автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Формирование наносекундных линейно-частотно-модулированных сигналов на основе бинарных волоконно-оптических структур

На правах рукописи

Зачиняев Юрий Владимирович

ФОРМИРОВАНИЕ ИАНОСЕКУНДНЫХ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ БИНАРНЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СТРУКТУР

Специальность: 05.12.04 Радиотехника, в том числе и системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 НОЯ 2012

Таганрог - 2012

005055850

Работа выполнена на кафедре информационной безопасности телекоммуникационных систем факультета информационной безопасности федерального государственного образовательного автономного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Румянцев Константин Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Федосов Валентин Петрович, заведующий кафедрой теоретических основ радиотехники радиотехнического факультета ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет;

доктор технических наук, профессор Безуглов Дмитрий Анатольевич, заведующий кафедрой информационных технологий в сервисе Ростовского технологического института сервиса и туризма ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса»

Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Таганрогский

научно-исследовательский институт связи»

Защита состоится "13" декабря 2012 г. в 16 часов 10 минут на заседании диссертационного совета Д 212.208.20 при Южном федеральном университете в аудитории Д-406 по адресу: пер. Некрасовский, 44, ГСП-17, г. Таганрог, Ростовская область.

С диссертацией можно ознакомиться в зональной научной библиотеке ЮФУ по адресу: ул. Пушкинская, 148, г. Ростов-на-Дону, Ростовская область.

Автореферат разослан "9" ноября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.20: кандидат технических наук, доцент

Савельев В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Особое место в радиотехнике занимают сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Благодаря гребенчатой форме функции неопределенности ЛЧМ-сигналов доплеровские расстройки частоты мало сказываются на амплитуде выходного сигнала приемника, что обусловило их использование в следящих радиолокационных станциях.

Применение ЛЧМ-сигналов не ограничено радиолокацией. ЛЧМ-сигналы используются в защищенной связи, наблюдении в плотных средах, медицине и гидролокации. Кроме того, в литературе рассмотрены аспекты применения ЛЧМ-сигналов в геологической разведке, радиотомографии, системах ближней радиолокации.

Более широкое использование ЛЧМ-сигналов затруднено ограничением существующих методов формирования по длительности сигналов снизу, при этом в областях, связанных с высокой скоростью обработки информации и не требующих высокой дальности действия радиолокатора - системы дистанционного зондирования Земли, системы геофизического мониторинга и ближней радиолокации, радиотомографии - целесообразным видится применение коротких ЛЧМ-сигналов.

Существующие формирователи ЛЧМ-сигналов не позволяют генерировать сигналы длительностью менее 100 не. Кроме того, значения девиации частоты сигнала ряда формирователей не позволяют достичь высокой разрешающей способности по дальности устройства.

Невозможность применения традиционных методов для высокоскоростного формирования и обработки ЛЧМ-сигналов наносекундной длительности приводит к необходимости использования оптических методов обработки информации, в том числе применению для этих целей волоконно-оптических структур (ВОС).

Анализ показал, что в работах, посвященных формированию ЛЧМ-сигналов, недостаточно исследованы аспекты применения волоконной оптики в целом, и бинарных волоконно-оптических структур (БВОС) в частности. Все вышесказанное определяет актуальность данной работы, направленной на создание методов и устройств формирования и обработки радиосигналов на волоконно-оптических структурах, позволяющих решить актуальные проблемы развития радиотехнических систем различного назначения.

В связи с этим, общую научную задачу диссертационного исследования можно сформулировать как развитие теории формирования сложных сигналов на основе волоконно-оптических структур.

Целью работы является уменьшение длительности формируемых ЛЧМ-сигналов в диапазоне частот 13 ГГц при девиации частоты сигнала порядка 6 ГГц.

Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих частных задач:

- анализ существующих методов формирования сложных сигналов с ЛЧМ и проведение их сравнительного анализа для обоснования актуальности исследования в области формирования наносекундных сигналов с линейной частотной-модуляцией на основе БВОС;

- уточнение структуры формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС и ее анализ;

- разработка сигнальной и шумовой моделей функционирования формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС для выявления особенностей обработки сигнальных и шумовых компонент, получения количественной оценки параметров устройства и предъявления требований к отдельным функциональным узлам устройства;

- анализ влияния физических факторов на качество формирования ЛЧМ-сигналов наносекундной длительности в диапазоне частот порядка 13 ГГц с целью уточнения требований к узлам формирователя, подтверждения реализуемости устройства, определения граничных условий применимости устройства;

- проведение моделирования и экспериментальных исследований основных узлов формирователя на ВОС для подтверждения работоспособности синтезированной структуры, сопоставления полученных теоретических выкладок с практическим результатом и уточнения требований к используемой волоконно-оптической и электронной элементной базе.

Объектом исследования является формирователь ЛЧМ-сигнала.

Предметом исследования является структура формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- проведен сравнительный анализ формирователей ЛЧМ-сигналов различного типа по таким критериям, как длительность формируемых сигналов, скорость изменения частоты формируемых сигналов, требования к электропитанию устройства; обоснована целесообразность применения формирователя на основе ВОС для увеличения скорости изменения частоты и сокращения длительности формируемых радиоимпульсов;

- впервые получены аналитические выражения для описания сигнальной и шумовой моделей функционирования формирователя ЛЧМ-сигналов на бинарной ВОС, что позволило выявить особенности обработки шумовых компонент в устройстве;

- уточнена и проанализирована структура и метод формирования ЛЧМ-сигнала, основанный на использовании бинарных волоконно-оптических структур;

- впервые дана оценка влияния точности изготовления ВОЛЗ, температуры окружающей среды, неидентичности формирования копий БВОС на корреляционные свойства формируемых ЛЧМ-радиосигналов.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- уточнена и проанализирована структура формирователя ЛЧМ-сигналов, обеспечивающая среди формирователей ЛЧМ-сигналов наименьшую длительность формируемых сигналов порядка 2 не при центральной частоте 10 ГГц и девиации до 6 ГГц;

- разработана методика проектирования формирователя ЛЧМ-сигналов, позволяющая при заданных параметрах требуемого радиосигнала синтезировать структуру формирователя, обеспечивающего уменьшение длительности ЛЧМ-сигнала до 2,2 не при девиации частоты порядка 6 ГГц, и сформулировать требования к параметрам его оптических и электронных узлов;

- предложена модель формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС, позволяющего уменьшить длительность ЛЧМ-сигнала до 2,2 не при девиации частоты порядка 6 ГГц, учитывающая допуск на изготовление ВОЛЗ, изменение температу-

ры окружающей среды и шумовые свойства функциональных узлов, использование которой позволяет заменить экспериментальные исследования дорогостоящих узлов.

Личный вклад автора. Все основные научные результаты, результаты патентных исследований, аналитические выражения для описания составленных сигнальной и шумовой моделей формирователя ЛЧМ-сигналов на основе бинарной ВОС, количественная оценка параметров устройства, машинное моделирование процесса формирования сигнала, анализ результатов моделирования и формулировка требований к элементной базе формирователя ЛЧМ-сигналов на основе бинарной ВОС, приведенные в диссертации, получены автором лично._

Результаты диссертационной работы использовались в НИР «Формирование наносекундных линейно-частотно-модулированных сигналов на основе бинарных волоконно-оптических структур», выполнявшейся кафедрой ИБТКС для НКБ «МИУС». Использование результатов НИР позволяет сократить длительность ЛЧМ-сигналов до 2,2 не при уровне боковых лепестков АКФ не более минус 13,2 дБ при максимальном значении девиации частоты сигнала 5,9 ГГц, точности изготовления ВОЛЗ не хуже 0,1 мм, спектральной ширине излучения передающего оптического модуля - не более ОД нм и пиковой мощности оптических импульсов передающего оптического модуля не более 1 Вт. Кроме того, результаты диссертационного исследования использованы в г/б НИР 301.40.01.52 "Разработка и исследование технологий эффективной защиты данных Интернет, персональных и сетевых геоинформационных систем", а также в учебном процессе.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих научных конференциях: X Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления" (г. Таганрог, 2010 г.); XV Юбилейном Международном молодежном форуме «Радиоэлектроника и молодежь в 21 веке» (г. Харьков, 2011 г.); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы радиоэлектроники» (г. Красноярск, 2011 г.); Всероссийской научной конференции «Теоретические и методические проблемы эффективного функционирования радиотехнических систем» (г. Таганрог, 2011); Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «XI Королёвские чтения» (г. Самара, 2011 г.); Восьмой ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (г. Таганрог, 2012 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, из них 2 статьи - в изданиях, включенных в Перечень ВАК, 4 тезиса докладов — в трудах Международных и Всероссийских научно-технических конференций и научных сессий, из них 1 доклад опубликован полностью. Кроме того, подано две заявки на объекты интеллектуальной собственности (заявка на изобретение № 2012104485/08, заявка на полезную модель № 2012109937/08), опубликован патент на полезную модель № 121672.

Положения, выносимые на защиту: - известные методы формирования радиосигналов с линейной частотной модуляцией не обеспечивают длительность формируемых сигналов менее 100 не, в связи с чем развитие теории формирования сложных сигналов на основе волоконно-оптических структур, применение которых позволяет достичь уменьшения длительности формируемых сигналов, является актуальной научной задачей, решение кото-

рой имеет существенное значение для расширения сфер применения сигналов с линейной частотной модуляцией;

- добиться сокращения длительности ЛЧМ-сигналов при значении девиации частоты порядка 6 ГГц сигнала в диапазоне частот порядка 13 ГГц возможно с использованием формирователя на основе бинарных волоконно-оптических структур, позволяющих по сравнению с другими волоконно-оптическими структурами минимизировать затраты оптического волокна, соединений и повысить равномерность амплитуды выходного сигнала;

- формирование наносекундных ЛЧМ-сигналов на основе бинарных волоконно-оптических структур возможно при выполнении ряда граничных условий: девиация частоты не должна превышать половину значения центральной частоты формируемого ЛЧМ-сигнала, спектральная ширина излучения передающего оптического модуля - не более 0,1 нм, пиковая мощность оптических импульсов передающего оптического модуля - не более 1 Вт, а точность изготовления ВОЛЗ не хуже 0,2 мм.

Структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и двух приложений. Общий объем работы 247 страниц, в том числе 88 рисунков, 41 таблица, библиография 109 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируется цель диссертации, отмечается научная новизна и практическая ценность, приводятся положения, выносимые на защиту, дается краткая аннотация по главам.

Первая глава содержит сравнительный анализ современного состояния разработок и исследований различных типов формирователей ЛЧМ-сигналов и их классификацию. Дан обобщенный анализ их основных характеристик и определены основные недостатки каждого типа формирователей. Сделан вывод, что существующие устройства не способны обеспечить формирование ЛЧМ-сигнала длительностью менее 100...500 не при высоких значениях девиации частоты сигнала, существенно ограничивая область применения ЛЧМ-сигналов.

В связи с этим востребованной является разработка устройства, способного формировать ЛЧМ-импульсы наносекундной длительности с девиацией порядка 6 ГГц и выше в диапазоне частот порядка 13 ГГц. По совокупности характеристик целесообразным представляется формирование ЛЧМ-сигналов на волоконно-оптических структурах.

Таким образом, развитие теории формирования сложных сигналов на основе волоконно-оптических структур, применение которых позволяет достичь уменьшения длительности формируемых сигналов до значений порядка единиц наносекунд, является актуальной научной задачей, решение которой имеет существенное значение для расширения сфер применения сигналов с линейной частотной модуляцией.

С учетом предполагаемой сферы применения коротких ЛЧМ-сигналов основными параметрами, по которым целесообразно сравнивать формирователи ЛЧМ-сигналов различных типов, являются длительность сигнала и девиация частоты. В качестве критерия качества ЛЧМ-сигнала для использования в высокоскоростной защищенной связи, системах ближней радиолокации, подповерхностном зондировании и радиотомографии выбран критерий минимума уровня боковых лепестков автокорреляционной функции (АКФ) ЛЧМ-сигнала.

Во второй главе производится анализ и уточнение структуры формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС. Прежде всего, обосновывается правомерность аппроксимации линейной частотной модуляции линейно-ступенчатой модуляцией. В результате делается вывод, что при определенных условиях сигналы с линейно-ступенчатой модуляцией обладают уровнем боковых лепестков АКФ не хуже, чем классические ЛЧМ-сигналы, а их амплитудный спектр приближается к прямоугольному виду.

На основе принципа ударного возбуждения обратного фильтра уточнена структура формирователя ЛЧМ-сигнала на БВОС (рисунок 1), отличающаяся тем, что основана на волоконно-оптической элементной базе, обладающей широкой полосой пропускания. Это позволяет сократить длительность формируемых ЛЧМ-сигналов и увеличить значение девиации частоты сигнала.

С целью формирования единичного импульса для ударного возбуждения обратного фильтра в схему вводится передающий оптический модуль (ПОМ), работающий в импульсном режиме и формирующий короткий оптический импульс с энергией Э0 и длительностью Тпом • ПРИ этом Тпом « тлчм , где глчм - длительность ЛЧМ-сигнала. Выбор бинарных волоконно-оптических структур (рисунок 2) обусловлен тем, что именно эти структуры обеспечивают максимальную равномерность амплитуды выходного сигнала при минимальных затратах оптического волокна и соединительных элементов.

Для подачи ударного возбуждающего импульса одновременно на все N БВОС в схему введен волоконно-оптический разветвитель на N выходов. В волоконно-оптическом разветвителе оптический импульс разделяется на N оптических импульсов длительностью Тпом и энергией Э0/N, которые одновременно появляются на N выходах волоконно-оптического разветвителя.

С /-го выхода волоконно-оптического разветвителя, импульс подается на вход 1-й бинарной волоконно-оптической структуры БВОС, формирующей К копий входного оптического импульса длительностью Тпом и энергией копий Э0 / N.

С выхода первой бинарной волоконно-оптической структуры БВОС последовательность импульсов подается на волоконно-оптический

Оптический

усшштель

Волоконно-оптический разветвитель

Передающий оптический _модуль_

ЗЕ

БВОС 1

Ж

БВОС 2

ВОЛЗ 1

+1 }N

БВОС i БВОС N

J

ВОЛЗ ВОЛЗ

Ci-n fN-П

I. N

Волоконно-оптический сумматор

Приемный оптический модуль

Полосовой фильтр

Электронный усилитель

-Выход

Рисунок 1 - Структурная схема формирователя ЛЧМ-сигналов

НВО 1 НВО 2 НВО 3 Вход 1 ^~типа Х-типа Х-типа зыход j

Выход г11^^ J^l,, |_[^"~Вход 2

доп. доп.

ВОЛЗ1 ВОЛЗ 2 Рисунок 2 - Структура БВОС

сумматор, с выхода остальных бинарных волоконно-оптических структур БВОС копии подаются на волоконно-оптический сумматор соответственно через волоконно-оптические линии задержки.

В волоконно-оптическом сумматоре пачки импульсов, сформированные всеми N бинарными волоконно-оптическими структурами БВОС, объединяются в единую последовательность.

Так как формирование сигналов и обработка в приемнике обычно осуществляются в радиодиапазоне, а бинарные волоконно-оптические структуры работают в оптическом диапазоне, то схема (рисунок 2) должна быть дополнена фотодетектором и полосовым фильтром для выделения спектра ЛЧМ-сигнала. Для компенсации потерь в оптическом тракте и СВЧ-тракте в формирователь необходимо ввести соответственно оптический и электронный усилитель.

При этом условием реализуемости формирователя ЛЧМ-сигналов является выполнение неравенства

/о > 0.5Д/.

Для уменьшения уровня боковых лепестков сигнала на выходе согласованного фильтра приемника используется амплитудное взвешивание. По причине дискретной структуры БВОС и использования линейно-ступенчатой модуляции в качестве весовой функции целесообразно использовать ступенчатую дискретную весовую функцию. При этом для реализации амплитудного взвешивания в соответствии с ступенчатой весовой функцией, достаточно ввести коэффициенты в структуру БВОС согласно схеме, представленной на рисунке 3.

Разд. НВО 1 Разд. НВО 2 Разд. НВО N+1

Х-типа КоэФЛ Х-типа Коэф. 2М-1 х_типа

Коэф. 2 ВОЛЗ 1 Коэф. 2Ы ВОЛЗ N

Рисунок 3 - Структура БВОС, минимизирующая уровень боковых лепестков АКФ

Применение амплитудного взвешивание позволило уменьшить уровень боковых лепестков АКФ до значения минус 26,6 дБ при расширении главного лепестка не более 2%.

С учетом структуры формирователя и полученных аналитических выражений разработана энергетическая модель выходного сигнала формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС, учитывающая потери в функциональных узлах формирователя и соединениях между ними, а также усиление сигнала в оптическом усилителе (ОУ) и электронном усилителе (ЭУ).

В результате анализа энергетической модели выходного сигнала формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС получены аналитические выражения для описания процесса формирования копий импульса передающего оптического модуля (ПОМ) в функциональных узлах формирователя. Кроме того, определены максимальные значения числа БВОС формирователя и числа копий, формируемых каждой из БВОС, что позволяет численно оценить потери мощности сигнала в функциональных узлах формирователя.

Оценены потери в узлах формирователя. Наибольшие потери приходятся на направленные волоконные ответвители - до 28 дБ при числе копий БВОС К=512, на волоконно-оптический разветвитель - до 20,4 дБ при N=40 (деление мощности оптического излучения). Максимальный уровень общих потерь в формирователе составляет 43,6 дБ при числе копий БВОС К=512, числе БВОС N более 4.

Получено соотношение для оценки неидентичности формирования копий пи-косекундного импульса ПОМ на выходе волоконно-оптического сумматора.

Предложена шумовая модель формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС, учитывающая амплитудные шумы ПОМ, шумы ОУ и ЭУ, дробовой, тепловой и темновой шумы приемного оптического модуля (ПРОМ) (рисунок 4).

Рисунок 4 - Шумовая модель формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС

В результате анализа шумовой модели формирователя ЛЧМ-сигналов выявлено, что основными шумовыми компонентами в устройстве являются дробовой и тепловой шумы ПРОМ. При этом установлена зависимость отношения сигнал/шум на выходе формирователя от мощности оптического излучения на входе ПРОМ и девиации частоты формируемого ЛЧМ-сигнала.

Для повышения отношения сигнал/шум на выходе формирователя ЛЧМ-сигналов целесообразно выбирать ПРОМ с более высоким значением крутизны детекторной характеристики ПРОМ и увеличивать мощность оптического излучения на входе ПРОМ путем выбора оптимального коэффициента усиления ОУ и мощности излучения ПОМ.

В третьей главе проведен анализ влияния физических факторов на свойства формирователя ЛЧМ-радиосигналов на волоконно-оптических структурах. В рамках главы проанализировано влияние таких явлений, как дисперсия, автомодуляция и рассеивание Бриллюэна. Кроме того, проведен анализ влияния изменений температуры окружающей среды и неточности изготовления ВОЛЗ на функционирование формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС.

