнала в ДЗУ с бинарной ВОС при N=7 составляют 67,3 дБ

Анализ разработанной сигнальной модели показал, что если на вход устройства в момент времени I е 10+т„] воздействует радиосигнал (1) мощностью Рс, то в моменты времени I е [10+ттзал, 1о+т„+ттзад], га=1 М на выходе устройства будет присутствовать ш-я копия радиосигнала

(t — ттзад) = uc(t)Kv

ВХ^ИПЛ

у вх^ипл^фд^вос ш^у ВЫХЛН фд ' 14БX пом

R« An /R.»

пом

> Бинарная ВОС h—С

' Iii I\

uin теми

Um(l)

V „N(D uik a^

Рис 2 Шумовая модель ДЗУ с бинарной ВОС

мощностью Рт[дБм] =Рс[дБм]+Крувх[дБ]-ат[дБ]+Крувь1Х[дБ], где Кувх, Кувых - коэффициенты усиления по напряжению входного и выходного СВЧ усилителей, Крувх, Крувых - коэффициенты усиления по мощности входного и выходного СВЧ усилителей, KBOCm=10'°1авос т[лЕ) _ коэффициент передачи мощности ОИ бинарной ВОС для m-й копии сигнала Ослабление мощности m-й копии относительно мощности нулевой копии радиосигнала оценивается выражением ДРт[дБ]=2(авост[дБ]-авос0[дБ])=2тавс1[дБ], где т=1 М, авс1[дБ]=Цолз1[км]Гвс[дБ/км] - потери ОИ в ВС при формировании первой копии сигнала, LB0J13 j - длина первой BOJI3, Гвс - погонное затухание ОИ в ВС Неидентичность сформированных копий радиосигнала ДРМ определяется только потерями за счет затухания ОИ в BOJI3 Проведенный анализ подтвердил, что преимуществом ДЗУ на бинарной ВОС является высокая идентичность копий В случае формирования 128-и копий с периодом следования тзад=100нс отличие в мощностях нулевой и последней копий радиосигнала составляет около 1 дБ

Чувствительность ДЗУ определяется мощ- ис ностью внутренних шумов, для расчета которых необходимо учитывать как волновые флуктуации, так и квантовые эффекты Шумовая модель ДЗУ с бинарной ВОС, на которой отмечены выявленные источники шума, представлена на рис 2 Входной Увх и выходной УВЬ1Х СВЧ усилители характеризуются источниками тепловых шумов umyBX(t) и ишувых(1), на нагрузке фотодиода ФПМ действуют источники амплитудного шума лазера ПОМ иш aMIUI(t), дробового шума Чшдр(0 и шума темнового тока фотодетектора umTe„„T(t) Из рассмотрения исключены фликкер-шум, рекомбинационный шум и шум в полупроводнике, так как в анализируемом диапазоне частот данными видами шумов можно пренебречь

В ДЗУ с бинарной ВОС необходимо учитывать процесс накопления (суммирования) постоянной составляющей ОИ, поступающего в ФПМ по разным траекториям в бинарной ВОС (с временной задержкой), а также процесс накопления тепловых шумов входного СВЧ усилителя На входе ПОМ радиосигнал присутствует в течение сравнительно малого промежутка времени т„, в то время как постоянная составляющая ОИ лазера, промодули-рованная шумами входного усилителя, присутствует в течение всего времени формирования копий Мтзад Данный эффект приводит к увеличению мощности амплитудных и дробовых шумов за счет суммирования постоянной составляющей ОИ на входе ФПМ, а также к увеличению тепловых шумов входного СВЧ усилителя, пересчитанных на вход ДЗУ

В случае установки в бинарную ВОС оптического усилителя также необходимо учитывать вносимый им шум

Спектральная плотность источников шума, пересчитанная на вход ДЗУ

W* вх[дБм/Гц] = 101g[(UIy вх -l)ksTKHaJ + 30,

W;MM ш т[дБм/Гц] = 10 lg(£^RH фдЯШ) + 2j;nM 0[дБм] - к;х.фпм т[дБ] - 30, W-др ш т[дБм/Гц] = 10 lg(2e0e$aRH фд) + Дфпм 0t дБм] -

^вх-фпм

W'«„h т- т№м/Гц] = 10Ig(2e0ileMH TRH фд) - К^ т[дБ] + 30, W'*y ВЬ1Х ш[дБм/Гц] = 10 lg[(IIIy вых - 1)кЕТ] - К;х^пм т[дБ] + 30,

W'm оу т[ДБм/Гц] = 2 Jm оу[ дБ] + 2К*у_ф„„ т [дБ] + 2К[,а11[дБ] - К*хм|,пм т [дБ] +10 lg фд Ддрф^ j + 30

- спектральные плотности выявленных источников шума,

К*вх-ф™ т[дБ]=Кр у вх[дБ]-арс[дБ]-апрео6[дБ]-2авос т[дБ]+2К<,у[дБ] - коэффициент передачи по мощности с входа ДЗУ на выход ФПМ,

ГФ™ o[ABM]=J„n.n о[дБм]+Кюс 0[дБ]+Кнак[дБ]+Коу[дБ] - мощность постоянной составляющей ОИ на входе ФПМ (.ГИШ1о - постоянная составляющая ОИ на выходе ПОМ), К„ак=(1-гм+1)/(1-г) - коэффициент накопления, г[дБ]=авс 1[дБ], •1шоу=0,5Шоуй VojAv^Koy-l) - мощность шумового излучения на выходе оптического усилителя,

Шувх, Шувых, Шоу - коэффициенты шума входного и выходного СВЧ усилителей и оптического усилителя соответственно, Коу - коэффициент передачи оптического усилителя, voy, Avoy - рабочая частота и полоса пропускания оптического усилителя, RIN - относительный шум интенсивности ПОМ, ]гем„ г - темновой ток фотодетектора, ДРфпм - эффективная полоса пропускания ФПМ, К оу фп„ m - коэффициент передачи с выхода оптического усилителя на выход ФПМ, Кнак - коэффициент накопления, рассчитанный для участка от выхода оптического усилителя до выхода бинарной ВОС, кБ - постоянная Больцмана, е0 -заряд электрона, й=/г/2я - постоянная Планка, Т - температура

Количественная оценка спектральных плотностей мощности различных источников шума показала, что основной вклад в общие шумы ДЗУ вносят амплитудные и дробовые шумы ОИ При N=7 коэффициент шума ДЗУ Ш даум^+W дзукДбТ оценивается в 47 дБ, что при мощности входного радиосигнала Рс= -27 дБм и эффективной полосе пропускания П=2,7 ГГц обеспечивает отношение сигнал-шум на выходе устройства 1Чд,у „ых т[дБ] = Рс[дБм]-Ш"дзуп1[дБ]-101ё(П[ГГц]) + 84,2, равное 6,2 дБ При работе в более узкой мгновенной полосе частот, например, при П=0,3 ГГц, отношение сигнал-шум составит уже 16,2 дБ

Для устранения эффектов накопления шумов между выходом ПОМ и входом бинарной ВОС необходимо установить оптический ключ, который должен замыкать цепь только на время действия входного радиосигнала и держать цепь разомкнутой до момента поступления сигнала to и после момента окончания его действия t0+xH При устранении эффектов накопления коэффициент шума ДЗУ при N=7 составит 28 дБ При дополнении бинарной ВОС оптическим усилителем с коэффициентом передачи порядка 20 дБ коэффициент шума ДЗУ составит около 8 дБ Кроме того, проведенный анализ показал, что в ДЗУ с бинарной ВОС возможно достижение коэффициента шума, который будет определяться коэффициентом шума входного СВЧ усилителя

Анализ обеспечения требуемой полосы пропускания и динамического диапазона ДЗУ с бинарной ВОС показал, что современные ПОМ, ФПМ, СВЧ усилители обладают линейными амплитудными характеристики в диапазоне мощностей радиосигналов до значений порядка +20 дБм и верхними граничными частотами до 40 ГГц Динамический диапазон сверху ограничен максимальной мощностью входного радиосигнала, при котором элементы ДЗУ работают в линейном режиме, снизу - минимальной мощностью входного радиосигнала, при которой обеспечивается заданное отношение сигнал-шум При N=7, устранении эффектов накопления и коэффициенте шума 8 дБ динамический диапазон устройства оценивается в 39 дБ при отношении сигнал-шум на выходе ДЗУ не хуже 6 дБ

Основным фактором, ограничивающим диапазон частот модулирующего радиосигнала в бинарной ВОС при формировании копий с большим временем задержки, является дисперсия ОИ в ВС Проведенные расчеты показали, что в при использовании в ДЗУ од-номодового ВС с ненулевой смещенной дисперсией ЖОЭР и лазеров со спектральной полосой излучения ДД.йО,1 нм возможно не учитывать хроматическую и поляризационную модовую дисперсии при формировании копий входного радиосигнала с верхней частотой 3 ГГц при общем времени задержки копий до 420 мке Кроме того, применение лазеров со значением мощности выходного ОИ порядка 10 мВт позволяет не учитывать нелинейные оптические эффекты в ВС

Предложенное схемотехническое решение ДЗУ на основе типовой бинарной ВОС защищено патентом 2210121 РФ

В третьей главе обоснованы разработанные методы управления процессом формирования копий и повышения идентичности в ДЗУ на основе бинарных ВОС

Одним из важных преимуществ ДЗУ с бинарной ВОС над другими типами ДЗУ является возможность управления процессом тиражирования входного радиосигнала Разработанный метод управления процессом формирования копий основан на изменении возможных путей прохождения ОИ в ВОС путем установки оптических ключей и их коммутации (рис 3) При использовании предлагаемого метода управления возможен предварительный выбор одного из вариантов формируемой последовательности копий НВО! Д| НВ02 ок:2 НВОз НВОы ОКц НВОм+|

ПОМ

ОК,

1

окТГ

L ■>

ВОЛЗ|

1

СЖм

ВОЛЗ-)

2,n""t

*

ФПМ

ВОЛЗм

Рис 3 Бинарная ВОС с управлением процессом тиражирования радиосигнала

Если все ОК замкнуты, то на выходе ДЗУ с N BOJI3 формируется генеральная последовательность из 2n копий входного радиосигнала Если обозначить наличие копии на выходе устройства через "1", а отсутствие - через "0", то формируемую частную последовательность копий при размыкании только n-го ОКп, установленного в верхнем (на рис 3) порту n-го НВО, можно представить в виде двоичного слова S„ длиной в 2 разрядов, а при размыкании только n-го ОКп', установленного в нижнем (на рис 3) порту n-го НВО, - в виде двоичного слова Sn>

Sn= 00_0 Ц_1 00J) 11J, sn. = UJ OOJ 11 1 00_0

2П-1 2П~' 2П-' 2П~' ' 2П-1 2П~* 2П-'

При одновременном размыкании двух и более ОК в бинарной ВОС вид формируемой последовательности можно получить путем поразрядного умножения двоичных слов 8„ и/или 8П', соответствующих размыканию каждого рассматриваемого ОК в отдельности По сравнению с типовой бинарной ВОС, разработанный метод управления позволит

- увеличивать период следования копий в 2, 4, 8, , раза при уменьшении числа формируемых копий в 2, 4, 8, , 2М_| раза,

- формировать пакеты копий в количестве 2, 4, 8, , импульсов,

- изменять паузы между формируемыми копиями и пакетами копий (паузы эквивалентны временам формирования 1, 2, 4, 8, , импульсов),

- изменять относительное местоположения во времени (изменять номера) форми-

- формировать одну копию с любым номером 0, 1, 2, , 2N-1 (с временем задержки 0> тзад> 2тзад, , (2 —1) Тзад)

Общее число возможных вариантов различных последовательностей копий (с учетом различных местоположений) для ДЗУ с N BOJI3 составит

