автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка и исследование оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных активных помех в радиолокации

На правах рукописи

Костин Константин Борисович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО АДАПТИВНОГО ФИЛЬТРА ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ШИРОКОПОЛОСНЫХ АКТИВНЫХ ПОМЕХ В РАДИОЛОКАЦИИ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт- Петербург 2004

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. МА Бонч-Бруевича

Научный руководитель-доктор технических наук, профессор B.C. Эмдин

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор НА Есепкина

Ведущая организация: Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Защита диссертации состоится «17» июня 2004 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д219.004.01 в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, 61, ауд. 413.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан

кандидат физико-математических наук Б.С. Гуревич

Ученый секретарь диссертационного совет; доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время адаптивные фильтры находят все возрастающее применение в различных областях современной техники. Особый интерес представляет подавление активных широкополосных помех в радиолокационных системах (радиопротиводействие), поэтому исследование и разработка новых методов и средств для подавления активных помех в радиолокации и связи представляются весьма актуальными.

Задача выделения полезного сигнала из шума, в принципе, может быть решена методами винеровской фильтрации. Однако при синтезе винеровского фильтра необходима априорная информация о статистических характеристиках шума. При отсутствии таковой целесообразно использовать методы адаптивной фильтрации.

Известные к настоящему времени адаптивные фильтры имеют сравнительно узкую полосу пропускания и реализованы на современной электронной элементной базе. Однако при необходимости подавления помех в реальном времени и в широкой полосе частот требуется высокое быстродействие, и реализация адаптивных фильтров на электронных цифровых интегральных схемах сталкивается с определенными трудностями. В этой связи несомненный интерес представляют оптические и акустооптические методы обработки сигналов, обладающие высокой производительностью вычислений.

Предложенные к настоящему времени оптические адаптивные фильтры ориентированы, главным образом, на подавление помех в фазированных антенных решетках и, в меньшей степени, в радиолокационных системах и строятся по известной схеме электронного подавителя помех, предложенной Уидроу. Функционально они представляют собой предикторы текущих значений помехи (ее оценки), причем трансверсальный программируемый фильтр и корреляторы сигналов по времени и пространству реализуются средствами акустооптики и оптической обработки информации.

Наибольший практический интерес из известных схем представляет многоканальная архитектура оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных помех. К сожалению, из-за сложности схемы и трудностей настройки, такой фильтр не оправдал возлагаемых на него надежд.

В этой связи разработка и исследование сравнительно несложного многоканального оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных помех, реализуемого на отечественной элементной базе, представляется актуальной задачей.

Цель работы. Целью работы является разработка схемы многоканального оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных активных помех в радиолокации, исследование методами машинного моделирования его потенциальных характеристик по подавлению помех, а также разработка требований к его основным функциональным

элементам.

«

Основные задачи работы. Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих основных задач:

1. Разработка схемы многоканального оптического адаптивного фильтра (МОАФ), обеспечивающего эффективное подавление широкополосных помеч

2. Анализ работы одноканального варианта предложенной схемы МОАФ, составление алгоритма его функционирования и разработка машинной модели (программы) для моделирования его работы в различной помеховой обстановке.

3. Обоснование выбора алгоритма адаптации МОАФ.

4. Исследование влияния на коэффициент подавления шумовой широкополосной помехи разрешающей способности акустооптической линии задержки (АОЛЗ) и акустических потерь в ней; постоянной времени (времени интегрирования) жидкокристаллического ПВМС с оптической адресацией (ЖК ПВМС); неоднородностей распределения интенсивности в лазерных пучках записи и считывания информации в оптических корреляторах с временным и пространственным интегрированием.

5. Разработка требований к параметрам АОЛЗ, ЖК ПВМС и коллиматорам, обеспечивающим максимальное подавление помех.

6. Исследование характеристик подавления широкополосных помех многоканальным оптическим адаптивным фильтром (ОАФ).

7. Экспериментальное исследование временных характеристик и характеристик чувствительности ЖК ПВМС, важных для применения в МОАФ.