Показано, что при длительности импульса ПОМ свыше 38 пс (минимальная длительность импульса ПОМ) и максимальной длине ОВ в формирователе 37 м эффектами хроматической дисперсии и поляризационной модовой дисперсии при рассмотрении свойств формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС можно пренебречь.

Анализ нелинейных явлений ОВ показал, что влиянием нелинейных явлений ОВ (автомодуляция и рассеивание Бриллюэна) на функционирование формирователя ЛЧМ-сигналов можно пренебречь при выполнении следующих условий: пиковая мощность оптического импульса ПРОМ не должна превышать 1 Вт, а ширина спектральной линии излучения должна быть не менее 0,1 нм.

В ходе исследования воздействия установлена зависимость уровня боковых лепестков АКФ формируемого сигнала от изменения температуры окружающей среды при различных значениях длительности сигнала.

Проведенный анализ зависимости свойств ЛЧМ-сигнала, формируемого на основе БВОС, от точности отреза ОВ для изготовления ВОЛЗ позволил заключить, что с уменьшением длительности ЛЧМ-сигнала зависимость уровня боковых лепестков АКФ ЛЧМ-сигнала от значения неточности изготовления АКФ уменьшается. При неточности ывот. до 0,1 мм значение величины боковых лепестков при различных значениях длительности сигнала находится в пределах минус 13,3 дБ.

В четвертой главе формулируются требования к узлам формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС. Это позволило оценить техническую реализуемость устройства, а также создать основу для моделирования узлов формирователя.

В качестве ПОМ необходимо использовать лазерный диод, работающий в им-пульсно-периодическом режиме с рабочей длиной волны 1,55 мкм, длительностью генерируемого импульса от 37 пс, спектральной шириной излучения более 0,1 нм, относительным шумом интенсивности 165 дБ/Гц.

При потерях в оптической части формирователя атт, коэффициенте оптического усиления К0У и чувствительности фотодиода ПРОМ как минимальной оптической мощности на входе ПРОМ Риюк<^„ значение средней мощности излучения ПОМ должно удовлетворять следующему условию:

Для формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС чувствительность ПРОМ определяется средней мощностью излучения ПОМ, потерями в волоконно-оптическом тракте формирователя и коэффициентом усиления оптического усилителя:

Р > ^имп.ПОМ^ОУ

Коэффициент усиления ОУ в формирователе ЛЧМ-сигналов на БВОС определяется средней мощностью излучения ПОМ, уровнем потерь мощности оптического излучения в волоконно-оптическом тракте, чувствительностью ПРОМ:

В качестве ОВ целесообразно использовать одномодовое ОВ с несмещенной дисперсией (ЗБ), погонной полосой пропускания не менее 1,08 ГГцхкм, коэффициентом погонного затухания не более 0,2 дБ/км, коэффициентом удельной дисперсии менее 0,06 пс/км"1, удельной хроматической дисперсией менее 18 пс/(нм-км).

Оптические соединители должны обладать потерями стыковки не более 0,1 дБ и развязкой по входу не менее 60 дБ.

Направленные волоконные ответвители должны обладать переходным затуханием минус 3 дБ, рабочей длиной волны оптического излучения 1,55 мкм, избыточными потерями не более 0,1 дБ, развязкой не менее 50 дБ.

Волоконно-оптический разветвитель должен обладать переходным затуханием (включая потери) не более 7,2; 10,5; 13,8; 17,1; 20,4 дБ (при числе выходов 4; 8; 16; 32; 64) соответственно, рабочей длиной волны оптического излучения 1,55 мкм, избыточными потерями не более 0,1 дБ, развязкой не менее 55 дБ.

Требования к волоконно-оптическому сумматору заключаются в следующем: рабочая длина волны оптического излучения 1,55 мкм, избыточные потери не более 0,3 дБ, развязка не менее 55 дБ.

ПФ должен иметь центральную частоту до 10 ГГц, относительную ширину полосы пропускания до 50 %, вносимое затухание не более 1 дБ, коэффициент прямоугольное™ до 1,1, уровень ослабления в полосе затухания не менее 50 дБ.

Для ЭУ необходимо выполнение условий: рабочий диапазон частот до 13,3 ГГц, коэффициент шума не более 4 дБ.

Коэффициент усиления мощности ЭУ формирователя ЛЧМ-сигналов определяется мощностью сигнала на входе ЭУ и требуемой выходной мощностью устройства. Эта зависимость в формирователе ЛЧМ-сигналов на БВОС имеет вид

К — Р — Р + г/

ЭУ 1 еых 1 в.ПРОМ т рад 5

где - требуемая выходная мощность формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС; р.мром - мощность сигнала на выходе ПРОМ; осрад - потери в СВЧ-тракте.

Для всех узлов приведены конкретные модели-аналоги, выпускаемые промышленностью.

В пятой главе предлагается методика проектирования формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС, производится моделирование работы формирователя с использование пакета МАТЬАВ, статистический анализ полученных данных, а также экспериментальное исследования узла БВОС формирователя ЛЧМ-сигналов.

Исходными данными для проектирования формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС являются длительность формируемого сигнала, центральная частота ЛЧМ-сигнала, девиация частоты ЛЧМ-сигнала, требуемая мощность выходного сигнала, средняя мощность оптического излучения ПОМ, отношение сигнал/шум на выходе формирователя.

Для иллюстрации предложенной методики был рассмотрен проектирования формирователя ЛЧМ-сигналов длительностью 2,1 не, центральной частотой 10 ГГц, девиацией частоты 5,7 ГГц, мощностью выходного сигнала 100 мВт, средней мощностью оптического излучения ПОМ 10 мкВт, отношением сигнал/шум на выходе формирователя 50 дБ. Полученная структура формирователя приведена на рисунке 5.

С учетом дискретной структуры БВОС, пересчитанные параметры девиации частоты результирующего ЛЧМ-сигнала составляет при заданных параметрах проектирования дг,=5,89 ГГц, центральная частота ЛЧМ-сигнала /,,'=10,1 ГГц, длительность ЛЧМ-сигнала составляет при заданных параметрах проектирования тлчм'=2,2 не. На основе требований к узлам формирователя ЛЧМ-сигналов,

ОУ

ПОМ

ВОР

1 2 3 4 5 6

БВОС 1 БВОС 2 БВОС 3 звос 4 БВОС 5 БВОС 6

волз 1

волз НволзЦволз

волз

5

вое

ЭУ

щ

ПФ

НЕ

ПРОМ

Рисунок 5 - Структура синтезированного формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС

сформулированных в главе 4, а также моделей узлов формирователя предложена модель формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС, учитывающая шумы устройства, изменения температуры окружающей среды и неточность изготовления ВОЛЗ.

Моделирование работы формирователя проведено в пакете МАТЬАВ. Измеренная по результатам моделирования длительность сформированного сигнала по уровню -ЗдБ составила 2,2 не, что на 4,5 % отличается от значения, предусмотренного проектированием. Мощность выходного сигнала составила 0,103 Вт, что на 2,9% отличается значения, предусмотренного проектированием. Учитывая погрешность измерения, данные неточности можно считать приемлемыми.

На основе полученной модели проведен анализ зависимости корреляционных свойств формируемого ЛЧМ-сигнала от различных факторов.

Анализ зависимости изменения температуры окружающей среды на параметры ЛЧМ-сигнала формирователя на основе БВОС при нулевой погрешности изготовления ВОЛЗ производился при нулевой погрешность изготовления ВОЛЗ и значениях изменения температуры окружающей среды с1Т от -60 до 60 °С с шагом 5 °С. В графическом виде полученные зависимости для формирователя без амплитудного взвешивания (а) и с амплитудным взвешиванием (б) представлены на рисунке 6. р2(т,0),дБ р2(т,0),дБ

-13,2

г

Г

/

/

50 <П\°С -50

0 б

50 <ГГ, С

Рисунок 6 - Вид зависимости уровня боковых лепестков огибающей АКФ от изменения температуры окружающей среды при нулевой погрешности изготовления

ВОЛЗ

Проведен анализ зависимости погрешности изготовления ВОЛЗ на параметры ЛЧМ-сигнала формирователя на основе БВОС при фиксированной температуре окружающей среды при фиксированной температуре окружающей среды и погрешность изготовления ВОЛЗ Мвол]: от -1 до 1 мм с переменным шагом. В графическом виде полученные зависимости представлены на рисунке 7 для случая без амплитудного взвешивания (а) и с амплитудным взвешиванием (б).

Рисунок 7 - Вид зависимости уровня боковых лепестков огибающей АКФ от неточности изготовления ВОЛЗ

Поскольку в реальных условиях неточность изготовления ВОЛЗ - случайная величина, подчиняющаяся нормальному закону распределения, целесообразным является проведение статистического анализа зависимости уровня боковых лепестков АКФ ЛЧМ-сигнала от нормально распределенной неточности изготовления ВОЛЗ. Графики зависимости статистических параметров распределения значений уровня боковых лепестков огибающей АКФ при заданном среднем значении неточности изготовления ВОЛЗ приведены на рисунке 8.

Ц.ДК о'яБ

Рисунок 8 - Зависимость математического ожидания (а) и дисперсии значений уровня боковых лепестков огибающей АКФ (б) от неточности изготовления ВОЛЗ

Из полученных данных можно сделать вывод, что с увеличением значения неточности изготовления ВОЛЗ происходит плавное увеличение математического ожидания уровня боковых лепестков АКФ и рост дисперсии. При этом распределение уровня боковых лепестков АКФ стремится к логистическому закону. Согласно данным анализа модели формирователя с амплитудным взвешиванием при увеличении неточности изготовления ВОЛЗ, мат. ожидание и дисперсия изменяются аналогично случаю без амплитудного взвешивания. При этом уровень боковых лепестков ограничен значением 20,1 дБ, что на 6 дБ меньше значения при изготовлении ВОЛЗ без погрешности.