SU'(N-k)! J

Для ДЗУ с бинарной ВОС, выполненной по структурной схеме, приведенной на рис 3, при использовании трех ВОЛЗ возможно формирование 27-и различных последовательностей копий (рис 4, копии пронумерованы цифрами от 0 до 7, справа указаны номера разомкнутых ключей)

Разработанный метод управления позволяет также снизить эффекты накопления шумов в ВОС В случае формирования одной копии с любым порядковым номером эффекты накопления шумов будут исключены полностью

Управление процессом формирования копий в ДЗУ с бинарной ВОС значительно расширит возможности устройства при его использовании, например, в системах конфликтной радиолокации, либо при использовании ДЗУ в качестве управляемой линии задержки радиосигналов с изменяемым временем задержки

Одним из преимуществ ДЗУ с бинарной ВОС над ДЗУ других типов является высокая идентичность копий В случае формирования последовательности из 128-и копий с периодом задержки тзад=100 не отличие в мощностях первой и последней копий составляет всего 1 дБ Но следует отметить, что с увеличением числа формируемых копий это отличие возрастает Так, при 1024-и копиях при том же времени задержки тзад = 100 не неидентичность формируемых копий составит уже 8,4 дБ, а при 4096-х - 33,6 дБ

Разработанный метод повышения идентичности копий основан на компенсации потерь ОИ в ВОЛЗ различной длины путем применения НВО с заданными коэффициентами ответвления При этом ОИ будет перераспределено в ВОС таким образом, чтобы в ВОЛЗ с ббльшими потерями ответвлялась большая часть ОИ, что позволит без применения активных элементов повысить идентичность формирования копий

Для полной компенсации потерь в n-й ВОЛЗ коэффициент ответвления НВО п-го каскада kn должен удовлетворять условию

kn = 10°1 "волз n[«El Д1 + ю°.1 «ВОЛЗ п №1 j

На рис 5а показаны значения мощностей формируемой на выходе бинарной ВОС последовательности копий входного сигнала в случае использования 7-и ВОЛЗ при выполнении всех НВО с коэффициентами отклонения 0,5 (копии сигнала условно показаны прямоугольниками) На рисунке по оси ординат показана мощность оптического излучения копий, нормированная относительно мощности оптического излучения на входе бинарной ВОС (Jm/Jc) Неидентичность копий ДРМ в данном случае составляет 1 дБ

Для компенсации потерь в последней ВОЛЗ (0,26 дБ) необходимо, чтобы коэффициент ответвления НВО в 7-м каскаде был равен к7«0,515 при выполнении НВО с точностью 0,00] (высокая точность изготовления НВО в данном случае принята только с целью наглядного пояснения разработанного метода) При этом произойдет увеличение мощности копий, которые при формировании задерживаются в 7-й ВОЛЗ, и снижению мощности

0 12 3 4 5 6 7 01234561 0 1 2 3 ( 5 6 1 0 1 2 3 ( 5 6 1

IIIHIII II II 1 I I 12__1.123

»III '' .1 .1 12 » 1'"

"12' I 12'?

Ii'1!!*1 '' , . !' .1* 1'"

-11.1 . I 1'2 3'

„..1111 3 , ,1 I '. I 1 2-3-

till з- ,1,1 I Уг-з-

..И 23 2*3

II 23'

I 2-3'

Рис 4 Варианты формируемых копий в ДЗУ с управляемой бинарной ВОС при N=3

ijh

о.ооз

VJc

0 003-1

6)

Рис. 5. Сигнал на выходе бинарной ВОС без (а) и с компенсацией потерь ОИ в ВОЛЗ (б)

Для компенсации потерь в 6-й ВОЛЗ необходимо коэффициент ответвления НВО в 6-м каскаде выполнить равным к6«0,508, компенсации потерь в 5-й ВОЛЗ — к5«0,504 и т.д. При компенсации потерь во всех каскадах отличие между максимальной и минимальной мощностями копий станет еще менее существенным. Вид сформированной последовательности копий на выходе бинарной ВОС для этого случая показан на рис. 56. Неидентичность копий при этом составит ДРм=0,057 дБ.

Построение бинарной ВОС на основе разработанного метода по-

зволит либо значительно повысить идентичность формирования копий (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и формировании 4096 копий с периодом следования 100 не неидентичность формируемых копий составит 1 дБ вместо 33,6 дБ), либо значительно увеличить количество формируемых копий при заданной неидентичности (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и неидентичности 1 дБ возможно формирование 4096 копий вместо 128 при том же периоде следования).

Кроме того, впервые получены выражения, позволяющие проводить машинное моделирование процесса тиражирования входного сигнала в ДЗУ с бинарной ВОС с целью определения основных характеристик формируемой последовательности копий.

На основе метода управления процессом формирования копий разработано техническое решение управляемого ДЗУ с бинарной ВОС, защищенное патентом 2213421 РФ. На основе метода повышения идентичности копий разработано ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2255426 РФ. Методы повышения идентичности и управления процессом формирования копий в ДЗУ с бинарными ВОС не исключают друг друга и могут быть применены в одном устройстве.

В четвертой главе проанализированы результаты экспериментальных исследований основных узлов ДЗУ на основе ВОС, а также сформулированы требования к элементам ДЗУ на основе бинарной ВОС.

Целью проведения экспериментальных исследований являлось снятие экспериментальных характеристик основных элементов ДЗУ на основе ВОС, а также уточнение требований, предъявляемых к используемой элементной базе. Исследования проводились на макете линии задержки СВЧ радиосигналов на основе ВОЛЗ, который представляет собой каскадное соединение СВЧ усилителя М42118, передающего оптического модуля ПОМ-19-1Ь, ВОЛЗ, приемного оптического модуля (ПРОМ) ПРОМ-0112. Также в макет включены два дополнительных СВЧ усилителя М42118, которые могут быть использованы во входном или выходном радиотракте. Макет обеспечивает задержку импульсного СВЧ радиосигнала на время 7000±5 не в диапазоне частот 1250...2200 МГц.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы,

Коэффициент передачи преобразователя "радиосигнал—ОИ—радиосигнал", образованного каскадным соединением ПОМ-19-lb и ПРОМ-0112, равен-24±2 дБ, неравномерность АЧХ преобразователя в частотном диапазоне 1200... 1750 МГц не превышает 2,2 дБ, амплитудная характеристика до уровня мощности входного сигнала -30 дБВт (паспортное максимальное значение мощности входного сигнала ПОМ-19-lb) - линейная, мощность собственных шумов ПОМ-19-lb, пересчитанных на его вход, составляет -88 дБВт, собст-

0091020202021100000000000100

" !!! !!!!!!!!!!"""""""!" !

венные шумы ПРОМ-0112 заметного влияния на результаты измерений не оказали Установка BOJI3 между ПОМ и ПРОМ приводит только к уменьшению коэффициента передачи на 0,8 дБ и не сказывается на форме амплитудной характеристики и АЧХ макета

Экспериментально определенный динамический диапазон макета линии задержки СВЧ сигналов составляет не менее 60 дБ (при отношении сигнал-шум на выходе не хуже 6 дБ) Такое значение величины динамического диапазона не согласуется с указываемым в справочных данных ПРОМ-0112 динамическим диапазоном работы 25 дБ Причиной этого может являться разный подход к определению значения динамического диапазона

В ходе экспериментальных исследований установлено, что при некачественной обработке торцов оптических коннекторов (либо при ухудшении их качества в процессе эксплуатации) уровень обратного отражения ОИ оказывается достаточно велик, что может приводить к нарушению режима работы лазера ПОМ и появлению различного рода помех Для устранения этого явления оказалось необходимым применение дополнительного оптического изолятора, устанавливаемого на выходе ПОМ Учет данного обстоятельства является особенно важным при изготовлении ДЗУ с бинарной ВОС, так как такая структура имеет большое количество соединений ВС (разъемных или неразъемных), от которых происходит отражение ОИ

Полученные результаты позволили уточнить требования, предъявляемые к элементам проектируемых ДЗУ на основе бинарных ВОС В качестве усилителей СВЧ радиосигнала целесообразно использовать транзисторные малошумящие СВЧ усилители, источником ОИ может являться ПОМ с лазерным одночастотным диодом с распределенной обратной связью и встроенным оптическим изолятором, в качестве ФПМ целесообразно использовать pin-фотодиод, в качестве оптических усилителей — волоконно-оптические усилители на волокне, легированном эрбием (EDFA) В ДЗУ необходимо использовать одномо-довые ВС диапазона 1550 нм со смещенной ненулевой дисперсией, НВО должны обладать малыми вносимыми потерями, иметь заданные коэффициенты передачи и малый уровень обратного отражения, оптические соединения должны обладать малым обратным отражением, в качестве оптических ключей могут быть использованы механические OK или электрооптические переключатели

В заключении приводятся основные результаты работы

Основные результаты работы:

1 Разработана методика и проведен сравнительный анализ ДЗУ на основе ВОС различного типа, основанный на введении в рассмотрение таких параметров, как количество формируемых устройством копий, удовлетворяющих заданным требованиям на ослабление ОИ в ВОС, и количество копий, удовлетворяющих заданным требованиям на идентичность копий Результаты проведенного анализ доказали целесообразность применения бинарной ВОС в ДЗУ для тиражирования радиосигнала

2 Впервые получены аналитические выражения для описания сигнальной и шумовой моделей функционирования ДЗУ с бинарной ВОС, а также выявлены особенности обработки шумовых компонент в устройстве При этом доказано, что использование оптических усилителей дает возможность достичь значения коэффициента шума устройства, которое будет определяться только входным усилительным модулем

3 Разработано ДЗУ с бинарной ВОС, защищенное патентом 2210121 РФ, обеспечивающее среди ДЗУ нерециркуляционного типа лучшую идентичность копий (при формировании 128 копий с периодом следования 100 не неидентичность копий составляет 1 дБ)

4 Разработан метод управления процессом тиражирования радиосигнала для бинарной ВОС, основанный на изменении возможных путей прохождения ОИ путем установки в ВОС оптических ключей и их коммутации На основе данного метода разработано управляемое ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2213421 РФ, позволяющее значительно расширить функциональные возможности устройства

5 Разработан метод повышения идентичности копий для бинарной ВОС, основанный на компенсации потерь ОИ в ВОЛЗ различной длины путем применения НВО с заданными коэффициентами ответвления На основе данного метода разработано ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2255426 РФ, позволяющее либо значительно повысить идентичность формирования копий (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и формировании 4096 копий с периодом следования 100 не неидентичность формируемых копий составит 1 дБ вместо 33,6 дБ), либо значительно увеличить количество формируемых копий при заданной неидентичности (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и неидентичности 1 дБ возможно формирование 4096 копий вместо 128 при том же периоде следования)

6 Проведены экспериментальные исследования основных узлов ДЗУ на основе ВОС на макете волоконно-оптической линии задержки СВЧ радиосигналов Полученные результаты позволяют сформулировать уточненные требования, предъявляемые к элементам ДЗУ на основе бинарных ВОС

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается строгостью применяемого математического аппарата, использованием многократно проверенных математических моделей, проведенными теоретическими исследованиями и физическим экспериментом, широким обсуждением результатов на НТК

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Горбунов А В , Румянцев К Е Модель динамического запоминающего устройства на основе бинарной волоконно-оптической структуры // Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании Тез докл VIBcepoc науч-техн конф - Рязань,2001 -С 128-130

2 Румянцев К Е, Горбунов А В Шумовые свойства динамических запоминающих устройств с бинарной волоконно-оптической структурой//Петербургский журнал электроники -2001 -№3 -С 57-65

3 Румянцев К Е , Горбунов А В Динамические запоминающие устройства на основе бинарных волоконно-оптических структур // Радиотехника -2002 -№12 -С 73-80

4 Румянцев К Е, Горбунов А В Снижение коэффициента шума динамического запоминающего устройства с бинарной волоконно-оптической структурой // Изв вузов Сев -Кав регион Техн науки -2002-№1 -С 115-116