Методы исследования. При решении поставленных задач используются методы и средства акустооптики, когерентной оптики, адаптивной фильтрации, математического моделирования и численного анализа с оценкой влияния основных функциональных элементов процессора на коэффициент подавления помехи.

Научная новизна работы. Наиболее значимые новые научные результаты работы заключаются в следующем:

1. Показаны преимущества использования оптических методов обработки информации при построении адаптивных процессоров для подавления широкополосных шумоподобных активных помех в радиолокации.

2. Разработана схема многоканального оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных помех.

3. Разработана математическая модель функционирования одноканального варианта предложенного МОАФ и исследовано его поведение в различной помеховой обстановке.

4. Исследовано влияние характеристик АОЛЗ, ЖК ПВМС и коллиматоров на коэффициент подавления (КП) помехи. Показано, что наибольшее влияние на уменьшение КП помехи оказывают время интегрирования ЖК ПВМС и временной сдвиг между помехами в основном и опорном каналах.

5. Сформулированы требования к параметрам АОЛЗ, ЖК ПВМС и коллиматорам, обеспечивающим эффективное подавление широкополосных помех.

6. Исследованы, экспериментально временные характеристики и характеристики спектральной чувствительности образцов ЖК ПВМС, разработанных в ГОИ им. СИ. Вавилова.

Достоверность научных и практических результатов. Научные положения, выводы и рекомендации, представленные в диссертационной работе, строго аргументированы; достоверность и надежность полученных результатов обеспечивается применением разносторонних методов исследования и является установленным фактом.

Практическая значимость работы. Полученные в диссертации научные результаты и предложенные технические решения могут быть использованы при создании нового поколения адаптивных подавителей помех для радиолокации на основе использования методов и средств когерентной оптики и акустооптики, а также при разработке элементной базы для них. Оптические адаптивные подавители помех отличает высокое быстродействие при работе с широкополосными шумоподобными помехами (работа в реальном масштабе времени), малые габариты и энергопотребление и более высокая стойкость к внешним радиоактивным воздействиям по сравнению с электронными аналогами.

Результаты работы расширяют возможности практическою использования методов оптической обработки информации, а также могут быть использованы в учебном процессе при чтении курсов по адаптивным фильтрам и оптическим процессорам.

Научная новизна и практическая значимость работы были отмечены Правительством Санкт-Петербурга, Министерством образования России и Российской Академией наук, дважды (в 2002 и 2003 гг.) предоставлявшими в рамках целевой программы "Государственная поддержка высшего образования и фундаментальной науки" персональные гранты Костину К.Б. как победителю конкурсов грантов для студентов, аспирантов и молодых специалистов (дипломы АСП № 302283 от 2002 г. и № 303190 от 2003 г.). По результатам проделанной работы Дирекция проекта "Молодые ученые - промышленности Северо-Западного региона" наградила Костина К.Б. медалью "За преданность науке" (удостоверение №136 от 20.02.04 г.).

Апробация работы. Результаты работы были доложены на следующих национальных и международных конференциях: на военно-технической конференции "Военная радиоэлектроника: проблемы создания и совершенствования радиоэлектронной техники, подготовка специалистов" (Санкт-Петербург, 2000), на IV международной конференции молодых ученых "Волновая электроника и ее применение в информационных и телекоммуникационных системах" (Санкт-Петербург, 2001), на 16 Европейском форуме "Частота и время EFTF'02" (Санкт-Петербург, 2001), на международных конференциях "Лазеры, измерения, информация - 2002" (Санкт-Петербург, 2002) и "Лазеры, измерения, информация - 2003" (Санкт-Петербург, 2003), на Международном оптическом конгрессе "Optics-XXl"

(Санкт-Петербург, 2002), на Политехническом симпозиуме "Молодые ученые-промышленности Северо-Западного региона" (Санкт-Петербург, 2002), на седьмой Санкт-Петербургской Ассамблее молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2002), на Ш Международной конференции студентов, молодых ученых и инженеров "Optics 2003" (Санкт-Петербург, 2003).