В качестве характеристик БВОС, анализируемых в ходе экспериментального исследования, был выбран параметр неидентичности формирования копий БВОС, а также уровень обратного отражения в БВОС.

В результате экспериментальных измерений были получены значения неидентичности формирования копий однокаскадной БВОС, а также уровень обратного

отражения в БВОС. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что для обеспечения высокого уровня идентичности формирования копий в БВОС необходимо предъявлять высокие требования к точности разветвления мощности оптического излучения в направленных волоконных ответвителях. Для этого целесообразно использовать последние, выполненные по планарной технологии и обеспечивающие максимально точное разветвление оптического сигнала.

С точки зрения результатов измерения уровня обратного отражения в БВОС можно заключить, что достаточно высокий уровень обратного отражения в исследованной БВОС можно объяснить отсутствием оптического изолятора в используемом измерителе уровня обратного отражения, присутствующем в типовых ПОМ, и позволяющего снизить уровень обратного отражения до приемлемых значений.

В заключении формулируются основные результаты работы, выводы и рекомендации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен сравнительный анализ формирователей ЛЧМ-сигналов различного типа по таким параметрам, как длительность формируемых импульсов, значение девиации частоты, скорость изменения частоты. Результаты проведенного анализа доказали целесообразность разработки и применения устройства на БВОС для формирования ЛЧМ-радиосигнала. С учетом предполагаемой сферы применения (системы высокоскоростной защищенной связи, системы ближней радиолокации, подповерхностное зондирование, радиотомография) основными параметрами, по которым целесообразно сравнивать формирователи ЛЧМ-сигналов различных типов являются длительность сигнала и девиация частоты. В качестве критерия качества ЛЧМ-сигнала для использования в высокоскоростной защищенной связи, системах ближней радиолокации, подповерхностном зондировании и радиотомографии выбран критерий минимума боковых лепестков АКФ.

2. На основе принципа ударного возбуждения обратного уточнена и проанализирована структура формирователя ЛЧМ-сигнала на БВОС, позволяющего уменьшить длительность ЛЧМ-сигнала до 2,2 не в диапазоне частот порядка 13 ГГц с девиацией частоты сигнала порядка 6 ГГц с уровнем боковых лепестков АКФ, не превышающим минус 13,4 дБ без амплитудного взвешивания и минус 26,6 дБ с амплитудными взвешиванием.

3. Обоснована возможность уменьшения длительности сигнала в формирователе ЛЧМ-сигналов на БВОС с учетом воздействия физических явлений в ОВ. Доказано, что явлениями хроматической и поляризационной модовой дисперсии в формирователе ЛЧМ-сигналов можно пренебречь. Кроме того, произведена оценка влияния изменения температуры окружающей среды и неточности изготовления ОВ на параметры формируемого сигнала.

4. Предложена методика проектирования формирователя ЛЧМ-сигналов, позволяющая синтезировать структуру формирователя ЛЧМ-сигналов с известными значениями длительности формируемого сигнала, центральной частоты ЛЧМ-сигнала, девиации частоты ЛЧМ-сигнала, требуемой мощности выходного сигнала, средняя мощность оптического излучения ПОМ и отношения сигнал/шум на выходе формирователя.

На основе предложенной методики синтезирована структура и определены основные параметры формирователя ЛЧМ-сигналов, позволяющая уменьшить дли-

тельность ЛЧМ-сигнала до значения 2,2 не при девиации частоты ЛЧМ-сигнала 5,7 ГГц, начально частоте, мощности выходного сигнала 100 мВт, средней мощности оптического излучения ПОМ 10 мкВт и отношении сигнал/шум на выходе формирователя 50 дБ.

5. Синтезирована модель формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС с учетом моделей функциональных узлов, разработанных в главе 4, позволяющая осуществить моделирование формирования ЛЧМ-сигналов наносекундной длительности на основе БВОС с учетом потерь при формировании в узлах и соединениях формирователя, температурных флуктуаций, шумовых явлений в узлах формирователя, а также неточности изготовления ВОЛЗ. Кроме того, определены значения параметров узлов модели формирователя для проведения моделирования в МАТЬАВ Бт-иНпк.

Проанализированы результаты моделирования формирования наносекундного ЛЧМ-сигнала на основе БВОС. Измеренная по результатам моделирования длительность сформированного сигнала по уровню минус ЗдБ составила 2,2 не, мощность выходного сигнала Рвых = 103 мкВт.

Получены зависимости уровня боковых лепестков от различных внешних факторов для случая с амплитудным взвешиванием и без амплитудного взвешивания.

Полученные результаты обеспечили достижение поставленной цели исследования - уменьшение длительности ЛЧМ-сигнала (с 100 не для формирователей на МСВ и ПАВ) до 2,2 не при центральной частоте порядка 10 ГГц и девиации частоты сигнала порядка 6 ГГц, таким образом, удалось добиться уменьшения длительности ЛЧМ-сигналов в 45 раз.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается строгостью применяемого математического аппарата, использованием многократно проверенных математических моделей, проведёнными теоретическими исследованиями и физическим моделированием узла БВОС.

Публикации по теме диссертации

1. Зачиняев Ю. В. Перспективы применения волоконной оптики для формирования ЛЧМ-радиосигналов. Электронная техника и технологии: сб. матер. 15-го Юбилейного Международного молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке», 18-20 апреля 2011 г. Харьков: Иннов.-маркет. Отдел ХНУРЭ, 2011. Т. 3. С. 212-215.

2. Зачиняев Ю. В., Румянцев К. Е., Кукуяшный А. В. Формирование наносекунд-ных ЛЧМ-радиосигналов на волоконно-оптических структурах // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2011. Т.7, №3. С. 32-38.

3. Зачиняев Ю. В. Возможность формирования наносекундных ЛЧМ-сигналов на основе волоконной оптики. Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы радиоэлектроники», 5-6 мая 2011 г. Красноярск: Изд. ИИФИР СФУ, 2011. Т. 2. С. 124-125.

4. Зачиняев Ю. В. Разработка и исследование формирователя ЛЧМ-сигналов на основе волоконной оптики. Сборник трудов Всероссийской научной конференции «Теоретические и методические проблемы эффективного функционирования радиотехнических систем», 1 ноября 2011 г. Таганрог: 2011. С. 181-191.

5. Зачиняев Ю. В. Исследование формирователя наносекундных ЛЧМ-сигналов на основе бинарных волоконно-оптических структур. Материалы Всероссийской молодёжной научной конференции с международным участием XI Королёвские чтения, Самара, 4-6 октября 2011 г. Самара: Издательство Самарского государственного аэрокосмического университета, 2011. С. 197-199.

6. Зачиняев Ю. В. Анализ и классификация формирователей линейно-частотно-модулированных радиосигналов с точки зрения уменьшения длительности формируемых сигналов // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 5. URL: http://www.science-education.ru/105-7173 (дата обращения: 16.10.2012).

7. Пат. на полезную модель № 121672, Российская Федерация, МПК H03C3/00. Устройство формирования линейно-частотно-модулированных сигналов / К. Е. Румянцев, А. В. Кукуяшный, Ю. В. Зачиняев; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет». № 2012109937/08; заявл. 14.03.2012; опубл. 27.10.12, Бюл. № 30. 2 с.

Подписано к печати 02.11.2012 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать оперативная. Усл. п.л. - 1,0. Заказ № 267. Тираж 100 экз.

Типография ТТИ ЮФУ в г. Таганроге 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.

Определения, обозначения и сокращения.

Введение.

Глава 1. Сравнительный анализ формирователей ЛЧМ-сигналов различных типов.

1.1. Анализ и классификация существующих формирователей ЛЧМ-сигналов

1.2.Выбор параметров для сравнения формирователей ЛЧМ-сигналов и оценки качества формирования ЛЧМ-сигнала.

1.3.Постановка научной задачи.

Глава 2. Уточнение структуры и анализ формирователя ЛЧМ-сигналов на основе бинарной волоконно-оптической структуры и анализ его свойств.

2.1. Аппроксимация линейной частотной модуляции ступенчатой модуляцией в формирователе на основе бинарной волоконно-оптической структуры.

2.2. Особенности структуры формирователя сигналов с ступенчатой ЧМ

2.3. Особенности функционирования формирователя ЛЧМ-сигналов на основе бинарных волоконно-оптических структур.

2.3. Энергетическая модель выходного сигнала формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС.

2.5. Анализ шумовых свойств узлов формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС.

Глава 3. Анализ влияния физических факторов на свойства формирователя ЛЧМ-радиосигналов на волоконно-оптических структурах.

3.1. Анализ влияния дисперсии и нелинейных явлений ОВ на функционирование формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС.

3.2. Оценка влияния температуры окружающей среды на функционирование формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС.

3.3 Оценка влияния точности изготовления ВОЛЗ на функционирование формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС.

Глава 4. Формулирование требований к функциональным узлам формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС.

4.1. Формулирование требований к передающему оптическому модулю

4.2. Формулирование требований к приемному оптическому модулю

4.3. Формулирование требований к оптическому усилителю.

4.4. Формулирование требований к оптическому волокну.

4.5. Формулирование требований к оптическим соединителям.

4.6. Формулирование требований к оптическим ответвителям.

4.7. Формулирование требований к полосовому фильтру.

4.8.Формулирование требований к электронному усилителю.

Глава 5. Моделирование работы формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС

5.1. Методика проектирования формирователя ЛЧМ-сигналов.

5.2. Пример проектирования формирователя ЛЧМ-сигнала.

5.3. Синтез модели формирователя.

5.4. Результаты моделирования.