5 Горбунов А В , Окорочков А И , Румянцев К Е Исследование физических принципов построения сигнальных процессоров на волоконно-оптических структурах с обработкой информации на структурных неоднородностях оптической среды Динамические запоминающие устройства на основе бинарных волоконно-оптических структур // Глава 4 в отчете о НИР 11351 /ЮРГУЭС-1 00Ф "Топология и моделирование некоторых задач нелинейного функционального анализа, дифференциальных уравнений и их приложение к проблемам радиоэлектроники и механики" Гос per 01 200 203175 Инв №02 200 201824 -Шахты ЮРГУЭС, 2000

6 Горбунов А В Использование фотоприемных модулей на основе лавинных фотодиодов в радиотехнических процессорах с бинарной волоконно-оптической структурой // Изв вузов Сев -Кав регион Юбилейный выпуск -2002 -С 91-92

7 Горбунов А В , Румянцев К Е Управление процессом формирования копий радиосигнала в динамических запоминающих устройствах на бинарных волоконно-оптических структурах // Радиоэлектронные средства теория, разработка и сервис Сб научн трудов / Южно-Рос гос ун-т экономики и сервиса -Шахты ЮРГУЭС, 2002 -С 50-59

8 Горбунов А В Сравнительный анализ идентичности формируемых копий в динамических запоминающих устройствах различного типа // Радиоэлектронные средства теория, разработка и сервис Сб научн трудов / Южно-Рос гос ун-т экономики и сервиса-Шахты ЮРГУЭС, 2002-С 59-68

9 Горбунов А В , Румянцев К Е Способы уменьшения коэффициента шума динамического запоминающего устройства на основе бинарной волоконно-оптической структуры // Радиоэлектронные технологии информационной безопасности Сб научн статей / Таганрогский гос радиотехн ун-т-Таганрог ТРТУ, 2002 -С 184-192

10 Горбунов А В Применение лавинных фотодиодов в радиотехнических процессорах // Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления Тез докл VI Всерос науч конф студентов и аспирантов, Таганрог, 10-11 окт 2002 г -Таганрог, 2002 -С 350

11 Патент 2210121 1Ш, С1, МПК 7, в 11 С 11/401, 11/42, в 02 В 6/00 Румянцев К Е, Горбунов А В Динамическое запоминающее устройство радиосигналов с бинарной волоконно-оптической структурой -2002116859/09, Заявл 24 12 2001, Опубл 10 08 2003, Бюл №22 -44 с ил

12 Румянцев К Е, Горбунов А В идр Динамические запоминающие устройства на волоконно-оптических структурах // Отчет по г/б НИР Г-30 1 МР «Разработка и исследование элементов радиотехнических систем и средств сервиса» (№ гос рег 01 200 116399, инв №02 200 303143)

13 Горбунов А В , Румянцев К Е Формирование копий импульсного радиосигнала с использование волоконно-оптических структур // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов Сб статей Всеросс научн -техн конф, 27-28 мая 2003 г -Пенза Изд-во ПТИ,

2003 -С 65-67

14 Горбунов А В Применение оптических усилителей в радиотехнических процессорах на волоконно-оптических структурах // Схемотехника, моделирование и сервисное обеспечение радиоэлектронных и информационных систем Сб научн трудов / Южно-Рос гос ун-т экономики и сервиса -Шахты ЮРГУЭС, 2003 -С 53-57

15 Патент 2213421 Щ С1, МПК 7 Н 04 В 10/00, в 02 В 6/00, в 01 Э 7/40 Румянцев К Е , Горбунов А В Динамическое запоминающее устройство радиосигналов-2002116859/09, Заявл 21 06 2002, Опубл 27 09 2003, Бюл №27 -38 с ил

16 Румянцев К Е , Помазанов А В , Зикий А Н, Дервоед В А , Горбунов А В и др Отчет по ОКР «Разработка СВЧ-линии задержки» (шифр «Задержка», номер темы 491/2620/16301) по гос оборонному заказу №42-14

17 Горбунов А В Идентичность копий радиосигнала в динамическом запоминающем устройстве с бинарной волоконно-оптической структурой // Схемотехника, моделирование и сервисное обеспечение радиоэлектронных и информационных систем Сб научн трудов / Южно-Рос гос ун-т экономики и сервиса -Шахты ЮРГУЭС, 2003 -С 57-61

18 Горбунов А В , Румянцев К Е Повышение идентичности формируемых копий в динамическом запоминающем устройстве // Петербургский журнал электроники -2003 -№4 -С 49-56

19 Горбунов А В , Румянцев К Е Критерии качества динамических запоминающих устройств // Системный подход в науках о природе, человеке и технике Материалы международной научн конф -Таганрог, 2004 -С 17-20

20 Горбунов А В , Румянцев К Е Динамическое запоминающее устройство с управляемой бинарной волоконно-оптической структурой // Известия ТРТУ Спец выпуск Материалы Х1ЛХ научно-техн конференции ТРТУ-Таганрог Изд-во ТРТУ 2004-№1(36)-С 136-137

21 Горбунов А В , Амплиев А Е Экспериментальные исследования шумовых свойств процессоров на волоконно-оптических структурах // Известия ТРТУ Спец выпуск Материалы научн конф -

2004 -№8 -С 137

22 Патент 2255426 Ш, С1, МПК 7 Н04В10/00, С02В6/00, 1Б7/40 Румянцев К Е, Горбунов А В Динамическое запоминающее устройство радиосигналов с последовательной бинарной волоконно-оптической структурой-2004105065/09, Заявл 19 02 2004, Опубл 27 06 2005, Бюл №18-33 с ил

23 Горбунов А В , Румянцев К Е Моделирование процесса формирования копий в динамическом запоминающем устройстве с бинарной волоконно-оптической структурой // Известия вузов России Радиоэлектроника.-2006-№2 - С 36-41

24 Румянцев К Е , Горбунов А В , Амплиев А Е Экспериментальные исследования элементов радиотехнических процессоров на основе волоконно-оптических структур // Электротехнические и информационные комплексы и системы -2006 -№3 -т 2 -С 49-54

Формат 60х84Шб Бумага офсетная Печать офсетная Уел п л -1,0 Уч -изд л - 0,9 Заказ №143 Тираж 100 экз

Типография Технологического института ЮФУ

ВВЕДЕНИЕ

1 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

1.1 Анализ существующих методов обеспечения задержки радиосигналов

1.2 Особенности построения динамических запоминающих устройств с цифровой памятью

1.3 Разработка методики и проведение сравнительного анализа динамических запоминающих устройств на основе волоконно-оптических структур различных типов

1.4 Постановка научной задачи

2 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ БИНАРНОЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ

2.1 Принцип работы динамического запоминающего устройства на основе бинарной волоконно-оптической структуры

2.2 Анализ и количественная оценка потерь сигнала в устройстве

23 Разработка и анализ сигнальной модели устройства

2.4 Анализ шумовых свойств устройства

2.5'Анализ обеспечения требуемой полосы пропускания и динамического диапазона устройства ;

2.6 Выводы

3 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ КОПИЙ И ПОВЫШЕНИЯ ИДЕНТИЧНОСТИ В ДИНАМИЧЕСКИХ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ НА ОСНОВЕ БИНАРНЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СТРУКТУР

3.1 Разработка метода управления процессом формирования копий 3.2 Разработка метода повышения идентичности формируемых копий

3.3 Выводы

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СТРУКТУР

4.1 Цель и программа экспериментальных исследований

4.2 Предварительная оценка погрешностей измерений

4.3 Исследование тракта преобразования "радиосигнал - оптическое излучение

-радиосигнал"

4.4 Исследование СВЧ усилителей

4.5 Испытание макета волоконно-оптической линии задержки

СВЧ радиосигналов

4.6 Определение чувствительности и динамического диапазона

4.7 Формулировка требований к элементам динамических запоминающих устройств на основе бинарных волоконно-оптических структур

4.8 Выводы

Современный этап развития радиотехнических систем в связи со стремительным увеличением информационных потоков характеризуется повышенным интересом к использованию сверхширокополосных (СШП) радиосигналов. К сверхширокополосным относятся сигналы, для которых относительная полоса частот rj = (fwpK-fHUM)/(W+W превышает 0,25 (fBcpx и f1IILK - верхняя и нижняя граничные частоты спектра сигнала соответственно).

Невозможность применения традиционных методов для высокоскоростного формирования и обработки СШП радиосигналов приводит к необходимости использования оптических методов обработки информации, в том числе применению для этих целей волоконно-оптических структур (ВОС). Целесообразность использования таких структур обусловлена свойствами волоконных световодов (ВС), такими как широкая погонная полоса пропускания, высокая помехозащищенность, предельно низкие потери мощности световых сигналов, малые массо-габаритные показатели.

Преимущества использования волоконно-оптической элементной базы наиболее ярко проявляются при построении радиотехнических процессоров (РТП), работа которых основана на способности ВС задерживать световые сигналы с широкой информационной полосой на достаточно большое время. К таким устройствам относятся и динамические запоминающие устройства. (ДЗУ), которые предназначены для формирования копий импульсного радиосигнала.

Если на вход ДЗУ подать радиосигнал амплитудой Uc и длительностью т„ с амплитудной mc(t) и/или угловой Oc(t) модуляциями

0 npHt<t0 и t>t0 +ти; uc(t)4

Ucmc(t)cos[Oc(t)] при t0<t<t0+xH, (ВЛ) то на его выходе будет сформирована последовательность из М+1 копий входного сигнала с периодом следования тзад [3, 13, 14, 49-53]: итМ=ки.тис^-ттзад)> т = 0.М, (В.2) где кит - коэффициент передачи m-й-копии сигнала на выход устройства.

Выбор периода следования (времени задержки) копий тзад>тн исключает возможность временного перекрытия^отдельных копий.

Динамические запоминающие устройства являются важным функциональным элементом радиотехнических систем. В частности, ДЗУ используются в системах радиоприема и обработки сигналов в составе оптимальных фильтров последовательности импульсных сигналов [131]; в системах радиоизмерения — для создания из одиночных импульсных сигналов псевдопериодической последовательности; в радиолокации как средство настройки и тестирования радаров [35], а также для учебно-тренировочных целей; в конфликтной радиолокации -для постановки активных импульсных помех [13, 14]. Управляемые ДЗУ могут быть рассмотрены как линии задержки с изменяемым временем задержки. Такие устройства могут применяться в системах обработки сигналов в составе корреляторов, трансверсальных фильтров и др.

Эффективность, например, систем радиоэлектронного противодействия зависит от качества формируемых копий радиолокационного сигнала - активных имитационных помех. Поэтому наиболее важным свойством используемых устройств памяти радиосигналов является максимальное сохранение структуры сигнала.

Традиционные запоминающие устройства, используемые в системах радиоэлектронного противодействия, предназначены в основном для запоминания только несущей частоты подавляемой радиолокационной станции как основного параметра узкополосного радиосигнала. К таким устройствам относятся [105]:

- рециркуляторы радиоимпульсов, обеспечивающие запоминание непосредственно несущей частоты радиосигнала;

- потенциалоскопы, работающие, как правило, на промежуточной частоте;

- устройства на основе приборов с зарядовой связью;

- генераторы гармонических или шумовых колебаний, настраиваемые по частоте принятого радиолокационного сигнала.

В настоящее время перспективными являются устройства цифровой памяти радиосигналов. Однако быстродействие цифровых ДЗУ остается одним из ограничивающих их применение факторов. Также необходимо: заметить, что использование цифровой памяти GB4 сигналов в настоящее время возможно только в тракте промежуточной частоты, а процессы преобразования частоты обрабатываемого сигнала при запоминании и восстановлении сигнала вносят дополнительные искажения в спектр сигнала [13, 105].