Научные доклады, представленные на Политехническом симпозиуме "Молодые ученые-промышленности Северо-Западного региона" (Санкт-Петербург, 2002) и на Ш Международной конференции студентов, молодых ученых и инженеров "Optics 2003" (Санкт-Петербург, 2003) были признаны лучшими, что подтверждено соответствующими дипломами.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 16 научных публикациях, из них - в 9 научных статьях и 7 докладах на конференциях и симпозиумах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка цитируемых работ и приложения. Объем работы - 147 страниц, включая 43 рисунка и 3 таблицы.

Основные положения, выносимые на защиту-

1. Разработанная схема многоканального оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных (в полосе 20 МГц) шумовых активных помех в радиолокации, отличающаяся от известных аналогов более высоким оптическим коэффициентом передачи в разомкнутой петле обратной связи, меньшим числом многоканальных акустооптических модуляторов и простотой юстировки.

2. Математическая модель функционирования одноканального варианта предложенной схемы оптического адаптивного процессора для подавления широкополосных помех и программа для ее испытаний методами машинного моделир ования.

3. Результаты исследования методами машинного моделирования влияния на коэффициент подавления помех характеристик акустооптической линии задержки, жидкокристаллического ПВМС с оптической адресацией и коллиматоров лазерного излучения записи и считывания.

4. Требования к характеристикам акустооптической линии задержки, жидкокристаллическому ПВМС и коллиматорам, обеспечивающим эффективное подавление активных широкополосных помех в полосе 20 МГц.

5. Результаты экспериментальных исследований временных характеристик и характеристик чувствительности жидкокристаллического ПВМС с оптической адресацией, важные для его использования в предложенной схеме оптического адаптивного фильтра.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, определены цель работы, научная и практическая значимость полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту. Приведены сведения об апробации работы и кратко изложено ее содержание.

Первая глава носит обзорный характер и содержит анализ известных к настоящему времени схем оптических адаптивных фильтров для подавления помех.

Анализ схем предваряется классификацией оптических адаптивных фильтров (ОАФ) в зависимости от: метода синтеза программируемого фильтра, способа реализации операции временного интегрирования и количества каналов. Оптические адаптивные фильтры могут быть синтезированы как во временной, так и в пространственной областях. Основным недостатком ОАФ с программируемым фильтром, синтезируемым во временной области, является ограничение максимальной базы обрабатываемых сигналов временной апертурой акустооптической линии задержки (АОЛЗ). ОАФ, синтезируемые в частотной области, в принципе, лишены этого недостатка. Однако на практике они не дают лучших результатов по сравнению с временным синтезом.

Операция временного интегрирования в ОАФ может быть реализована с помощью жидкокристаллических ПВМС, фоторефрактивных кристаллов Bi12Si02o и GeijSiOzo и с помощью акустооптических ячеек (АОЯ), причем последние используются, в основном, в ОАФ, синтезируемых в частотной области. Временной интегратор должен работать в реальном времени, а его динамический диапазон существенно влияет на динамический диапазон всего ОАФ.

Многоканальная структура ОАФ выбирается по двум причинам: при обработке сигналов с выхода фазированной антенной решетки*, когда число каналов равно числу элементов решетки минус один, и при обработке сложных сигналов с большой базой для упрощения сигнала, обрабатываемого каждым каналом, что снижает требования к каждому каналу многоканального акустооптического модулятора (МАОМ).

В ОАФ для подавления помех, синтезируемых во временной области, реализуется метод корреляционного подавления в замкнутой петле обратной связи (correlation cancellation loop method), но не в дискретном, а в непрерывном

времени. Дискретный предиктор формирует оценку сигнала s(t), т.е. предсказанное текущее значение сигнала s(t), в виде линейной комбинации его прошлых значений (выборок), взятых с определенным весом:

Здесь Wj - весовые коэффициенты, Дt - время задержки одного элемента

линии задержки с отводами, N- число отводов.