5.5.Экспериментальное исследование узлов формирователя ЛЧМсигналов на основе БВОС.

Особое место в радиолокации занимают радиосигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Эти сигналы исторически первыми стали применяться в данной отрасли техники, позволяя обеспечить большие (до нескольких гигагерц) полосы частот и широкий интервал длительностей. Благодаря гребенчатой форме функции неопределенности ЛЧМ-сигнала, доплеровские расстройки частоты мало сказываются на амплитуде выходного сигнала приемника, что обусловило их применение в следящих радиолокационных станциях (РЛС) [3].

Вопросам формирования и исследования ЛЧМ-сигналов посвящены работы исследователей Ч. Кука и Р. Бернфельда [29], В. Н. Кочемасова [3], В. М. Свистова [28], А. С. Виницкого [94], Я. Д. Ширмана [95], Вакмана Д. Е. [96,97] и др.

Применение ЛЧМ-сигналов не ограничено радиолокацией. Большое внимание уделяется устройствам, в которых с помощью ЛЧМ-сигналов осуществляются различные частотно-временные преобразования входного сигнала. Использование этих устройств, например, для растяжения временного масштаба позволяет снизить стоимость приемной аппаратуры и применить менее быстродействующие аналого-цифровые преобразователи (АЦП) [3].

В [3] также показано, что в многоканальных мобильных системах связи с кодовым разделением адресов целесообразно использовать сигналы с линейной частотной модуляцией одновременно с фазовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМ), так как при отношениях базы ЛЧМ-радиоимпульса к базе шумоподобного сигнала больше единицы они обладают свойством инвариантности к доплеровскому рассогласованию по частоте и большим объемом слабокоррелированных форм. В [4] показано, что использование ЛЧМ-радиосигналов в системах связи по сравнению с цифровыми системами

CDMA (Code Division Multiply Access) позволяет упростить обработку и удешевить устройства при тех же технических характеристиках.

ЛЧМ-радиосигналы (далее ЛЧМ-сигналы) находят применение в защищенной связи [4], наблюдении в плотных средах (геолокация), медицине и гидролокации [5, 6]. В [6] предложен метод повышения дальности действия георадаров, основанный на использовании ЛЧМ-сигналов. В [82] приведена оценка использования ЛЧМ-сигналов в радиотомографии.

В [90] анализируется возможность использования ЛЧМ-сигналов в качестве зондирующих в системах ближней радиолокации для обнаружения наземных целей.

В [91] проведен анализ возможности использования ЛЧМ-сигналов для подповерхностного зондирования дорожного покрытия для прогноза и своевременного выявления дефектов дорожного полотна.

В [92] экспериментально подтверждена эффективность применения ЛЧМ-сигналов для активного зондирования линий электропередач для определения мест повреждений.

Широкое применение ЛЧМ-сигналов также обусловлено возможностью достижения компромисса между двумя противоречивыми параметрами радиолокационных систем: дальностью действия и разрешающей способностью по дальности радиолокатора.

Действительно, потенциальная разрешающая способность по дальности сложных сигналов определяется формулой [93]

ARn=——, (В.1)

2 • AFC к ' где AFc - ширина полосы сигнала; с = 3-108 м/с - скорость распространения электромагнитной волны в вакууме.

В то же время, максимальная дальность обнаружения цели радиолокатора в свободном пространстве (без учета влияния Земли и поглощений в атмосфере) для точечной цели R^^ определяется энергией излучения сигнала посылки Е^, зависящей от мощности излучения и длительности импульса радиолокатора ти, коэффициентом направленного действия антенны Д,, эффективной площадью антенны эффективной отражающей поверхностью цели 8эф; отношением сигнал/шум р, обеспечивающим обнаружение с заданной вероятностью при заданном уровне ложных тревог, энергией шума в приёмной системе и базой сигнала В [93]:

В.2)

1 (4 п)2рЕш

Формулы (В.1) и (В.2) показывают, что в случае использования внутриимпульсной JI4M в радиолокаторе можно снизить требования к мощности радиолокатора без ухудшения разрешающей способности по дальности путем увеличения длительности сигнала.

В то же время, увеличение длительности импульса радиолокатора ти для обеспечения неизменной дальности действия радиолокатора имеет недостатки. В частности, увеличивается мертвая зона радиолокатора Rmia = с(ти +ть)/2, тем самым ограничивая область применения устройства дальним радиолокационным наблюдением, где ть - время восстановления антенного переключателя. Так, при использовании генераторов JI4M-сигналов с типовой длительностью импульса 1 мкс мертвая зона радиолокатора превышает 150 м, что неприемлемо для ряда областей применения.

Действительно, для применения в медицине, геолокации, радиотомографии, подповерхностном зондировании, как правило, требуется зона действия устройства 10 м и менее. Из выражения для определения значения мертвой зоны радиолокатора следует, что необходимая длительность импульса ти для применения в указанных областях должна составлять не более 50 не.

Кроме того, длинные импульсы с ЛЧМ непригодны для использования в быстродействующих и высокоточных системах связи, системах дистанционного зондирования Земли, системах геофизического мониторинга

7].

Приведенные рассуждения позволяют заключить, что в областях, связанных с высокой скоростью обработки информации и не требующих высокой дальности действия радиолокатора, целесообразным видится применение коротких ЛЧМ-сигналов.

Вопросы уменьшения длительности ЛЧМ-сигналов затрагиваются в ряде монографий и публикаций [28, 7 ,98, 99].

Невозможность применения традиционных методов для высокоскоростного формирования и обработки широкополосных радиосигналов, в том числе и ЛЧМ-сигналов, приводит к необходимости использования оптических методов обработки информации, в том числе применению для этих целей волоконно-оптических структур (ВОС) [33]. Целесообразность использования таких структур обусловлена свойствами оптических волокон (ОВ): предельно низкими потерями мощности световых сигналов (меньше чем 0,2 дБ/км), широкой погонной полосой пропускания (свыше 300 ТГцхкм), полной электромагнитной совместимостью с любым электро- и радиооборудованием и идеальной гальванической развязкой от него, высокой помехозащищенностью и скрытностью передачи световых сигналов, малыми массогабаритными показателями и топологической гибкостью [31,33].

Возможности применения ОВ в устройствах формирования и обработки радиосигналов были выявлены, когда последние стали рассматриваться как ключевой элемент волоконно-оптических линий задержек (ВОЛЗ) оптических сигналов [8, 9]. Было показано, что потенциально ОВ, как оптические линии задержки (ЛЗ) световых сигналов с радиочастотной модуляцией, находятся вне конкуренции по сравнению с известными в радиотехнике и физике устройствами запаздывания по таким важнейшим для ЛЗ параметрам, как нормированное на время задержки ослабление модулированного оптического сигнала и произведение информационной полосы ОВ на время его задержки.

В ряде работ [101-102] описаны устройства задержки сигналов на основе структуры с двоичным соотношением времен отдельных линий задержки. Волоконно-оптическая структура, в которой длительность задержки каждой ВОЛЗ отличается в два раза по сравнению с другими, получила название "бинарная" ВОС (БВОС). БВОС обеспечивают высокую идентичность формирования копий входных сигналов, а также оптимальны с точки зрения использования ОВ и соединительных элементов.

В связи с этим встает вопрос использования БВОС для формирования коротких ЛЧМ-сигналов. Подобное устройство позволит формировать ЛЧМ-сигналы наносекундной длительности, с большими значениями девиации частоты, а также превзойдет существующие аналоги по таким параметрам как срок службы и устойчивость к ЭМ-излучениям.

Применение формирователей на основе БВОС позволит использовать ЛЧМ-сигналы в сферах, требующих малую минимальную зону действия и высокую разрешающую способность по дальности: радиотомография, защищенная связь, подповерхностное зондирование.

Целью диссертационной работы является уменьшение длительности формируемых ЛЧМ-сигналов в диапазоне частот 13 ГГц при девиации частоты сигнала порядка 6 ГГц.

Объектом исследования является формирователь ЛЧМ-сигнала.

Предметом исследования является структура формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС.

Общая научная задача: Развитие теории формирования сложных сигналов на основе волоконно-оптических структур.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие частные задачи:

- анализ существующих методов формирования сложных сигналов с ЛЧМ и проведение их сравнительного анализа для обоснования актуальности исследования в области формирования наносекундных сигналов с линейной частотной-модуляцией на основе БВОС;

- уточнение структуры формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС и ее анализ;

- разработка сигнальной и шумовой моделей функционирования формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС для выявления особенностей обработки сигнальных и шумовых компонент, получения количественной оценки параметров устройства и предъявления требований к отдельным функциональным узлам устройства;

- анализ влияния физических факторов на качество формирования ЛЧМ-сигналов наносекундной длительности в диапазоне частот порядка 13 ГГц с целью уточнения требований к узлам формирователя, подтверждения реализуемости устройства, определения граничных условий применимости устройства;

- проведение моделирования и экспериментальных исследований основных узлов формирователя на ВОС для подтверждения работоспособности синтезированной структуры, сопоставления полученных теоретических выкладок с практическим результатом и уточнения требований к используемой волоконно-оптической и электронной элементной базе.

Для решения поставленных в работе задач используются следующие методы исследования: методы теории связи и теории электрических цепей, численные методы, методы теории вероятностей и математической статистики.