Динамические запоминающие устройства аналогового типа с сохранением структуры сигнала на основе неоптических средств задержки радиосигналов (коаксиальные, волноводные линии задержки и приборы на поверхностных акустических волнах) также обладают существенными недостатками (большим погонным затуханием, незначительной полосой обрабатываемых частот и зависимостью потерь от частоты обрабатываемого сигнала):, что делает их непригодными для обработки СШП радиосигналов:

Использование ДЗУ на основе ВОС позволяет тиражировать импульсный СШП радиосигнал, полностью сохраняя структуру сигнала (огибающую, внут-риимпульсную модуляцию и др.). Это достигается благодаря способности BG задерживать оптические сигналы с очень широкой погонной полосой пропускания, а также благодаря линейным характеристикам преобразования передающих и приемных оптических модулей в широком частотном диапазоне модулирующих радиосигналов. Поэтому, при учете рассмотренных далее допущений, можно считать, что основной характеристикой идентичности формируемых копий в ДЗУ на основе ВОС является ослабление мощности копий радиосигнала в процессе их формирования.

Повышение идентичности копий соответствует увеличению количества формируемых копий, которые отвечают заданным требованиям на ослабление их мощности. Чем более высокой идентичностью формирования копий обладает ДЗУ, тем большее число копий возможно сформировать в нем. Увеличение числа формируемых в ДЗУ копий позволяет значительно улучшить характеристики некоторых радиотехнических систем. Например, увеличение числа обрабатываемых копий в оптимальных фильтрах последовательностей импульсов позволяет значительно увеличить выигрыш в отношении сигнал-шум при использовании данных фильтров для выделения импульсных сигналов (по сравнению с оптимальными фильтрами для одиночных импульсов), который определяется выражением [131]: в=ШИкт)М)2' (вз) где кт - коэффициент, характеризующий ослабление мощности каждой последующей копии относительно предыдущей (коэффициент передачи по петле обратной связи для рециркулятора);

М - количество обрабатываемых копий.

Если в качестве формирователя копий используется рециркулятор, то для обеспечения его устойчивой работы и недопущения самовозбуждения коэффициент передачи в цепи обратной-связи km не превышает 0,95. Бинарная ВОС является нерециркуляционной структурой, поэтому ее самовозбуждение принципиально невозможно.

На рис. В.1 показана зависимость выигрыша в отношении сигнал-шум (В.З) от числа обрабатываемых копий М для km=0,95 (типовое значение для ре-циркуляторов); km=0,998 (использование ДЗУ на основе типовой бинарной ВОС); km=0,9997 (ДЗУ с бинарной ВОС, выполненной на основе метода повышения идентичности копий (см. главу 3)).

Ограничение кривых выигрыша на некотором уровне с ростом числа копий объясняется снижением мощности копий. Например, мощность 60-й копии на выходе рециркулятора с km=0,95 составит всего 4,6% от мощности входного сигнала. Выигрыш в отношении сигнал шум при использовании рециркулятора с km=0,95 не превышает 16 дБ.

Из рис. В.1 видно, что» применение в оптимальных фильтрах последовательности импульсных сигналов ДЗУ на основе бинарной ВОС позволяет достичь выигрыша в отношении сигнал-шум порядка 30 дБ при количестве обрабатываемых копий около 2000 (что соответствует улучшению данного показателя на 14 дБ или в 25 раз по сравнению с использованием рециркулятора). Использование технического решения ДЗУ с бинарной ВОС, разработанного на основе метода повышения идентичности копий, позволит достичь выигрыша в отношении сигнал-шум порядка 36 дБ при количестве обрабатываемых копий 4096 (что соответствует улучшению данного показателя на 20 дБ или в 100 раз по сравнению с рециркулятором). Повышение отношения сигнал-шум в системах обработки радиосигналов будет способствовать повышению помехоустойчивости радиосвязи с использованием импульсных сигналов. в, дБ 35

30

25

20

15

10 5

М 10000

Рис. В. 1 - Зависимость выигрыша В[дБ] в отношении сигнал-шум от количества обрабатываемых копий М для различных значений коэффициента km

Также следует отметить, что повышение идентичности формирования копий позволит, например, снизить погрешность измерений при использовании ДЗУ в системах радиоизмерения и при использовании его в качестве средства тестирования и настройки радиолокационных станций.

Высокая идентичность формируемых копий при использовании ДЗУ в конфликтной радиолокации затрудняет принятие правильного решения в системах распознавания цели.

Проведенные патентные исследования показали, что известные технические решения ДЗУ на основе ВОС (многоотводные волоконно-оптические линии задержки (ВОЛЗ), рециркуляционные структуры [15-37]) характеризуются быстрым затуханием формируемых копий на выходе устройства, следовательно, не обеспечивают высокой идентичности копий.

Ряд технических решений ДЗУ на основе ВОС (группа параллельно соединенных ВС, разветвляющееся соединение ответвителей [15-37]) обладают высокой идентичностью формируемых копий, однако характеризуются чрезмерно высоким расходом ВС, особенно при большом количестве формируемых копий (для ДЗУ на основе группы параллельно соединенных ВС общая длина используемого волокна пропорциональна периоду следования копий и квадрату числа формируемых копий).

Также важным свойством ДЗУ, особенно при использовании в конфликтной радиолокации, является возможность управления процессом тиражирования сигнала (изменение периода следования копий, вида последовательности формируемых копий). Известные технические решения ДЗУ на основе ВОС [15-37] не имеют средств для управления процессом формирования копий.

Проведенные исследования позволяют заключить, что повышение идентичности, формирования копий импульсного радиосигнала при обеспечении управления процессом тиражирования радиосигнала является актуальной научной задачей.

В работах [106-109] описаны устройства задержки радиосигналов на основе структуры с двоичным соотношением времен отдельных линий задержки. Волоконно-оптическая структура, в которой длительность задержки каждой последующей BOJ13 увеличивается в два раза по сравнению с предыдущей, получила название "бинарной" ВОС [106]. Данная структура обладает высокой идентичностью формирования копйй, а также минимальными потерями оптического излучения и минимальным расходом ВС среди ВОС нерециркуляционного типа [13, 106]. Это делает более выгодным ее использование в ДЗУ по сравнению с другими типами ВОС. Однако проведенный анализ научных источников [106-109] показал, что в вопросах, относящихся к ДЗУ импульсных радиосигналов на основе бинарных ВОС, проведенные ранее исследования не дают ответы на вопросы, возникающие при разработке и практическом использовании данных устройств.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование нового класса ДЗУ на основе бинарных ВОС для повышения идентичности формируемых копий импульсного радиосигнала при обеспечении управления процессом формированием копий.

Объектом^исследования является-ДЗУ на основе бинарной ВОС.

Предметом исследования, является формирование копий сверхширокополосного импульсного СВЧ радиосигнала.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие частные задачи:

- анализ существующих методов обеспечения-задержки радиосигнала;

- разработка методики и проведение сравнительного анализа ДЗУ различных типов;

- создание сигнальной и шумовой моделей функционирования ДЗУ на основе бинарной ВОС, выявление особенностей обработки сигнальных и шумовых компонент и получение количественной оценки параметров устройства;

- разработка метода управления процессом формирования копий в бинарной ВОС;

- разработка метода повышения идентичности формирования копий в бинарной ВОС;

- проведение экспериментальных исследований основных узлов ДЗУ на ВОС и определение требований к используемой элементной базе.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы методы теории радиоприема, численные методы и методы математического моделирования с применением ЭВМ, а также экспериментальные исследования.

Наиболее существенные научные положения, выдвигаемые для защиты:

- повышение идентичности формирования копий радиосигнала при обеспечении управления процессом тиражирования достижимо применением нового класса ДЗУ на основе бинарных ВОС;

- значительное повышение идентичности копий в ДЗУ с бинарной ВОС, основанное на компенсации потерь оптического излучения в BOJI3 различной длины без применения активных компонентов, достижимо путем применения в бинарной ВОС направленных волоконных ответвителей с заданными коэффициентами ответвления;

- значительное расширение функциональных возможностей ДЗУ с бинарной ВОС, основанное на изменении возможных путей прохождения оптического излучения, может быть получено за счет установки в ВОС оптических ключей и их коммутации.

К наиболее существенным новым результатам, выдвигаемым для защиты, также относятся:

- впервые полученные аналитические выражения для разработанных сигнальной и шумовой моделей ДЗУ, позволяющие провести энергетический расчет и определить чувствительность устройства;

-техническое решение ДЗУ, защищенное патентом 2210121 РФ, отличающееся от известных высокой идентичностью формирования копий, достигаемой за счет использования бинарной ВОС;

- техническое решение управляемого ДЗУ на основе модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2213421 РФ, отличающееся от известных расширением функциональных возможностей устройства за счет введения оптических ключей при сохранении высокой идентичности формирования копий;

- техническое решение ДЗУ на основе модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2255426 РФ, обеспечивающее повышение идентичности формируемых копий за счет использования направленных волоконных ответвителей с заданными коэффициентами ответвления.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана методика и проведен сравнительный анализ ДЗУ на основе ВОС различного типа, основанный на введении в рассмотрение таких параметров, как количество формируемых устройством копий, удовлетворяющих заданным требования на ослабление оптического излучения в ВОС, и количество копий, удовлетворяющих заданным требованиям на идентичность копий; доказана целесообразность применения бинарной ВОС в ДЗУ для тиражирования радиосигнала;

-.впервые получены аналитические выражения для описания сигнальной и шумовой моделей функционирования ДЗУ с бинарной ВОС, что позволило выявить особенности обработки шумовых компонент в устройстве;

- разработан метод управления процессом формирования копий в бинарной ВОС, основанный на изменении возможных путей прохождения оптического излучения путем установки в ВОС оптических ключей и их коммутации, что позволило значительно расширить функциональные возможности устройства;

- разработан метод повышения идентичности копий для бинарной ВОС, основанный на компенсации потерь оптического излучения в BOJ13 различной длины путем применения направленных волоконных ответвителей с заданными коэффициентами ответвления, что позволило значительно снизить неидентичность копий без применения активных элементов.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработано ДЗУ с бинарной ВОС, защищенное патентом 2210121 РФ, обеспечивающее среди ДЗУ нерециркуляционного типа лучшую идентичность копий (при формировании 128 копий с периодом следования 100 не неидентичность копий составляет 1 дБ);

- доказано, что при использовании оптических усилителей возможно достижение коэффициента шума, который будет определяться только входным усилительным модулем;

- разработано ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2255426 РФ, позволяющее за счет использования направленных волоконных ответвителей с заданными коэффициентами ответвления повысить идентичность копий без применения активных элементов (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и формировании 4096 копий с периодом следования 100 не неидентичность формируемых копий составит 1 дБ вместо 33,6 дБ), либо значительно увеличить количество формируемых копий при заданной неидентичности (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и неидентичности 1 дБ возможно формирование 4096 копий вместо 128 при том же периоде следования);

- разработано управляемое ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2213421 РФ, позволяющее благодаря введению оптических ключей управлять процессом тиражирования радиосигнала, что значительно расширяет функциональные возможности устройства (для бинарной ВОС с N BOJ13 число вариантов формируемых копий составит 3N);

- проведены экспериментальные исследования основных узлов ДЗУ на основе ВОС на макете волоконно-оптической линии задержки СВЧ радиосигналов, результаты которых позволяют уточнить требования, предъявляемые к основным узлам ДЗУ с бинарной ВОС.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использовались в госбюджетной НИР 11351/ЮРГУЭС-1.00Ф "Топология и моделирование некоторых задач нелинейного функционального анализа, дифференциальных уравнений и их приложение к проблемам радиоэлектроники и механики" [63] (гос. per. 01.200.203175), в госбюджетной НИР Г-30.1.МР "Разработка и исследование элементов радиотехнических систем и средств сервиса" [58] (гос. per. 01.200.116399), в госбюджетной НИР 16450 "Радиоэлектронные технологии информационной безопасности телекоммуникационных систем .в образовательном процессе и научных исследованиях" (гос. per. 01.200.216567), в ОКР "Разработка СВЧ линии задержки" [66] (шифр "Задержка", номер темы 491/2620/16301) по государственному оборонному заказу №42-14.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались^ обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

- VI Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании" (г.Рязань, 2001 г.);

- VI Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления" (г.Таганрог, 2002 г.);

- Всероссийской научно-технической конференции "Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов" (г.Пенза, 2003 г.);

- Международной научной конференции "Системный подход в науках о природе, человеке и технике" (г.Таганрог, 2004 г.);

- IX научно-технической конференции ТРТУ (г.Таганрог, 2004 г.);

- ежегодных научно-методических конференциях ТРТУ (г.Таганрог, 20012007 гг.);

- ежегодных научно-методических конференциях ЮРГУЭС (г.Шахты, 2000-2004 гг.)