Оптимальные значения весовых коэффициентов выбирают, исходя из решаемой задачи и принятого критерия оптимальности представления сигнала

s(t) его оценкой s(t). Обычно в качестве критерия выбирают такой, который

минимизирует квадрат ошибки £(/)-$(/)-$(/). При переходе к непрерывному времени оценка сигнала в выражении (1) принимает вид: .$(/) = — х)ск,

где Т - общее время задержки линии задержки (ЛЗ), - непрерывная

/

функция весовых коэффициентов, которая равна: н'(т) = К |е(г/)5(у - т)г/и.

г-т,

Здесь Т| - время интегрирования интегратора, К- постоянная величина.

Общее время задержки ЛЗ должно быть достаточно длительным по сравнению с временем изменения статистик входного сигнала, чтобы весовые коэффициенты не зависели от текущего времени г. В процессе адаптации весовые коэффициенты являются функциями как так и Г, т.е. Н'=ГИ'(^7). Аналогичная ситуация имеет место, если за время адаптации происходят значительные изменения статистик сигнала.

Далее в гл. 1 описаны известные к настоящему времени схемы ОАФ для подавления помех, синтезируемые как во временной области (3 схемы), так и в частотной (4 схемы), проанализирована их работа и проведено сравнение их достоинств и недостатков. К достоинствам следует отнести тот факт, что все схемы прощли экспериментальную проверку, но в условиях воздействия узкополосных помех.

Основными функциональными элементами АФ, синтезируемых во временной области, являются: линия задержки с отводами, перемножители, интеграторы по времени и пространству, сумматоры, усилители сигналов и дифференциальные усилители для выполнения операции вычитания. Все элементы, за исключением двух последних, легко реализуются методами акустооптики и оптической обработки информации.

Во второй главе проведен анализ различных алгоритмов адаптации, используемых для решения задачи подавления шумов. Рассмотрены особенности работы, преимущества и недостатки алгоритмов случайного поиска, Ньютона, наискорейшего спуска, минимума средне-квадратичной ошибки (СКО). Показано, что для решения поставленной в работе задачи наиболее предпочтительным является выбор алгоритма минимума среднеквадратичной ошибки (МСКО). Подробно проанализирована структура и особенности работы этого алгоритма. Приведена обобщенная структурная схема адаптивного фильтра, реализованная на базе алгоритма МСКО и рассмотрены особенности ее работы.

Третья глава посвящена разработке схем оптического адаптивного фильтра для подавления активных широкополосных (в полосе 20 МГц) шумоподобных помех в радиолокаторе. Процессор должен работать в реальном времени на промежуточной частоте РЛС (80 МГц). Антенна радиолокатора облучает 'цель (самолет) и принимает отраженный сигнал 5(1). Антенна

постановщика помех излучает широкополосную шумоподобную помеху п($, и в результате на входе приемника действует аддитивная смесь сигнала $(1) и шума п(^), причем мощность помехи существенно больше мощности сигнала Излучаемая помеха одновременно воспринимается дополнительной всенаправленной антенной, располагаемой поблизости от основной антенны РЛС. Сигнал с выхода этой антенны пг{() используется как опорный и подается на вход адаптивного трансверсального фильтра. Сигналом $(1) на выходе вспомогательной антенны можно пренебречь вследствие её всенаправленности

Задача фильтра - сформировать на выходе оценку помехи п(^), которая минимально отличается по своим статистическим характеристикам от помехи п0). Аддитивная смесь сигнала и помехи $(/)+«(/) с выхода основной антенны и

А

оценка помехи с выхода адаптивного фильтра подается на схему

вычитания, и в результате на выходе формируется сигнал ошибки е($ который поступает затем на адаптивный трансверсальный фильтр для управления весовыми коэффициентами фильтра. Предполагается, что помехи в основном и в опорном каналах стационарны и коррелированны между собой, а сигнал и помеха некоррелированны. Это является основным допущением, лежащим в основе функционирования разрабатываемого подавителя помех. В результате после завершения процесса адаптации на выходе фильтра формируется аддитивная смесь сигнала и существенно ослабленной помехи. В идеале, при полном подавлении помехи на выходе процессора формируется сигнал ошибки е(г)=з(г).