Основные научные положения, выдвигаемые для защиты:

- известные методы формирования радиосигналов с линейной частотной модуляцией не обеспечивают длительность формируемых сигналов менее 100 не, в связи с чем развитие теории формирования сложных

19 сигналов на основе волоконно-оптических структур, применение которых позволяет достичь уменьшения длительности формируемых сигналов в диапазоне частот 13 ГГц при девиации частоты порядка 6 ГГц, является актуальной научной задачей, решение которой имеет существенное значение для расширения сфер применения сигналов с линейной частотной модуляцией;

- добиться сокращения длительности ЛЧМ-сигналов при значении девиации частоты порядка 6 ГГц сигнала в диапазоне частот 13 ГГц возможно с использованием формирователя на основе бинарных волоконно-оптических структур, позволяющих по сравнению с другими волоконно-оптическими структурами минимизировать затраты оптического волокна, соединений и повысить качество формирования сигнала;

- формирование наносекундных ЛЧМ-сигналов на основе бинарных волоконно-оптических структур возможно при выполнении ряда граничных условий: девиация частоты не должна превышать половину значения центральной частоты формируемого ЛЧМ-сигнала, спектральная ширина излучения передающего оптического модуля -не более 0,1 нм, пиковая мощность оптических импульсов передающего оптического модуля - не более 1 Вт, а точность изготовления ВОЛЗ не хуже 0,2 мм.

К наиболее существенным новым научным результатам, полученным в результате научно-исследовательской работы, также относятся:

- структура формирователя ЛЧМ-сигналов, отличающаяся тем, что реализована на основе бинарных волоконно-оптических структур и включает в себя все необходимые для сокращения длительности ЛЧМ-сигнала узлы;

- методика проектирования формирователя ЛЧМ-сигналов на основе теории формирования сложных сигналов на основе волоконно

20 оптических структур, отличающаяся тем, что позволяет при известных значениях центральной частоты ЛЧМ-сигнала, требуемой длительности сигнала, девиации частоты синтезировать структуру формирователя и сформулировать требования к функциональным узлам;

- модель формирователя ЛЧМ-сигнала, отличающаяся от известных учетом явлений дисперсии оптического волокна, точности изготовления ВОЛЗ, температурных флуктуаций, шумовых компонентов и потерь в формирователе;

- анализ и определение ограничительных условий функционирования формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС в диапазоне частот 13 ГГц.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- проведен сравнительный анализ формирователей ЛЧМ-сигналов различного типа, по таким критериям, как длительность формируемых сигналов, скорость изменения частоты формируемых сигналов, требования к электропитанию устройства; обоснована целесообразность применения формирователя на основе ВОС для увеличения скорости изменения часоты и сокращения длительности формируемых радиоимпульсов;

- впервые получены аналитические выражения для описания сигнальной и шумовой моделей функционирования формирователя ЛЧМ-сигналов на бинарной ВОС, что позволило выявить особенности обработки шумовых компонент в устройстве;

- уточнена и проанализирована структура и метод формирования ЛЧМ-сигнала, основанный на использовании бинарных волоконно-оптических структур;

- впервые проведена оценка влияния точности изготовления ВОЛЗ, температуры окружающей среды, неидентичности формирования копий БВОС на корреляционные свойства формируемых ЛЧМ-радиосигналов.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- уточнена и проанализирована структура формирователя ЛЧМ-сигналов, обеспечивающая среди формирователей ЛЧМ-сигналов наименьшую длительность формируемых сигналов порядка 2 не при центральной частоте 10 ГГц и девиации до 6 ГГц;

- разработана методика проектирования формирователя ЛЧМ-сигналов, позволяющая при заданных параметрах требуемого радиосигнала, синтезировать структуру формирователя, позволяющего уменьшить длительность ЛЧМ-сигнала до 2,2 не при девиации частоты порядка 6 ГГц и сформулировать требования к параметрам его оптических и электронных узлов;

- предложена модель формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС, позволяющего уменьшить длительность ЛЧМ-сигнала до 2,2 не при девиации частоты порядка 6 ГГц, учитывающая дисперсию оптического волокна, допуск на изготовление ВОЛЗ, изменение температуры окружающей среды и шумовые свойства функциональных узлов, использование которой позволяет заменить экспериментальные исследования дорогостоящих узлов.

Внедрение результатов работы.

Результаты диссертационной работы использовались в НИР «Формирование наносекундных линейно-частотно-модулированных сигналов на основе бинарных волоконно-оптических структур», выполнявшейся кафедрой ИБТКС для НКБ «МИУС».

Использование результатов НИР позволяет сократить длительность ЛЧМ-сигналов до 2,2 не при уровне боковых лепестков АКФ не более минус 13,2 дБ при максимальном значении девиации частоты сигнала 5,9 ГГц, точности изготовления ВОЛЗ не хуже 0,1 мм, спектральной ширине излучения передающего оптического модуля - не более ОД нм и пиковой мощности оптических импульсов передающего оптического модуля не более 1 Вт.

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

- X Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления" (г. Таганрог, 2010 г.);

- XV Юбилейном Международном молодежном форуме «Радиоэлектроника и молодежь в 21 веке» (г. Харьков, 2011 г.);

- Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы радиоэлектроники» (г. Красноярск, 2011 г.);

- Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «XI Королёвские чтения» (г. Самара, 2011 г.);

- Всероссийской научной конференции «Теоретические и методические проблемы эффективного функционирования радиотехнических систем» (г. Таганрог, 2011);

- Восьмой ежегодной научной коференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (г. Таганрог, 2012 г.);

- Научно-технических конференциях студентов и аспирантов ТТИ ЮФУ (2009-2012 гг.).

Публикации. Основные научные результаты диссертации опубликованы в 8 научных изданиях, в составе которых две научные статьи [57, 109] в периодических научных изданиях, рекомендуемых ВАК для публикации научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских диссертаций, общим объёмом 10 с. (авторских 33% в [57]) и 6 работ, опубликованных в материалах всероссийских научно-технических конференций [45, 84, 85, 86, 88, 100] общим объёмом 17 с. (авторских 100 %).

Кроме того, опубликован опубликован патент на полезную модель № 121672.

Наиболее значительные работы - [57] и [86]. Научные работы [57,83] выполнены в соавторстве, при этом публикации [57] сделаны соавторами на паритетных началах.

Структура диссертационной работы. Диссертация написана на русском языке, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы и двух приложений.

Основные результаты работы состоят в следующем.

1. Проведен сравнительный анализ формирователей ЛЧМ-сигналов различного типа по таким параметрам, как длительность формируемых импульсов, значение девиации частоты, скорость частотной модуляции. Результаты проведенного анализа доказали целесообразность разработки и применения устройства на БВОС для формирования ЛЧМ-радиосигнала. С учетом предполагаемой сферы применения (системы высокоскоростной защищенной связи, системы ближней радиолокации, подповерхностное зондирование, радиотомография) основными параметрами, по которым целесообразно сравнивать формирователи ЛЧМ-сигналов различных типов являются длительность сигнала и девиация частоты. В качестве критерия качества ЛЧМ-сигнала для использования в высокоскоростной защищенной связи, системах ближней радиолокации, подповерхностном зондировании и радиотомографии выбран критерий минимума боковых лепестков АКФ.

2. На основе принципа ударного возбуждения обратного фильтра уточнена структура формирователя ЛЧМ-сигнала на БВОС, позволяющего уменьшить длительность ЛЧМ-сигнала до 2,2 не в диапазоне частот порядка 13 ГГц с девиацией частоты сигнала порядка 6 ГГц с уровнем боковых лепестков АКФ, не превышающим минус 13,4 дБ без амплитудного взвешивания и минус 26,6 дБ с амплитудными взвешиванием. Определены параметры функционирования формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС, позволяющего сократить длительность ЛЧМ-сигналов. Сформулирован принцип функционирования устройства согласно синтезированной схеме, а также даны аналитические выражения, позволяющие рассчитать основные параметры формирователя БВОС: число БВОС и число каскадов БВОС. Сформулированы ограничительные условия функционирования формирователя: для корректной работы ПФ при выделении спектра ЛЧМ-сигнала из последовательности на выходе ПРОМ девиация частоты сигнала не должна превышать центральной частоты сигнала.

В результате анализа энергетической модели выходного сигнала формирователя ЛЧМ-сигналов на БВОС определены аналитические выражения для описания сигнала на выходе каждого из узлов устройства для использования при моделировании работы формирователя. Кроме того, определены максимальные значения числа БВОС формирователя и числа копий, формируемых каждой из БВОС, что позволило численно оценить потери мощности в узлах формирователя.

Произведена оценка потерь в узлах формирователя. Наибольшие потери приходятся на направленные волоконные ответвители - до 28 дБ при числе копий БВОС К=512 - волоконно-оптический разветвитель - до 20,4 дБ при N=40 (деление мощности оптического излучения). Произведена оценка неидентичности формирования копий входного пикосекундного импульса на выходе волоконно-оптического сумматора, в результате чего сделан вывод, что диаметр катушки для намотки ОВ при изготовлении ВОЛЗ целесообразно выбирать не менее 50 мм.

Кроме того произведена оценка потерь мощности сигнала в узлах радиотракта формирователя. Максимальный уровень общих потерь в формирователе составляет 44,3 дБ при числе копий БВОС К=512, числе БВОС N более 4.

В результате анализа шумовой модели формирователя ЛЧМ-сигналов выявлено, что основными шумовыми компонентами в устройстве являются дробовой и тепловой шумы ПРОМ, при этом выявлена зависимость отношения сигнал/шум на выходе формирователя от мощности оптического излучения на входе ПРОМ и девиации частоты формируемого ЛЧМ-сигнала.

Показано, что для повышения отношения сигнал/шум на выходе формирователя ЛЧМ-сигналов целесообразно выбирать ПРОМ с более высоким значением крутизны £фд и увеличивать мощность оптического излучения на входе ПРОМ путем выбора оптимального коэффициента усиления ОУ и мощности излучения ПОМ.