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 24 печатных работах [54,58-63,66,77,78,88-91,96-99,112,122-126], из них 6 статей опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК для изложения основных научных результатов: "Радиотехника" (2002 г.), "Известия вузов России. Радиоэлектроника" (2006 г.), "Известия вузов. Сев.-Кав. регион. Технические науки" (две статьи в 2002 г.), "Известия ТРТУ" (две статьи в 2004 г.). К опубликованным работам, отражающим основные научные результаты диссертации, также приравниваются 2 работы, опубликованные в сборниках материалов всероссийских и международных конференций: "Сб. статей Всеросс. научн.-техн. конф. "Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов" (г. Пенза, 2003) и "Материалы международной научн. конф. "Системный подход в науках о природе, человеке и технике" (г. Таганрог, 2004). Работы [77,78,88,96,97] написаны лично, работы [54,59,60,62,89-91,98,112, 122,124,126] в соавторстве только с научным руководителем. По материалам работы получены 3 патента Российской Федерации на изобретения (2210121 РФ [61], 2213421 РФ [99], 2255426 РФ [112]).

Структура диссертационной, работы. Диссертация написана на русском языке, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Общий объем диссертационной работы составляет 188 страниц, включая 66 иллюстраций и 23 таблицы, список литературы состоит из 138 наименований на 10 листах, в том числе 24 работы автора, отражающие материалы диссертации.

Основные результаты работы состоят в следующем.

1. Разработана методика и проведен сравнительный анализ ДЗУ на основе ВОС различного типа, основанный на введении в рассмотрение таких параметров, как количество формируемых устройством копий, удовлетворяющих заданным требования на ослабление оптического излучения в ВОС, и количество копий, удовлетворяющих заданным требованиям на идентичность копий. Результаты проведенного анализ доказали целесообразность применения бинарной ВОС в ДЗУ для тиражирования радиосигнала.

2. Впервые получены аналитические выражения для описания сигнальной и шумовой моделей функционирования ДЗУ с бинарной ВОС, а также выявлены особенности обработки шумовых компонент в устройстве. При этом доказано, что использование оптических усилителей дает возможность достичь значения коэффициента шума устройства, которое будет определяться только входным усилительным модулем.

3. Разработано ДЗУ с бинарной ВОС, защищенное патентом 2210121 РФ, обеспечивающее среди ДЗУ нерециркуляционного типа лучшую идентичность копий (при формировании 128 копий с периодом следования 100 не неидентичность копий составляет 1 дБ).

4. Разработан метод управления процессом тиражирования радиосигнала для бинарной ВОС, основанный на изменении возможных путей прохождения оптического излучения путем установки в ВОС оптических ключей и их коммутации. На основе данного метода разработано управляемое ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2213421 РФ, позволяющее значительно расширить функциональные возможности устройства (для бинарной ВОС с N ВОЛЗ число вариантов формируемых копий составит 3N);

5. Разработан метод повышения идентичности копий для бинарной ВОС, основанный на компенсации потерь оптического излучения в ВОЛЗ различной длины путем применения НВО с заданными коэффициентами ответвления. На основе данного метода разработано ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2255426 РФ, позволяющее либо значительно повысить идентичность формирования копий (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и формировании 4096 копий с периодом следования 100 не неидентичность формируемых копий составит 1 дБ вместо 33,6 дБ), либо значительно увеличить количество формируемых копий при заданной неидентичности (при выполнении коэффициентов ответвления с точностью 0,01 и неидентичности 1 дБ возможно формирование 4096 копий вместо 128 при том же периоде следования).

6. Проведены экспериментальные исследования основных узлов ДЗУ на основе ВОС на макете волоконно-оптической линии задержки СВЧ радиосигналов. Полученные результаты позволяют сформулировать уточненные требования, предъявляемые к элементам ДЗУ на основе бинарных ВОС.

Таким образом, полученные результаты обеспечили достижение поставленной цели исследования, которая состояла в разработке и исследовании нового класса ДЗУ на основе бинарных ВОС для повышения идентичности формируемых копий импульсного радиосигнала при обеспечении управления процессом формирования копий.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается строгостью применяемого математического аппарата, использованием многократно проверенных математических моделей, проведёнными теоретическими исследованиями и физическим экспериментом, широким обсуждением результатов на научно-технических конференциях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе содержится решение актуальной научной задачи повышения идентичности формирования копий импульсного радиосигнала при обеспечении управления процессом тиражирования радиосигнала.

Основными элементами ДЗУ, обеспечивающими формирование копий радиосигнала, являются линии задержки. Проведенный анализ существующих методов обеспечения задержки радиосигналов показал, что наиболее перспективными в настоящее время являются ВОЛЗ, представляющие собой отрезки ВС заданной длины [38-41]. Волоконные световоды как ЛЗ оптических сигналов с радиочастотной модуляцией находятся вне конкуренции по сравнению с известными в радиотехнике устройствами задержки по таким важнейшим параметрам, как потерями на единицу времени задержки модулированного светового сигнала и произведение информационной полосы ВС на время задержки [3, 6]. Для наиболее распространенного кварцевого волокна задержка радиосигнала, которым модулируется оптическая несущая, приближенно составляет 4,88 мкс/км [6, 38, 40]. Погонное затухание стандартного одномодового ВС на длине волны 1550 нм составляет около 0,2 дБ/км.

Следует отметить, что в настоящее время большое распространение получили ДЗУ с цифровой памятью СВЧ радиосигналов [105]. Однако устройства данного типа обладают весьма сложной структурой. Кроме того, быстродействие цифровых ДЗУ по-прежнему остается одним из ограничивающих их применение факторов. Также необходимо заметить, что использование цифровой памяти СВЧ сигналов в настоящее время возможно только в тракте промежуточной частоты, а процессы преобразования частоты обрабатываемого сигнала при запоминании и восстановлении сигнала вносят дополнительные искажения в спектр сигнала [13, 105]. Наличие названных ограничений определяют перспективность аналоговых устройств запоминания сигналов, которые имеют в некоторых приложениях преимущества по быстродействию, полосе обрабатываемых частот, стоимости и потребляемой мощности. Также преимуществом аналоговых ДЗУ является возможность использования непосредственно в высокочастотном тракте без процесса преобразования частоты, что позволяет добиться меньших искажений сигнала.

Построение ДЗУ на основе ВОС позволяет тиражировать импульсный радиосигнал, полностью сохраняя структуру сигнала (огибающую, внутриим-пульсную модуляцию и др.). При проведении исследований принято, что все структурные элементы ДЗУ на основе ВОС обладают линейными передаточными характеристиками, а также полоса пропускания, общее время задержки и тип используемого ВС выбраны таким образом, что дисперсионными искажениями сигнала в ВС и нелинейными оптическими эффектами можно пренебречь. При соблюдении данных допущений сохранение формы и фазовой структуры импульса радиосигнала обеспечивается применением волоконно-оптического тракта для формирования копий. При этом основной характеристикой идентичности копий в ДЗУ на основе ВОС становится ослабление мощности копий радиосигнала на выходе устройства в процессе их формирования.

Проведенный на основе разработанной методики сравнительный анализ ДЗУ на основе ВОС различных типов показал, что ДЗУ, разработанное с использованием бинарной ВОС будет обладать минимальными потерями оптического излучения в ВОС и наиболее высокой идентичностью копий. Также ДЗУ на основе бинарной ВОС характеризуется минимальным среди нерециркуляционных ДЗУ расходом ВС. Неидентичность копий в ДЗУ на основе бинарной ВОС, как и в случае ДЗУ на основе группы параллельно соединенных волокон и ДЗУ на основе разветвляющегося соединения НВО, будет определяться только различием общей длины ВОЛЗ, участвующих в формировании той или иной копии. Расход ВС в ДЗУ на основе бинарной ВОС, как и в случае ДЗУ на основе многоотводных ВОЛЗ, будет определяться только длиной ВС, необходимого для формирования последней копии. Такое сочетание в бинарной ВОС преимуществ ВОС различных типов без присущих им недостатков делает более выгодным использование в ДЗУ именно бинарной ВОС.

Повышение идентичности копий соответствует увеличению количества формируемых копий, отвечаемых заданным требованиям на ослабление их мощности. Чем более высокой идентичностью формирования копий обладает ДЗУ, тем большее число копий возможно сформировать в нем. Увеличение числа формируемых в ДЗУ копий позволяет значительно улучшить характеристики некоторых систем обработки сигналов. Например, увеличение числа обрабатываемых копий в оптимальных фильтрах последовательностей импульсов позволяет значительно увеличить выигрыш в отношении сигнал-шум при использовании данных фильтров для выделения импульсных сигналов (по сравнению с оптимальными фильтрами для одиночных импульсов). Например, применение в оптимальных фильтрах последовательности импульсных сигналов ДЗУ на основе бинарной ВОС позволит достичь выигрыша в отношении сигнал-шум порядка 30 дБ при количестве обрабатываемых копий около 2000 (что соответствует увеличению выигрыша на 14 дБ или в 25 раз по сравнению с использованием рецир-кулятора). Использование технического решения ДЗУ с бинарной ВОС, разработанного на основе метода повышения идентичности копий, позволит достичь выигрыша в отношении сигнал-шум порядка 36 дБ при количестве обрабатываемых копий 4096 (что соответствует выигрышу на 20 дБ или в 100 раз по сравнению с рециркулятором).

Также следует отметить, что повышение идентичности формирования копий позволит, например, снизить погрешность измерений при использовании ДЗУ в системах радиоизмерения и при использовании его в качестве средства для тестирования и настройки радиолокационных станций. Высокая идентичность формируемых копий при использовании ДЗУ в конфликтной радиолокации затрудняет принятие правильного решения в системах распознавания цели.

Также важным свойством ДЗУ, особенно при использовании в конфликтной радиолокации, является возможность управления процессом тиражирования сигнала (изменение периода следования копий, вида последовательности формируемых копий). Известные технические решения ДЗУ на основе ВОС [15-37] не имеют средств для управления процессом формирования копий.

Таким образом, можно заключить, что повышение идентичности формирования копий импульсного радиосигнала при обеспечении управления процессом тиражирования радиосигнала является актуальной научной задачей.

В ходе анализа потерь в ДЗУ с бинарной ВОС выделены и исследованы источники потерь мощности радиосигнала: СВЧ разъемы, несогласование входных и выходных импедансов модулей, преобразование радиосигнала в оптическое излучение и обратно; а также источники потерь мощности оптического сигнала: ввод и вывод оптического излучения в ВС и из него, ослабление сигнала за счет деления сигнала в НВО и потери на рассеивание оптического излучения в НВО, соединения ВС и НВО, затухание при распространение оптического излучения в ВОЛЗ. Получены аналитические выражения, характеризующие потери мощности радиосигнала и потери мощности оптического излучения в ДЗУ на основе бинарной ВОС. Проведенный анализ показывает, что преобладающим видом потерь в бинарной ВОС является ослабление сигнала за счет деления в НВО. При числе каскадов N>10 существенную роль также играют потери, вызванные затуханием оптического излучения в ВС.