Особенностью разрабатываемого в работе процессора является

обеспечение минимальной временной задержки между шумами с

увеличением которой резко уменьшается коэффициент подавления помехи. К сожалению, современная элементная база цифровых фильтров не обеспечивает удовлетворение этих требований для широкополосных помех порядка 20 МГц Именно по этой причине в данной работе предпринята попытка создания широкополосного подавителя помех на основе методов когерентной оптики и акустооптики. Оптические методы обеспечивают высокую скорость обработки сигналов, а следовательно, минимальную задержку (благодаря параллельности обработки).

В качестве алгоритма адаптации выбран алгоритм минимума среднеквадратической ошибки (МСКО), достоинством которого является простота и хорошая адаптируемость к изменяющимся внешним условиям. Он не требует измерения корреляционных функций и не содержит инвертированных корреляционных матриц. В качестве перестраиваемого фильтра выбран трансверсальный фильтр, реализуемый на основе акустооптической линии задержки.

На основе критического анализа схем, рассмотренных в гл. 1, предложена схема многоканального ОАФ, работающего во временной области, которая приведена на рис. 1.

Рис. 1. Предложенная схема многоканального ОАФ

Основные недостатки известной 24-канальной схемы ОАФ следующие: наличие трех МАОМ, высокие требования к точности их юстировки, недостаточное разрешение ЖК ПВМС фирмы Hughs, используемого в качестве временного интегратора, и сложная структура процессора.

Трудности, связанные с юстировкой МАОМ, обусловлены тем, что используемый ЖК модулятор работает на отражение. С одной стороны, такой режим работы развязывает оптические схемы записи и считывания, что может обеспечить более высокий оптический коэффициент передачи в цепи обратной связи. Однако наличие 3-го МАОМ практически сводит на нет данное преимущество режима считывания на отражение, поскольку МАОМ должен работать в линейном режиме с дифракционной эффективностью не более 2%. В этой связи представляется целесообразным использовать ЖК модулятор, работающий на просвет. В этом случае отпадает необходимость в использовании третьего МАОМ, что существенно упрощает схему процессора, а главное - облегчается его юстировка. Для уменьшения разрушающего влияния считывающего излучения на записанную в ЖК модуляторе матрицу весовых коэффициентов целесообразно осуществлять считывание не на длине волны He-Ne лазера а излучением полупроводникового лазера

к которому фотопроводник ЖКМ менее чувствителен (по крайней мере, в два-три раза). Уменьшение числа МАОМ с трех до двух приведет к уменьшению стоимости процессора (один МАОМ 'стоит десятки тысяч долларов), уменьшению его габаритов и энергопотребления.

В разрабатываемой схеме процессора нами предложено использовать в качестве временного интегратора работающий на просвет ЖК ПВМС типа M19-T, созданный в Государственном оптическом институте им. СИ. Вавилова. Отечественный ЖК модулятор М19-Т существенно превосходит по своим параметрам модулятор фирмы Hughs как по разрешающей способности и

чувствительности, так и по контрасту и числу воспроизводимых градаций яркости, т.е. по динамическому диапазону и линейности характеристики передачи свет-свет. Благодаря тому, что реализующий операцию временного интегрирования произведения e(t)-n,(t-т) ЖК модулятор работает на просвет, можно использовать один и тот же МА0М2 и для модуляции пучка считывания задержанными копиями опорного шума Для этого светоделительный

кубик устанавливается не после ЖК модулятора, а перед ним. Излучение полупроводникового лазера считывания коллимируется сферическим коллиматором СК до требуемых размеров и с помощью светоделительного кубика СДК совмещается с излучением лазера записи и направляется на МА0М2. Телескоп, образованный сферическими линзами CJIi и СЛ;, проецирует матрицу произведений на фоточувствительную