3. Обоснована возможность уменьшения длительности сигнала в формирователе ЛЧМ-сигналов на БВОС с точки зрения физических явлений в ОВ. Доказано, что явлениями хроматической и поляризационной модовой дисперсии в формирователе ЛЧМ-сигналов можно пренебречь, поскольку значение дисперсионной длины при рабочей длине волны 1550 нм гораздо меньше максимального значения длины ОВ в формирователе, а дифференциальная групповая задержка, вызванная поляризационной модовой дисперсией, значительно меньше минимальной длительности импульса в формирователе ЛЧМ-сигналов на БВОС. Нелинейными явлениями в формирователе ЛЧМ-сигналов на БВОС можно пренебречь, поскольку значение дисперсионной длины при рабочей длине волны 1550 нм гораздо меньше максимального значения длины ОВ в формирователе, а мощность ОКГ не превышает пороговую мощность возникновения нелинейных явлений ОВ при использовании ОКГ с шириной спектра линии излучения свыше 0,1 нм. При этом в качестве ОВ целесообразно использовать волокно с несмещенной дисперсией ЭР.

Установлено, что при любых значениях температурных флуктуаций и при любой длительности формируемого сигнала, наложение импульсов в формирователе ЛЧМ-сигналов на БВОС исключено. Вместе с тем изменение температуры окружающей среды вызывает небольшие изменения формы спектра сигнала, увеличение уровня боковых лепестков огибающей АКФ, при этом зависимость уменьшается с уменьшением

207 длительности сигнала. С точки зрения обеспечения минимума постоянного отклонения частоты и скорости изменения частоты JT4M-сигнала, сформированного формирователем на основе БВОС, контроль за изменением температуры окружающей среды зависит от длительности сигнала: при длительности ЛЧМ-сигнала 2,2 не постоянное отклонение частоты и скорости изменения частоты ЛЧМ-сигнала не превышает граничного значения, что позволяет не учитывать влияние температурного фактора на функционирование формирователя. При длительности ЛЧМ-сигнала 10 не постоянное отклонение частоты и скорости изменения частоты ЛЧМ-сигнала не превышает граничного значения при температурных флуктуациях, не превышающих 10° С. При дальнейшем изменении температуры окружающей среды происходит незначительный рост боковых лепестков огибающей АКФ, что в определенных условиях потребует мер контроля температуры. При длительности ЛЧМ-сигнала постоянное отклонение частоты и скорости изменения частоты ЛЧМ-сигнала превышает граничное значение при температурных флуктуациях более 5° С, что сказывается на уровне боковых лепестков АКФ и требует стабилизации температурного режима формирователя.

Проведенный анализ и оценка зависимости уровня боковых лепестков огибающей АКФ ЛЧМ-сигнала от неточности изготовления ВОЛЗ позволяет оценить граничные значения неточности изготовления ВОЛЗ. Установлена зависимость уровня боковых лепестков огибающей АКФ ЛЧМ-сигнала от значения неточности изготовления ВОЛЗ при различных значениях длительности сигнала. Показано, что граничным значением неточности изготовления ВОЛЗ, обеспечивающим приемлемый уровень боковых лепестков огибающей АКФ для различных значений длительности сигнала, является 0,1 мм. При ухудшении точности изготовления ВОЛЗ уровень боковых лепестков повышается, при этом с увеличением длительности сигнала растет скорость увеличения уровня боковых лепестков огибающей АКФ ЛЧМ-сигнала. С точки зрения уменьшения длительности ЛЧМ-сигнала, проблема неточности изготовления ВОЛЗ стоит менее остро (для тлчм= 2,2 не обеспечивается приемлемый уровень боковых лепестков при неточностях до 1 мм).

4. Предложена методика проектирования формирователя ЛЧМ-сигналов, позволяющая синтезировать структуру формирователя ЛЧМ-сигналов с известными значениями длительности формируемого сигнала, центральной частоты ЛЧМ-сигнала, девиации частоты ЛЧМ-сигнала, требуемой мощности выходного сигнала, средняя мощность оптического излучения ПОМ и отношения сигнал/шум на выходе формирователя.

На основе предложенной методики синтезирована структура и определены основные параметры формирователя ЛЧМ-сигналов, позволяющая уменьшить длительность ЛЧМ-сигнала до значения 2,2 не при девиации частоты ЛЧМ-сигнала 5,7 ГГц, начально частоте, мощности выходного сигнала 100 мВт, средней мощности оптического излучения ПОМ 10 мкВт и отношении сигнал/шум на выходе формирователя 50 дБ. При этом требуемая длительность импульса ПОМ не превышает значения 41 пс, а общие потери мощности сигнала в формирователе не превышают 20,3 дБ.

5. Синтезирована модель формирователя ЛЧМ-сигналов на основе БВОС с учетом моделей функциональных узлов, разработанных в главе 4, позволяющая осуществить моделирование формирования ЛЧМ-сигналов наносекундной длительности на основе БВОС с учетом потерь при формировании в узлах и соединениях формирователя, температурных флуктуаций, шумовых явлений в узлах формирователя, а также неточности изготовления ВОЛЗ. Кроме того, определены значения параметров узлов модели формирователя для проведения моделирования в МАТЬАВ ЗшшНпк.

Проанализированы результаты моделирования формирования наносекундного ЛЧМ-сигнала на основе БВОС. Измеренная по результатам моделирования длительность сформированного сигнала по уровню минус ЗдБ составила 2,2 не, мощность выходного сигнала Рвых = 103 мкВт.

Получены зависимости уровня боковых лепестков от различных внешних факторов для случая с амплитудным взвешиванием и без амплитудного взвешивания. При увеличении неточности изготовления ВОЛЗ происходит увеличение уровня боковых лепестков огибающей АКФ, при этом для ЛЧМ-сигнала длительностью 2,2 не граничными значения точности изготовления ВОЛЗ являются минус 0,01 мм и 0,1 мм соответсвенно, обеспечивающей уровень боковых лепестков АКФ не хуже минус 13,4 дБ.

В случае применения формирователя без амплитудного взвешивания незначительное увеличение уровня бокового лепестка огибающей АКФ (на 0,1 дБ) происходит при увеличении температуры окружающей среды более чем на 15 °С (выше 42 °С), что при необходимости потребует дополнительного охлаждения. При уменьшении температуры окружающей среды уровень боковых лепестков огибающей АКФ остается без изменений.

При использовании формирователя с амплитудным взвешиванием незначительное увеличение уровня бокового лепестка огибающей АКФ (на 0,1 дБ) происходит при увеличении температуры окружающей среды более чем на 20 °С (выше 47 °С), и на 0,3 дБ при увеличении температуры окружающей среды более чем на 50 °С. При уменьшении температуры окружающей среды уровень боковых лепестков огибающей АКФ уменьшается на 0,3 дБ (при ёТ= 60 °С).

С увеличением значения неточности изготовления ВОЛЗ происходит плавное увеличение математического ожидания уровня боковых лепестков АКФ и рост его дисперсии. При этом распределение уровня боковых лепестков АКФ стремится к логистическому закону.

Таким образом, полученные результаты обеспечили достижение поставленной цели исследования - уменьшение длительности ЛЧМ-сигнала (с 100 не для формирователей на МСВ и ПАВ) до 2,2 не при центральной частоте порядка 10 ГГц и девиации частоты сигнала порядка 6 ГГц, то есть удалось добиться уменьшения длительности ЛЧМ-сигналов в 45 раз.

Заключение

В диссертационной работе содержится решение актуальной научной задачи развития теории формирования сложных сигналов на основе волоконно-оптических структур.

1. Астанин JI. Ю., Костылев А. А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. М.: Радио и связь. 1989. 192 с.

2. Щербак. Н. Сверхширокополосная радиолокация // Электроника: НТБ. 2001. №4. С. 8-15

3. Кочемасов В. Н., Белов JI. А., Оконешников В. С. Формирование сигналов с линейной частотной модуляцией. М.: Радио и связь, 1983. 192 с.

4. Springer A. Gugler W. Spread Spectrum Communications Using Chirp Signals // EUROCOMM. 2000. P. 166 170

5. Ehrenberg J., Torkelson T. FM slide (chirp) signals: a technique for significantly improving the signal-to-noise performance in hydro acoustic assessment systems // Elsevier Fisheries Research. 2000. №47. P. 56-67

6. Tomizawa Y. A. Novel Subsurface Radar Using a Short Chirp Signal to Expand the Detection Range // IEICE Trans Commun. 2000. №.10. P. 24272434

7. Pogribny W. Leszczynski T. Improvement of short noisy chirp signals recognition // ICSES 08. 2008. P. 55-58.

8. Вильнер К., ван ден Хёвел А.П. Стекловолоконные линии задержки для обработки СВЧ-сигналов. // ТИИЭР.1976. №5. с. 290-294.

9. Григорьянц В. В., Дворников А.А., Ильин Ю.Б. и др. Генераторы радиочастотного диапазона с оптической несущей. // Тр. Моск. энерг. ин-та.1983. Вып. 607. с.76-79.

10. Ю.Дятлов Ю. В., Козлов JI. Н. Митроны. Серия "Элементы радиоэлектронной аппаратуры", выпуск 9. М.: Советское радио, 1967. 48 с.11.3иньковский А. И. Лампы бегущей и обратной волны. М.: Госэнергоиздат, 1959. 32 с.

11. Вамберский М. В. Передающие устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1984. 448 с.

12. И.Ченакии А. Н. Частотный синтез: текущие решения и новые тенденции // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2008. № 1. С. 92-97.