Количественная оценка потерь показала, что общие потери мощности радиосигнала в СВЧ разъемах и за счет рассогласования импедансов модулей составляют 2,6 дБ; потери в цикле преобразования "радиосигнал—оптическое излучение—радиосигнал" — около 17,5 дБ; при числе каскадов N=7 (формирование 128-копий) потери на оптические соединения составляют 1,3 дБ; потери, возникающие за счет деления сигнала в НВО, —21,8 дБ; потери за счет затухания излучения в ВС при периоде следования копий 100 не — около 0,5 дБ. Общие потери мощности радиосигнала в ДЗУ с бинарной ВОС при N=7 составляют 67,3 дБ.

В работе составлена сигнальная модель ДЗУ на основе бинарной ВОС и получены соотношения, позволяющие провести энергетический расчет устройства. Проведенный анализ подтвердил, что преимуществом ДЗУ на бинарной ВОС является высокая идентичность копий. В случае формирования 128-ти копий с периодом следования тзад=100 не отличие в мощностях нулевой и последней копий радиосигнала составляет около 1 дБ.

Также в работе составлена шумовая модель ДЗУ на основе бинарной ВОС и исследованы шумовые свойства устройства. Проанализированы тепловые шумы усилительных модулей, шумы темнового тока фотодиода, амплитудные и дробовые шумы оптического излучения. Описаны эффекты накопления в бинарной ВОС постоянной составляющей излучения лазера и шумов входного СВЧ усилителя. Количественная оценка спектральных плотностей мощности различных источников шума показала, что основной вклад в общие шумы ДЗУ вносят амплитудные и дробовые шумы оптического излучения.

Получены соотношения, позволяющие определять коэффициент шума устройства и отношение сигнал-шум для копий радиосигнала на выходе устройства. При N=7 коэффициент шума оценивается в 47 дБ. При мощности входного радиосигнала Рс= -27 дБм и полосе пропускания П=2,7 ГГц отношение сигнал-шум для последней копии радиосигнала на выходе устройства составит 6,2 дБ. При работе в более узкой мгновенной полосе частот, например, при П=0,3 ГГц, для тех же исходных данных отношение сигнал-шум составит уже 16,2 дБ.

Для устранения эффектов накопления шумов между выходом ПОМ и входом бинарной ВОС необходимо установить оптический ключ, который должен замыкать цепь только на время действия входного радиосигнала и держать цепь разомкнутой до момента поступления сигнала t0 и после момента окончания его действия t0+T„. При устранении эффектов накопления коэффициент шума ДЗУ при N=7 составит 28 дБ. При дополнении бинарной ВОС оптическим усилителем с коэффициентом передачи порядка 20 дБ коэффициент шума ДЗУ составит около 8 дБ. Проведенный анализ показал, что в ДЗУ с бинарной ВОС возможно достижение коэффициента шума, который будет определяться коэффициентом шума входного СВЧ усилителя

Анализ обеспечения требуемой полосы пропускания и динамического диапазона ДЗУ на основе бинарной ВОС показал, что современные ПОМ, ФПМ, СВЧ усилители обладают линейными амплитудными характеристики в диапазоне мощностей радиосигналов до значений порядка +20 дБм и верхними граничными частотами до 40 ГГц. Динамический диапазон сверху ограничен максимальной мощностью входного радиосигнала, при котором все элементы ДЗУ работают в линейном режиме, снизу — минимальной мощностью входного радиосигнала, при которой обеспечивается заданное отношение сигнал-шум на выходе устройства. При N=7 и устранении эффектов накопления динамический диапазон устройства оценивается в 39 дБ при отношении сигнал-шум не хуже 6 дБ.

Основным фактором, ограничивающим диапазон частот модулирующего радиосигнала в бинарной ВОС при формировании копий с большим временем задержки, является дисперсия оптического излучения в ВС. Проведенные расчеты показали, что в при использовании в ДЗУ одномодового волокна с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF и лазеров со спектральной полосой излучения АА,~0,1 нм возможно не учитывать хроматическую и поляризационную модовую дисперсии при формировании копий входного радиосигнала с общем временем задержки копий до 420 мкс. Кроме того, применение лазеров со значением мощности выходного оптического излучения порядка 10 мВт позволяет не учитывать нелинейные оптические эффекты в волокне.

Разработанное схемотехническое решение динамического запоминающего устройства на основе типовой бинарной волоконно-оптической структуры защищено патентом 2210121 РФ.

С целью повышения функциональных возможностей устройства разработан метод управления процессом формирования копий, который основан на изменении возможных путей прохождения оптического излучения в ВОС путем установки ОК и их коммутации. При использовании предлагаемого метода управления возможен предварительный выбор одного из возможных вариантов формируемой последовательности копий.

Для ДЗУ с бинарной ВОС общее число вариантов формируемой последовательности копий составит 3N. По сравнению с типовой бинарной ВОС, данный метод позволит:

- увеличивать период следования копий в 2, 4, 8, ., 2N1 раза при уменьшении числа формируемых копий в 2, 4, 8, ., 2N1 раза;

- формировать пакеты копий в количестве 2, 4, 8, ., 2N1 импульсов;

- изменять паузы между формируемыми копиями и пакетами копий (паузы эквивалентны временам формирования 1, 2, 4, 8, ., 2 импульсов);

- изменять относительное местоположения во времени (изменять номера) формируемых копий сигнала при сохранении одного и того же вида последовательности;

- формировать одну копию с любым номером 0, 1, 2, ., 2N-1 (с временем задержки 0, тзад, 2тзад, ., (2 -1)хтзад),

Разработанный метод управления процессом формирования копий в бинарной ВОС позволяет также снизить описанные ранее эффекты накопления шумов в ВОС. Исключение той или иной части бинарной ВОС из процесса формирования копий приводит к тому, что данная часть ВОС не будет также участвовать и в процессе накопления шумов. В случае применения предлагаемого метода для формирования одной копии с любым порядковым номером эффекты накопления шумов будут исключены полностью.

Управление процессом формирования копий в ДЗУ с бинарной ВОС значительно расширит возможности устройства при его использовании, например, в системах конфликтной радиолокации.

С целью улучшения характеристик ДЗУ на основе бинарной ВОС разработан метод повышения идентичности копий, который основан на компенсации потерь оптического излучения в ВОЛЗ различной длины путем применения НВО с заданными коэффициентами ответвления. При этом оптическое излучение будет перераспределено в ВОС таким образом, чтобы в ВОЛЗ с большими потерями ответвлялась большая часть оптического излучения, что позволит без применения активных элементов повысить идентичность формирования копий.

Построение бинарной ВОС на основе разработанного метода позволит либо значительно повысить идентичность формирования копий (при выполнении коэффициентов НВО с точностью 0,01 и формировании 4096 копий с периодом следования 100 не неидентичность формируемых копий составит 1 дБ вместо 33,6 дБ), либо значительно увеличить количество формируемых копий при заданной неидентичности (при выполнении коэффициентов НВО с точностью 0,01 и неидентичности 1 дБ возможно формирование 4096 копий вместо 128 при том же периоде следования).

Кроме того, впервые получены выражения, позволяющие проводить моделирование процесса тиражирования входного сигнала в ДЗУ с бинарной ВОС с целью определения основных характеристик формируемой последовательности копий.

На основе предложенного метода управления процессом формирования копий разработано техническое решение управляемого ДЗУ с бинарной ВОС, защищенное патентом 2213421 РФ [99]. На основе предложенного метода повышения идентичности копий разработано ДЗУ с модифицированной бинарной ВОС, защищенное патентом 2255426 РФ [112]. Предложенные методы повышения идентичности и управления процессом формирования копий в ДЗУ на основе бинарных ВОС не исключают друг друга и могут быть оба применены в одном устройстве.

С целью формулировки и уточнения требований, предъявляемых к используемой элементной базе в ДЗУ с бинарной ВОС проведены и проанализированы результаты экспериментальных исследований макета волоконно-оптической линии задержки СВЧ радиосигналов.

Программа экспериментальных исследований макета линии задержки радиосигналов включала в себя следующее [66]:

- снятие экспериментальных калибровочных характеристик измерительной аппаратуры для снижения инструментальных погрешностей дальнейших измерений;

- исследования тракта преобразования "радиосигнал - оптическое излучение - радиосигнал" (снятие амплитудных и амплитудно-частотных характеристик, определение коэффициента передачи);

- исследования СВЧ усилителей (снятие амплитудных и амплитудно-частотных характеристик, определение коэффициента передачи);

- испытание макета ВОЛЗ СВЧ радиосигналов (снятие амплитудных и амплитудно-частотных характеристик, определение коэффициента передачи, чувствительности, динамического диапазона).

Проведенные экспериментальные исследования основных узлов ДЗУ на основе ВОС позволяют сделать следующие выводы.

Коэффициент передачи преобразователя "радиосигнал — оптическое излучение— радиосигнал", образованного последовательным соединением ПОМ-19-lb и ПРОМ-0112, равен —24±2 дБ, неравномерность АЧХ преобразователя в частотном диапазоне 1200. 1750 МГц не превышает 2,2 дБ, амплитудная характеристика до уровня мощности входного сигнала -30 дБВт (паспортное максимальное значение мощности входного сигнала) - линейная, мощность собственных шумов ПОМ-19-lb, пересчитанных на его вход, составляет 1,5x10-9 Вт или -88 дБВт, собственные шумы ПРОМ-0112 заметного влияния на результаты измерений не оказали. Установка ВОЛЗ между ПОМ и ПРОМ приводит только к уменьшению коэффициента передачи (по сравнению со случаем непосредственного соединения выхода ПОМ со входом ПРОМ) и не сказывается на форме амплитудной и амплитудно-частотной характеристиках макета.

Максимальный уровень входного сигнала макета ВОЛЗ СВЧ радиосигналов определяется переходом СВЧ усилителя в нелинейный режим работы и составляет порядка -50 дБВт. Минимальный уровень входного сигнала определяется шумовыми характеристиками первого модуля макета и составляет -110 дБВт при отношении сигнал-шум на выходе устройства порядка 6 дБ. Необходимо заметить, что мощность шумов измерялась во всей полосе пропускания макета линии задержки и блока ваттметра, то есть в полосе пропускания шириной порядка 2.3 ГГц. Это говорит о том, что при ограничении полосы пропускания до 1 ГГц мощность шумов должна уменьшиться в 2.3 раза.

Таким образом, экспериментально определенный динамический диапазон макета линии задержки СВЧ сигналов составляет не менее 60 дБ (при отношении сигнал-шум на выходе не хуже 6 дБ). Такое значение величины динамического диапазона не согласуется с указываемым в справочных данных ПРОМ-ОП2 динамическим диапазоном работы 25 дБ. Причиной этого может являться разный подход к определению значения динамического диапазона.

Также в ходе экспериментальных исследований установлено, что при некачественной обработке торцов оптических коннекторов (либо при ухудшении их качества в процессе эксплуатации) уровень обратного отражения оптического излучения оказывается достаточно велик, что может приводить к нарушению режима работы лазера ПОМ и появлению различного рода помех. Для устранения этого явления оказалось необходимым применение дополнительного оптического изолятора, устанавливаемого на выходе ПОМ. Учет данного обстоятельство является особенно важным при проектировании и изготовлении ДЗУ на основе бинарной ВОС, так как такая структура имеет большое количество соединений ВС (разъемных или неразъемных), от которых происходит отражение оптического излучения.

Проведенные экспериментальные исследования позволили оценить характеристики макета линии задержки СВЧ радиосигналов на основе ВОЛЗ, узлы которого являются основными элементами ДЗУ с ВОС.

Полученные результаты позволили уточнить требования, предъявляемые к элементам проектируемых ДЗУ на основе бинарных ВОС. В качестве усилителей СВЧ радиосигнала целесообразно использовать транзисторные малошумящие СВЧ усилители; источником ОИ может являться ПОМ с лазерным одночастот-ным диодом с распределенной обратной связью и встроенным оптическим изолятором; в качестве ФПМ целесообразно использовать pin-фотодиод; в качестве оптических усилителей — волоконно-оптические усилители на волокне, легированном эрбием (EDFA). В ДЗУ необходимо использовать одномодовые ВС со смещенной ненулевой дисперсией; НВО должны обладать малыми вносимыми потерями, иметь заданные коэффициенты передачи и малый уровень обратного отражения; оптические соединения должны обладать малыми потерями и малым I обратным отражением; в качестве оптических ключей могут быть использованы механические ОК или электрооптические переключатели.