поверхность ЖК модулятора. В частотной плоскости телескопа установлен пространственный фильтр, который блокирует недифрагированный нулевой порядок и фильтрует информативный +1 порядок. ЖК модулятор реализует операцию временного интегрирования матрицы произведений и

формирует таким образом в слое ЖК матрицу весовых коэффициентов В

результате прошедшая сквозь ЖКМ волна считывающего излучения оказывается промодулированной по поляризации матрицей весовых коэффициентов Анализатор А преобразует модуляцию по поляризации в

амплитудную модуляцию, а сферическая линза CJI3 осуществляет пространственное интегрирование произведения w(t,x)-n4t-i) и формирует

таким образом оценку шума в виде пятна в фокальной плоскости,

интенсивность которого пропорциональна jw(t,x)nr(t -x)dz. ФЭУ

преобразует оптический сигнал в электрический, который после усиления предварительным усилителем поступает на отрицательный вход дифференциального усилителя. Таким образом, петля обратной связи оказывается замкнутой.

Далее дается детальный анализ работы одного канала предложенного МОАФ (рис. 2), на основании которого составлен алгоритм его функционирования (рис. 3) и разработана визуальная модель процессора, необходимая для исследования методами машинного моделирования потенциальных характеристик МОАФ по подавлению помех.

В четвертой главе представлены программа и результаты испытаний методами машинного моделирования визуальной модели одноканалыюго варианта предложенной схемы 8-канального ОАФ. Цель испытаний — проверка функционирования процессора, определение достижимого коэффициента подавления (КП) шумовой помехи в полосе 20 МГц и оценка влияния на КО отклонения характеристик ЖК ПВМС, АОЛЗ и коллиматоров от идеальных.

Рис. 4 иллюстрирует процесс адаптации ОАФ при воздействии сосредоточенной и шумовой помехи. Как видно из рис. 4, время сходимости

Вспомогательна! всенапраалсннад антенн*

Рис. 3. Алгоритм работы ОАФ

Рис. 4. Процесс адаптации ОАФ при воздействии: а) сосредоточенной помехи; б) шумовой помехи алгоритма составляет 6 мке для гармонической помехи на частоте 80 МГц и 60 мкс для шумовой. Коэффициент подавления равен 58,5 и 36,3 дБ соответственно.

Было установлено, что наблюдается ярко выраженный оптимум для постоянной времени ЖК ПВМС (рис. 5), который лежит в области 1-1,5 мс.

Разрешающая способность АОЛЗ (эквивалентное число отводов ЛЗ) практически не оказывает влияния на КП сосредоточенной помехи, но заметно влияет на подавление шумовой помехи. Затухание акустооптической волны в АОЯ на 10 дБ уменьшает КП шумовой помехи на 3 дБ. Падение интенсивности излучения на краях апертуры коллиматоров записи и считывания на 30% также приводит к уменьшению КП на 3 дБ.

На рис. 6 приведена зависимость КП шумовой помехи от полосы

X«, 20 И 16 К 12 10 I 0 4 2 I

Рис. 5. Зависимость КП шумовой помехи Рис. 6. Зависимость КП шумовой • пп от постоянной времени тЖ1 ЖК ПВМС помехи от полосы пропускания ОАФ

пропускания (ПП) ОАФ, откуда видно, что сокращение полосы пропускания с 20 до 2,5 МГц приводит к увеличению КП соответственно с 23 до 41 дБ, т.е. на

18 дБ. Следовательно, можно ожидать, что переход от одноканального варианта схемы ОАФ к многоканальному обеспечит выигрыш в коэффициенте подавления почти на 20 дБ. Сформулированы требования к параметрам ЖК' ПВМС, АОЛЗ и коллиматорам, обеспечивающим максимальное подавление шумовой помехи в полосе 20 МГц.