13. Кочемасов В., Голубков В., Новиков JL, Черкашин А. Синтезатор JI4M-сигналов с оперативный изменением параметров модуляции. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука Технология. Бизнес. 2004. №7. С. 32-34

14. Merrill I. Skolnik. Radar Handbook. 2d ed. McGraw-Hill, 1990. 1220 p. ISBN-13: 978-0070579132

15. Дмитриев В. Ф. Устройства интегральной электроники: Акустоэлектроника. СПб.: ГУАП, 2006. 169 с.

16. Пат. 5311193 США, МКИ G01S 7/282. Digital Chirp generator. Stephen M. Parkes (Великобритания), British Aerospace Public Limited Company (Великобритания). -N 760199; Заявл. 16.09.1991; Опубл. 10.05.1994; НКИ 342/201,- 17 c., 12 л. илл.

17. Черепнев Антон Андреевич. Методы формирования и обработки сигналов с использованием линий задержки на магнитостатических волнах : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.12.04 / А. А. Черепнев. -Москва, 2007. 19 с.

18. Пат. № 2033685, Российская Федерация, МПК H03C3/08. Формирователь частотно-модулированных сигналов / В.П. Сомов, A.B. Басов; заявитель и патентообладатель ВНИИ "Градиент". № 5035540/09; заявл. 01.04.92; опубл. 20.04.95.

19. Пат. № 2282302, Российская Федерация, МПК H03C3/00 . Формирователь частотно-модулированных сигналов / А. А. Борцов, Ю. Б. Ильин;заявитель и патентообладатель А. А. Борцов. № 9610391/09; № 2004134384/09; заявл. 25.11.04; опубл. 20.08.06.

20. Пат. 7791415 США, МКИ H03L 7/085. Fractional-N Synthesized Chirp Generator. Craig A. Hornbuckle (США). N 122635; Заявл. 16.05.2008; Опубл. 20.11.2008; НКИ 331/1.-19 е., 7 л. илл.

21. Пат. 557241 США, МКИ Н03В 23/00. Linear Chirp Generating Using VCO With Polynomial Predistortion. Peter J. Burke (США), AIL Systems, Inc. (США). -N 449202; Заявл. 24.05.95; Опубл. 17.09.96; НКИ 331/4. 14 е., 9 л. илл.

22. Пат. 5311193 США, МКИ G01S 7/282. Digital Chirp generator. Stephen M. Parkes (Великобритания), British Aerospace Public Limited Company (Великобритания). -N 760199; Заявл. 16.09.1991; Опубл. 10.05.1994; НКИ 342/201.- 17 c., 12 л. илл.

23. Пат. 5428361 США, МКИ G01S 7/28. Large time-bandwidth chirp pulse generator. Charles H. Hightower (США), Rockwell International Corporation (США). -N 102924; Заявл. 6.05.93; Опубл. 27.06.95; НКИ 342/201. 11 е., 3 л. илл.

24. Пат. 4633185 США, МКИ Н03К 005/159. Chirp Signal Generator For Pulse Compression Radar. Hugh McPherson (Великобритания), Ferranti pic (Великобритания). N 539558; Заявл. 6.10.83; Опубл. 30.12.96; НКИ 328/56. - 3 е., 3 л. илл.

25. Васин В. В. и др. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). М.: Сов. Радио, 1970 г. 680 с.

26. Свистов В. М. Радиолокационные сигналы и их обработка. М.: Сов. радио. 1977г. 448с.

27. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. Пер. с англ. под ред. В. С. Кельзона. М.: Сов. Радио. 1971. 568 с.

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

29. Кукуяшный A.B. 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.

30. Варакин JI. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и Связь. 1985 г. 279 с.

31. Варакин J1. Е. Теория сложных сигналов. М.: Советское радио. 1970. 276 с.

32. Кукуяшный А. В. Особенности формирования JI4M сигналов с использованием волоконно-оптических структур // Информационное противодействие угрозам терроризма. 2007. №9. С. 75-88.

33. Крюков П. Г. Лазеры ультракоротких импульсов // «Квантовая электроника». №2. 2001. С. 105.

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

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

36. Скляров О. К. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы. М.: СОЛОН-Р, 2001. 240 с.

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

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

39. Розеншер Э., Винтер Б. Оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004. 588 с.

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

41. Controlled erbium doped fiber amplifier (EDFA) 21 dBm for long haul and ultra long haul applications OA 4500 Amplifier Series // Product Bulletin of1. JDS Uniphase». http://products.idsu.com/assets/public/pdf/oa4500 ds aoa ae 013106.pdf.

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

43. Стерлинг Дж. Техническое руководство по волоконной оптике / Пер. с англ. М.: ЛОРИ, 1998. 194 с.

44. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. школа, 1983.536 с.

45. Резак Е. В., Прокопович М. Р. Учет погрешности измерения длины оптического волокна // Вестник ТОГУ. 2008. №4. С. 167-171.

46. Кукуяшный A.B., 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.

47. Полупроводниковые инжекционные лазеры. Динамика, модуляция, спектры./ Пер. с англ./ Под редакцией У.Тсанга. М.: Радио и связь, 1990. 320 с.61.0рир Дж. Физика. М.: Мир, т.2, 1981. 156 с.

48. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. 212 с.

49. Шевцов Э.О., Белкин М.Е. Фотоприемные устройства волоконно-оптических систем передачи. М.: Радио и связь, 1992. 224 с.

50. Дураев В.П. Инжекционные лазеры для волоконно-оптических линий связи // 4-я Мездун. конф. «Физические проблемы оптических измерений, связи и обработки информации», Севастополь, 13-17 сентября; 1993. Тез.докл. с. 5-11.

51. Шарварко В.Г. Волоконно-оптические линии связи: Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006. 170 с.

52. The XPDV3120R optimised 75 GHz waveguide-integrated photodiode // Product Bulletin of "U2t Photonics"http://u2t.com/svstem/files/sites/default/files/PDS XPDV3120R 2vl .pdf

53. Шереметьев А.Г. Когерентная волоконно-оптическая связь.М.: Радио и связь, 1991. 192 с.

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

55. 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/oa350Q ds cmsae.pdf.

56. Гуртов B.A. Оптоэлектроника и волоконная оптика: Учебное пособие. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ. 2005. 239 с.

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

58. Стручева О.Ф., Безбородова Т.М. Изделия волоконно-оптической техники: Каталог. М.: ЭКОС, 1993. 142 с.

59. Клюев Jl. Л. Теория электрической связи. Минск: Минск "ДизайнПРО". 1998.312 с.

60. MM Series Interdigital Bandpass Filters // Product Bulletin of "Microwave Filter Company".http://www.microwavefilter.com/rfmicrowave/RF-PDF/capabilitiescatalog.pdf

61. Tubular .250 Inch Lowpass Filters // Product Bulletin of «K&L Microwave». -http://www.klmicrowave.com/product attach/l/plk263 1 6L250Tubular.pdf

62. VWA-15-VA-257 Ultra Wideband Amplifier // Product Bulletin of «Acquitek».http://www.acquitek.com/document.php

63. Федоров H. Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы: Учебник для вузов.— Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Атомиздат. 1979. 288 с.

64. Суханов Д.Я., Якубов В.П. Применение сигналов с линейной частотной модуляцией в трехмерной радиотомографии // Журнал технической физики. 2010. том 80. № 4. С. 115-119

65. LP2018 Pin Diode Limiter // Product Bulletin of «Herotek». -http://www.herotek.com/datasheets/pdf/PinDiodeLimitersQ5-18GHz LP Series.pdf

66. Матвиенко A. E. Системы ближней радиолокации для обнаружения наземных целей на основе частотно-модулированного и многочастотного зондирования, автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.12.04 / А. Е. Матвиенко. Пенза, 2009. 18 с.

67. Дронов Д. В. Подповерхностное зондирование дорожного полотна с использованием ЛЧМ сигналов : дис. . канд. техн. наук : 05.12.14 Москва, 2006 147 с. РГБ ОД, 61:07-5/2092

68. Сосулин Ю. Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1992. 304 с.

69. Винницкий А. С. Очерк основ радиолокации при непрерывном излучении радиоволн. М.: Советское радио, 1961. 236 с.

70. Ширман Я.Д. Разрешение и сжатие сигналов. М.: Сов. радио, 1974. 342 с.

71. Вакман Д.Е., Седлецкий P.M. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. М.: Сов. радио, 1973. 312 с.

72. Вакман Д. Е. Сложные сигналы и принцип неопределенности в радиолокации. М.: Сов. радио, 1965. 304 с.

73. Pogribny W. Optimal sampling rate for short chirp signals // Radar Symposium (IRS), 2010 11th International. 2010. P. 1-4

74. Lai R.S. Generation of a short-duration ultrawideband chirped-pulse using CRLH Transmission lines // National Conference on Communications (NCC). 2011. P. 1-3

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

76. Швицер Д.Л., Уилби У.Э. Устройство обработки сигналов. Патент Англии 2205211 А, МКИ G01 S7 30. Заявл. 11.05.1987; Опубл. 30.11.1988.

77. ГОСТ 25786-83. Лазеры. Методы измерений средней мощности, средней мощности импульса, относительной нестабильности средней мощности лазерного излучения

78. Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники. Под ред. Кривицкого Б.Х., Дулина В.Н. М.: Энергия, 1977. 504 с.

79. Хансперджер Р. Интегральная оптика: Теория и технология. Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 384 с.

80. Никоноров Н.В. , Шандаров С.М. «Волноводная фотоника». Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008 г. 143 с.

81. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. 4-е изд., стереотип. М.: Наука, Физматгиз, 1969 г. 576 с.

82. SMF 28 eplus // Product Bulletin of «Corning».http://www.corning.com/uploadedFiles/Corporate/Russia/Products+Services/Telecommunications/OpticalFiber/Pdfs/SMF28eplus.pdf