1. Василевский A.M., Тихонов В.В. Оптическая электроника. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 176 е.: ил.

2. Вербовецкий А.А. Современные нетрадиционные методы построения ассоциативных оптоэлектронных запоминающих устройств // Зарубежная радиоэлектроника. 1998. - №2. - С. 18-37.

3. Румянцев К.Е. Радиотехнические процессоры на волоконно-оптических структурах // Современные проблемы фундаментальных наук, информационных технологий и радиоэлектроники: Сб. научн. трудов / Донская гос. академия сервиса. Шахты: ДГАС, 1999. - С.3-16.

4. Мослехи Б., Гудмен Дж.У., Тур М., Шоу Г.Дж. Обработка сигналов решетчатыми волоконно-оптическими структурами. // ТИИЭР.- 1984.- 72,№ 7.- с. 181-205.

5. Тейлор Х.Ф. Волноводная оптика в процессорах и измерительных системах // ТИИЭР. т.75. - №11. - С.97-110.

6. Братчиков А.Н. Волоконно-оптические линии задержки широкополосных радиосигналов// Зарубежная радиоэлектроника. 1988.- №3. с. 85-94.

7. Разработка инженерных решений по созданию оптоэлектронных радиотехнических устройств // Отчет по НИР "Красуха-ТРТИ" / Руководитель К.Е.Румянцев. Таганрог: ТРТИ, 1993.

8. Разработка радиотехнических процессоров на основе новых физических принципов. // Отчет по НИР "Процессор-90" / Руководитель К.Е.Румянцев. Таганрог: ТРТИ, 1991.

9. Румянцев К.Е., Кукуяшный А.В. и др. Разработка теоретических основ синтеза радиотехнических процессоров на оптоэлектронной элементной базе //Отчет по Госбюджетной НИР № 11359 1995 год.

10. Дрогалин В.В. Способы и алгоритмы помехозащиты бортовых радиолокационных систем от многоточечных нестационарных помех // Зарубежная радиоэлектроника. 2001. - №2. - С.3-52.

11. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Конфликтная радиолокация (опыт системного исследования). -М.: Радио и связь, 1982.

12. Крылов В.В., Никашов К.Ю. Перспективы развития техники и технологии систем радиоэлектронной борьбы// Зарубежная радиоэлектроника. 1988.-№6.-с. 3-12.

13. Кукуяшный А.В. Исследование и разработка динамических запоминающих устройств на основе волоконно-оптической элементной базы: Дис. . канд. техн. наук: 05.12.17 / Таганрогский государственный радиотехнический университет. — Таганрог, 1999. — 160 с.

14. Кукуяшный А.В. Исследование и разработка динамических запоминающих устройств на основе волоконно-оптической элементной базы:

15. Автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.12.17 / Таганрогский государственный радиотехнический университет. Таганрог, 1999. - 24 с. - Библиогр.: с.22-23.

16. Ames G.H. Variable wide band fiber optic delay line. Патент 5210807 США, МКИ G02B 006/28, №905705. Заявл. 29.06.1992; Опубл. 05.05.1993.

17. Brody P.S. Optical memory with fiber optic light guide. Патент 4247914 США, МКИ G11C 011/42, №047675. Заявл. 12.06.1979; Опубл. 27.01.1981.

18. Burns W.K. Fiber optic transversal filter/variable delay line. Патент 4976518 США, МКИ G02B 006/26; G02B 006/42; G02F 001/00; G02F 002/00, №406440. Заявл. 13.09.1989; Опубл. 11.12.1990.

19. Burns W.K., Chipman L.E., Moeller R.P. Wavelength multiplexed, electro-optically controllable, fiber optic multi-tap delay line. Патент 5917970 США, МКИ G02B 006/28; H04J 014/08, №063269. Заявл. 21.04.1998; Опубл. 29.06.1999.

20. Davies D.K., Chantry P.J., Goutzoulis A.P. Optical variable delay line and variable-frequency fiber-optic multiplexer. Патент 5066088 США, МКИ G02B 006/32, №572835. Заявл. 27.08.1990; Опубл. 19.11.1991.

21. Desurvire Е., Digonnet М., Shaw H.J. In-line fiber optic memory and method of using same. Патент 4815804 США, МКИ G02B 006/26; G11C 021/00; H04B 009/00, №123123. Заявл. 20.11.1987; Опубл. 28.03.1989.

22. Desurvire Е., Digonnet М., Shaw H.J. In-line fiber optic memory. Патент 4708421 США, МКИ G02B 005/172, №699853. Заявл. 08.02.1985; Опубл.2411.1987.

23. Desurvire Е., Digonnet М., Shaw H.J. In-line fiber optic memory. Патент 4738503 США, МКИ G02B 005/172, №828782. Заявл. 12.02.1986; Опубл.1904.1988.

24. Hunt B.R., Dillard G.M., Taylor H.F. Fiber optic delay line filter. Патент 4128759 США, МКИ H04B 009/00, №853157. Заявл. 21.11.1977; Опубл. 05.12.1978.

25. Jou D.-C., Lii C.-J. Chen B.-U. Cascaded recirculating transmission line without bending loss limitations. Патент 4934777 США, МКИ G02B 006/26, №326657. Заявл. 21.03.1989; Опубл. 19.06.1990.

26. Judenstein A.J. Recirculating optical delay line. Патент 4166212 США, МКИН04В 009/00; G02B 005/14, №803038. Заявл. 03.06.1977; Опубл. 28.08.1979.

27. Levine A.M. EMP Resistant oscillator with fiber optic frequency determining means. Патент 4066981 США, МКИ H03B 005/02, №746797. Заявл. 02.12.1976; Опубл. 03.01.1978.

28. Newton S.A., Bowers J.E., Shaw H.J. Dual coupler fiber optic recirculating memory. Патент 4479701 США, МКИ G02B 005/172, №326215. Заявл. 01.12.1981; Опубл. 30.10.1984.

29. Newton S.A., Bowers J.E., Tapped optical fiber delay line. Патент 4558920 США, МКИ G02B 005/172, №323038. Заявл. 19.11.1981; Опубл. 17.12.1985.

30. Newton S.A., Cutler С.С. Microbend optical fiber tapped delay line. Патент 4557552 США, МКИ G02B 005/172, №323037. Заявл. 19.11.1981; Опубл. 10.12.1985.

31. Pan J.-J., Zhou F.Q. Low cost fiber optic circulator. Патент 6289156 США, МКИ G02B 006/26; G02B 006/42, №543624. Заявл. 05.04.2000; Опубл. 11.09.2001.

32. Passmore C.G., Mowry R.D., Brown A.G. Optical storage method and apparatus. Патент 4856862 США, МКИ G02B 006/26, №185103. Заявл. 22.04.1988; Опубл. 15.08.1989.

33. Shaw H.J. Splice-free fiber optic recirculating memory. Патент 4473270 США, МКИ G02B 005/172, №314473. Заявл. 23.10.1981; Опубл. 25.09.1984.

34. Shaw H.J., Bowers J.E. Fiber optic switch and discretely variable delay line. Патент 4723827 США, МКИ G02B 006/26, №628650. Заявл. 19.06.1984; Опубл. 09.02.1988.

35. Shaw H.J., Bowers J.E., Newton S.A. Continuously variable fiber optic delay line. Патент 4676585 США, МКИ G02B 006/26, №637042. Заявл. 09.07.1984; Опубл. 30.06.1987.

36. Патент 2082280 РФ, МКИ 6 Н04 В 10/00, G 02 В 6/00. Румянцев К.Е., Тнмонов В.В., Кукуяшный А.В. Динамическое запоминающее устройство радиосигналов. 95108961/28; Заявл. 05.06.1995.; Опубл. 20.06.1997. Бюл. №17.

37. Патент 2149464 РФ, МКИ7 G 11 С 11/42. Румянцев К.Е., Безрученко Э.В. Динамическое запоминающее устройство радиосигналов. 99101673/09; Заявл. 19.01.1999.; Опубл. 20.05.2000. Бюл. №14. - 36 е.: ил.

38. Григорьянц В.В., Ильин Ю.Б., Константинов В.Н. Формирование и обработка сигналов в устройствах на основе волоконных световодов. // Итоги науки и техники. Сер. Связь. ВИНИТИ, 1988. Т.1.

39. Семёнов А.Б. Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях связи.М.: КомпьютерПресс, 1998. 302 с.

40. Справочник по волоконно-оптическим линиям связи / JT.M. Андрушко, В.А. Вознесенский, В.Б. Каток и др.; Под ред. С.В. Свечникова и JI.M. Андрушко. -К.:Тэхника, 1988.-239 с.

41. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1990. - 224 е.: ил.

42. Васильев Ю.Г. Двухкоординатное акустооптическое устройство доступа для волоконно-оптических систем передачи // Радиотехника. 2002. -№3. - С.57-61.

43. Гасанов А.Р. Акустооптические способы и средства обработки сигналов // Изв. Вузов. Радиоэлектроника. 2000. -Т.43, №9-10. - С.17-26.

44. Наумов К.П. Акустооптические сигнальные процессоры. М.: Сайнс-пресс, 2002. - 80 е.: ил. - (Конспекты лекций по радиотехническим дисциплинам, Вып.8).

45. Роздобудько В.В. Акустооптический измеритель частотных параметров радиосигналов с нелинейными законами ЧМ // Радиотехника. 2000. -№3. -С.24-27. ,

46. Роздобудько В.В. Исследование точностных параметров акустооптических демодуляторов частотно-модулированных сигналов // Изв. Вузов. Электроника. 2002. - №4. - С.87-91.

47. Роздобудько В.В. Широкополосные акустооптические измерители частотных и фазовых параметров радиосигналов // Радиотехника. 2001. —№1. -С.79-92.

48. Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков JI.E. Физические основы акустооптики. — М.: Радио и связь, 1985.

49. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. школа, 1983.- 536 с.

50. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986.- 512 с.

51. Кожухарь С.В. Некоторые особенности обработки импульсного ЧМ -сигнала с помощью рециркулятора // Вопросы применения временной компрессии в радиоизмерительной технике. Труды ТРТИ, 1969.- с. 82-88.

52. Кожухарь С.В., Рудина О.И. Возможность многофункционального рециркулятора при обработке сигналов.// Вопросы обработки сигналов в системах пассивной радиолокации. Межвед. тем сборник. Таганрог, 1987.

53. Лезин Ю.С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем: Учеб. Пособие для вузов.-М.: Радио и связь, 1986.

54. Горбунов А.В., Румянцев К.Е. Критерии качества динамических запоминающих устройств // Системный подход в науках о природе, человеке и технике: Материалы международной научн. конф. Таганрог, 2003. - С. 17-20.

55. Румянцев К.Е., Кукуяшный А.В. и др. Разработка теоретических основ синтеза радиотехнических процессоров на оптоэлектронной элементной базе //Отчет по Госбюджетной НИР № 11359 1995 год.

56. Румянцев К.Е., Шибаев Е.О. Динамические запоминающие устройства на волоконно-оптических структурах. Радио и волоконно-оптическая связь, локация и навигация: Тез.докл. Воронеж. 1997.

57. Румянцев К.Е., Горбунов А.В. и др. Динамические запоминающие устройства на волоконно-оптических структурах // Отчет по г/б НИР Г-30.1.МР

58. Разработка и исследование элементов радиотехнических систем и средств сервиса» (№ гос. per. 01.200.116399, инв.№02.200.303143).