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований характеристик спектральной чувствительности и временных характеристик отечественного ЖК-ПВМС М19-Т. Было установлено, что при записи сигналов на длине волны Х=530 ИМ и считывании на ?1=800-900 нм, чувствительность уменьшается в 430 раз. Это в 2 раза больше, чем при считывании излучением лазера (Я.=бЗЗ им).. К сожалению, постоянная времени модулятора M19-T составляет 40-50 мс. Это в десятки раз больше оптимального значения 1-1,5 мс, что приведет к уменьшению коэффициента подавления шумовой помехи на 12 дБ. Для устранения этого недостатка необходимо использовать в качестве модулирующей среды ферроэлектрические ЖК, обладающие на два порядка более высоким быстродействием.

В заключении обобщены и перечислены основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

. 1. Впервые выполнены систематические исследования, посвященные новому направлению использования акустооптических методов обработки сигналов - разработке оптических адаптивных фильтров для подавления широкополосных активных помех в радиолокации.

2. Рассмотрены и проанализированы работающие в реальном времени основные схемы оптических адаптивных фильтров, ориентированных на подавление активных помех в радиолокационных системах.

3. Произведен выбор и обоснование алгоритма адаптации на основе анализа алгоритмов, используемых в адаптивной фильтрации, применительно к реализации адаптивного фильтра методами и средствами акустооптики и когерентной оптики.

4. Разработана схема многоканального оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных (в полосе 20 МГц) активных помех в радиолокации, отличающаяся меньшим числом используемых многоканальных акустооптических модуляторов (двух вместо трех) и простотой юстировки и использующая в качестве временного интегратора отечественный, работающий на просвет жидкокристаллический пространственно-временной модулятор света (ПВМС) с оптической адресацией.

5. Проанализирована работа одноканального варианта разработанной схемы оптического адаптивного процессора для подавления активных помех, разработаны алгоритм функционирования процессора и его визуальная модель для исследования поведения процессора в различной помеховой обстановке и оценки влияния характеристик его основных функциональных элементов на коэффициент подавления помех.

6. Исследованы методами машинного моделирования влияние на коэффициент подавления широкополосной шумовой помехи характеристик акустооптической линии задержки, жидкокристаллического ПВМС и коллиматоров лазерного излучения записи и считывания.

7. Разработаны технические требования- к характеристикам акустооптической линии задержки, жидкокристаллического ПВМС с оптической адресацией и коллиматоров лазерного излучения записи и считывания, обеспечивающих эффективное подавление широкополосных активных помех.

8. Разработаны рекомендации по практической реализации предложенной в работе многоканальной схемы оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных активных помех в радиолокации.

9. Исследованы экспериментально временные характеристики и характеристики чувствительности жидкокристаллического ПВМС с оптической адресацией, важные для использования в предложенной схеме многоканального оптического адаптивного фильтра.

Основные-результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Костин К.Б. Адаптивные оптические фильтры для подавления помех // Тез. докл. конф. "Военная радиоэлектроника: проблемы создания и совершенствования радиоэлектронной техники, подготовка специалистов". 25-26 мая 2000 г. СПб 2000. С. 9.

2. Belov A., Zakharenkov V.. Kostin К. et. al. Informational-Systematical Basis for the Design. Assessment and Reliability Provision for Complex Technical Systems // Proceedings of Sino-Russia International Academic Conference. 20-21 September 2000. Beijing, 2000. P. 75-79.

3. Kostin K.B. Modified Adaptive Acousto-Optic Filter for Noise Cancellation // IV International Conference for young researchers. Wave electronics and its applications in the information and telecommunication systems. 28-31 May 2001: Book of abstracts. St. Petersburg,

2001. P. 15-16.

4. Kostin K.B. Mathematical modeling of an adaptive acousto-optic interference canceller // Proccedings of the 16th European Frequency and Time Forum (EFTF'02). 12-14 March 2002. St. Petersburg, 2002. P. G - 044 - G-046.

5. Костин К.Б., Соколов В.К. Численное моделирование адаптивного акусто-оптического подавителя помех // Тез. докл. конф. "Лазеры, измерения, информация - 2002". 6-7 июня

2002. Санкт Петербург. СПб. 2002. С. 51.