59. Румянцев К.Е., Горбунов А.В. Динамические запоминающие устройства на основе бинарных волоконно-оптических структур // Радиотехника. 2002. - №12. - С.73-80.

60. Ферритовые СВЧ приборы // Производственное объединение "Гранит". -Ростов- на-Дону, 1992.

61. Микроэлектронные устройства СВЧ / Под ред. Г.И. Веселова. М.: Высшая школа. 1988.

62. Румянцев К.Е., Помазанов А.В., Зикий А.Н., Дервоед В.А., Горбунов А.В. и др. Отчет по ОКР «Разработка СВЧ-линии задержки» (шифр «Задержка», номер темы 491/2620/16301) по гос. оборонному заказу №42-14.

63. Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. -М.: Изд-во «Syrus System», 1999. 673 с.

64. Бутусов М.М., Галкин С.Л., Оробинский С.П., Пал Б.П. Волоконная оптика и приборостроение.- Л.: Машиностроение., 1987.-328 с.

65. Дураев В.П. Лазеры и передающие оптические модули для волоконно-оптических линий связи//Волоконно-оптическая техника: Технико-коммерческий сб. М.: Экое, 1993. Вып.1. с.26-28.

66. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. М.: Эко-Трендз, 2000. -270 с.

67. Кугушев А.И., Керимов А.А. Полупроводниковые гетеролазеры -современные источники светового излучения для ВОСП и устройств интегральной оптики// Зарубежная радиоэлектроника, 1988.-№ 3.-С.40-51.

68. Песков С., Таценко В., Шиков А. Волоконно-оптические системы передачи информации. Физические основы функционирования основных элементов // Теле-спутник. 2002. - №5. - С.60-63.

69. Песков С., Таценко В., Шиков А. Волоконно-оптические системы передачи информации. Физические основы функционирования основных элементов // Теле-спутник. 2002. - №4. - С.52-58.

70. Полупроводниковые инжекционные лазеры. Динамика, модуляция, спектры./ Пер. с англ./ Под редакцией У.Тсанга. М.: Радио и связь, 1990. 320 с.

71. Чео П.К. Волоконная оптика: Приборы и системы / Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1988.

72. Техника оптической связи: Фотоприемники: Пер. с англ./ Под ред. У.Тсанга.- М.: Мир, 1988,- 526 с.

73. Горбунов А.В. Использование фотоприемных модулей на основе лавинных фотодиодов в радиотехнических процессорах с бинарной волоконно-оптической структурой // Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Юбилейный выпуск. — 2002. С.91-92.

74. Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник / И.И. Гроднев, А.Г. Мурадян, P.M. Шарафутдинов и др.; Под ред. Гроднева И.И. М.: Радио и связь, 1993. - 264 е.: ил.

75. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 224 е.: ил.

76. Кукуяшный А.В., Тимонов В.В. Требования к элементной базе волоконно-оптических процессоров.// Радиотехнические и телевизионные средства сбора и обработки информации; Сборник научных статей. Под ред. К.Е.Румянцева. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1998. - 162 с.

77. Свечников Г.С. Элементы интегральной оптики. М.: Радио и связь, 1987.-104 с.

78. Семёнов А.Б. Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях связи. М.: КомпьютерПресс, 1998. - 302 с.

79. Backer M.R., McDermott М.А., Miller W.J., Morrell M.L. Method and apparatus for making fiber optic couplers. Патент 6325883 CUIA, МКИ G02B 006/255, №525626. Заявл. 14.03.2000; Опубл. 04.12.2001.

80. Fiberoptic fused coupler: low loss, С or L band // Product Bulletin of «JDS Uniphase». http://products.idsu.com/assets/public/pdf/ffclldsccae.pdf.

81. Fiberoptic connectors: FC/APC Series, LC Series, MU Series, SC/APC Series, ST Series // Product Bulletin of «JDS Uniphase». http://www.jdsu.com.

82. FC and SC plug-type single-mode fixed bandpass filters (FP Series) // Product Bulletin of «JDS Uniphase». http://www. jdsu.com.

83. Румянцев К.Е., Горбунов А.В. Шумовые свойства динамических запоминающих устройств с бинарной волоконно-оптической структурой // Петербургский журнал электроники. 2001. - №3. - С.57-65.

84. Румянцев К.Е., Горбунов А.В. Снижение коэффициента шума динамического запоминающего устройства с бинарной волоконно-оптической структурой //Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Техн. науки. -2002. — №1. С.115-116.

85. Controlled erbium doped fiber amplifier (EDFA) 21 dBm for long haul and ultra long haul applications OA 4500 Amplifier Series // Product Bulletin of «JDS Uniphase». -http://products.jdsu.com/assets/public/pdf/oa450Qdsaoaae 013106.pdf.

86. Semiconductor optical amplifiers (SOA) CQF872 Series // Product Bulletin of «JDS Uniphase». http://www.jdsu.com.

87. Братчиков A.H., Шеремет А.П., Садеков T.A. Эрбиевые волоконные усилители.//Зарубежная радиоэлектроника, 1997.-№ 12.-стр.34-48.

88. Fiberoptic switch: MOM series // Product Bulletin of «JDS Uniphase». -http://products.jdsu.com/assets/public/pdf/momswitchdsccae 042707.pdf.

89. Патент 2213421 РФ, С1, МПК 7 Н 04 В 10/00, G 02 В 6/00, G 01 S 7/40. Румянцев К.Е., Горбунов А.В. Динамическое запоминающее устройство радиосигналов. -2002116859/09; Заявл. 21.06.2002; Опубл. 27.09.2003, Бюл. №27. 38 е.: ил.

90. ЮО.Бахрах Л.Д., Зайцев Д.Ф. Сверхширокополосная волоконно-оптическая разводка СВЧ-сигналов и сверхкоротких импульсов // Антенны. 2003. - №5. -С.3-6.

91. Кукуяшный А.В., Тимонов В.В. Требования к элементной базе волоконно-оптических процессоров.// Радиотехнические и телевизионные средства сбора и обработки информации; Сборник научных статей. Под ред. К.Е.Румянцева. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1998. - 162 с.

92. Скляров O.K. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы. М.: СОЛОН-Р, 2001. - 240 с.

93. Крылов В.В., Никашов К.Ю. Перспективы развития техники и технологии систем радиоэлектронной борьбы // Зарубежная радиоэлектроника.1988.-№6.-с. 3-12.

94. Goutroulis Anastasios P., Davies D.K., Zomp J.M. Prototype binary fiber optic delay line. // Opt.Eng. 1989. V. 28, №11.

95. Д.Л.Швицер, У.Э.Уилби. Устройство обработки сигналов. Патент Англии 2205211А, МКИ GO 1 S7 30. Заявл. 11.05.1987; Опубл. 30.11.1988.

96. Техника магнитной видеозаписи / Под ред. В.И. Пархоменко. Изд. 2-е, перераб. и доп. -М.: Энергия, 1978 С.229-233.

97. Вайда 3. Современная видеозапись: Пер. с венг. М.: Радио и связь, 1987. -С.108-110.

98. Ю.Юдин Л.М., Фомичев К.И. Системы радиоэлектронного противодействия. Запоминание высокочастотных сигналов // Электроника: Наука. Технология. Бизнес. 1999. -№1. - С.48-51.

99. Гауэр Дж. Оптические системы связи: Пер. с англ.- М.: Радио и связь,1989.-504 с.

100. Fujikura's Single-Mode Fiber FutureGuide®-SM. http://www.fuiikura.co.ip/optcable/ei/sm.html.

101. Corning® SMF-28e® Optical fiber // Product Information Sheet. -http://doclib.corning.com/QpticalFiber/pdf/pi 1344.pdf.

102. Corning® SMF-28® ULL Optical Fiber with Corning® Ultra-Low-Loss Technology // Product Information Sheet. — http://doclib.corning.com/OpticalFiber/ pdf/pi 1470.pdf.

103. Пб.Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 224.; ил.

104. Метрология и радиоизмерения: Учебник для вузов / В.И. Нефедов, В.И. Хахин, В.К. Битюков и др. / Под ред. профессора В.И. Нефедова. М.: Высш. шк., 2003. - 526 е.: ил.

105. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. — Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1969. - 528 е.: ил.

106. Генераторы сигналов высокочастотные Г4-78, Г4-79, Г4-80, Г4-81, Г4-82, Г4-83. Техническое описание, инструкция по эксплуатации и паспорт. 3.260.043 ПС.

107. Анализаторы спектра С4-45, С4-49. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

108. Горбунов А.В., Румянцев К.Е. Динамическое запоминающее устройство с управляемой бинарной волоконно-оптической структурой. // Известия ТРТУ. Спец. выпуск Материалы XLIX научно-техн. конференции ТРТУ. Таганрог: Изд-во ТРТУ. 2004. - №1(36). - С.136-137.

109. Горбунов А.В., Амплиев А.Е. Экспериментальные исследования шумовых свойств процессоров на волоконно-оптических структурах // Известия ТРТУ. Спец. выпуск. Материалы научн. конф. 2004. - №8. — С. 137.

110. Горбунов А.В., Румянцев К.Е. Моделирование процесса формирования копий в динамическом запоминающем устройстве с бинарной волоконно-оптической структурой // Известия вузов России. Радиоэлектроника. -2006,-№2.- С.36-41.

111. Румянцев К.Е., Горбунов А.В., Амплиев А.Е. Экспериментальные исследования элементов радиотехнических процессоров на основе волоконно-оптических структур // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2006. -№3. - т.2. - С.49-54.

112. Горбунов А.В., Румянцев К.Е. Повышение идентичности формируемых копий в динамическом запоминающем устройстве // Петербургский журнал электроники. 2003. - №4. — С.49-56.

113. Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника: Учеб для вузов. — М.: Высшая школа, 2001. 573 с.

114. Дураев В.П. и др. Одночастотный полупроводниковый лазер на А=1,06мкм с распределенным брегговским зеркалом в волоконном световоде // Квантовая электроника. 1998. - т.25. -№4. - С.301-302.

115. Дураев В.П. и др. Полупроводниковые лазеры с волоконной брэгговской решеткой и узким спекторм генерации на длинах волн 1530-1560 нм // Квантовая электроника. 2001. - т.31. -№6. - С.529-530.

116. Дураев В.П. Отечественные оптоэлектронные компоненты для современных ВОСП // Электроника: наука, технология, бизнес 2005. - №1. — С.66-69.

117. Лёзин Ю.С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. Изд. 2-е, перераб. и доп.: М.: Советское радио, 1969. - 448 е.: ил.

118. Ortel© 1754W 1550 nm DWDM DFB Laser Module // Datasheet, October 25, 2004. http://www.emcore.com/assets/fiber/ds.1754 DFB 2.7GHzDWDM.pdf.

119. Ortel© 2651 A/265 IE Broadband Photodiode // Datasheet, August 2, 2006. http://www.emcore.com/assets/fiber/2651Datasheet2006-8-2-l.pdf.

120. OKI Electronic Components © Wide-band Amplifier KGF2755 // General descript. http://www.oki.com/ip/OCC/datasheet/ODRKGF2755-Q7.pdf.

121. Controlled erbium doped fiber amplifier (EDFA) 17 dBm for metro and long haul applications. OA 3500 Amplifier Series // Product Bulletin of «JDS Uniphase». http://products.idsu.com/assets/public/pdf/oa3 500ds cms ae.pdf.

122. OKI Electronic Components © 10Gb PIN Receiver module OD9245N // General descript. http://www.oki.com/ip/OCC/datasheet/OD9245N JQG-01224 R3.pdf.

123. OKI Electronic Components © Wide-band Amplifier KGF2701 // General descript. http://ww.oki.com/ip/OCC/datasheet/QDRKGF2701-05.pdf.

124. OKI Electronic Components © 40Gb EA Modulator Integrated 1550 nm DFB Laser OD5157M // General descript. http://www.oki.com/ip/OCC/datasheet/ OL5157M JQG-01223 R2.pdf.