6. Kostin K.B., Sokolov V.K. Modified adaptive acousto-optic interference canceller and its mathematical modeling // Proc. SPIE. 2002. V. 5066. P. 265-272.

7. Kostin K.B., Sokolov V.K. Numerical simulation of a novel adaptive acousto-optic processor for interference cancellation / International Optics Congress "Optics-XXI" -International Workshop ''Optics in Computing". October 14-18 2002, St Petersburg: Book of abstracts. St. Petersburg, 2002. P. 14.

8. Костин К.Б., Соколов В.К. Адаптивный акустооптический процессор для подавления помех // Политехнический симпозиум "Молодые ученые - промышленности СевероЗападного региона". 17 декабря 2002. Санкт-Петербург: Тез. докл. СПб, 2002. С. 45-46.

9. Костин К.Б. Оптические адаптивные процессоры для подавления помех // Труды VII Санкт-Петербургской ассамблеи молодых ученых и специалистов. Санкт Петербург. СПб, 2002. С. 88-89.

10.Костин К.Б., Соколов В.К., Кукин М.Ю. Численное моделирование адаптивною

w 11 г: •

акустооптического подавителя помех // Тез докл конф "Лазеры, измерения информация 2003 25 26 июня 2003 Санкт Петербург СПб 2003 С 57 68

11 Kostin KB Sokolov VK, Kukin M Yu Modified adaptive acousto optic interference canceller visual model//Proc SPIE 2003 V 5381

12 Kostin К В , Sokolov VK Adaptive acousto optic filter under the influence of impulse and noise interference // III International Conference for students, young scientists and engineers

Optics 2003" 20-24 October 2003 St Petersburg Electronic book of abstracts St Petersburg ">003 P 15

13 Kim E D Shmidt N M Kostm К В et al Silicon Direct Bonding with Simultaneous AI doping //Electronics Letters 2000 V 36 No 20 P 173S 1739

14 Apr}нова ТС Шмидт HM Костин КБ и др Прямое сращивание кремниевых пластин с одновременным формированием дифф>зионны\ слоев//ЖТФ 2001 Т 71 N«6 С 45 51

15 Kostin К В , Shmidt N М Argunova TS et al Direct Bonding of Silicon Wafers With Simultaneous Dopant Diffusion // 2001 Spring MRS Meeting Proceedings April 16 18 2001 Symposium I San Francisco, 2001 V 68IE Paper 15 7

16 Kostin К В Argunova TS TuryanskuAG etal SiC/Si Grooved Surface Bonding//2001 Spring MRS Meeting Proceedings April 16-182001 San Francisco, 2001 V 681E Paperl56

Подписано к печати 13 05 04 Объем 1 печ л Тир 70 экз

Ст «Факультет ДВО» 191186 СПб наб р Мойки, 61

Введение.

Глава I. Оптические адаптивные фильтры для подавления помех состояниепроблемы).

Введение.

1.1. Структура и принцип действия адаптивных фильтров.

1.2. Классификация адаптивных фильтров.

1.2.1. Адаптивные фильтры КИХ-типа.

1.2.2. Адаптивные фильтры БИХ-типа.

1.2.3. Адаптивные фильтры с преобразованием сигнала.

1.3. Оптические адаптивные фильтры и их классификация.

1.3.1. Классификация оптических адаптивных процессоров.

1.4. Оптические адаптивные подавители помех (ОАПП).

1.4.1. Адаптивный линейный предиктор.

1.4.1.1. Дискретный предиктор, синтезируемый во временной области.

1.4.1.2. Предиктор, работающий в непрерывном времени.

1.4.1.3. Предиктор, синтезируемый в частотной области.

1.4.2. ОАПП, синтезируемые во временной области.

1.4.2.1. Оптическая схема ОАПП Брауна и Роудз.

1.4.2.2. Оптические адаптивные подавители помех лаборатории Электрооптики Пенсильванского университета.

1.4.3. ОАПП, синтезируемые в частотной области.

1.4.3.1. Схема Брауна и Роудз.

1.4.2.2. Модифицированная схема Брауна и Роудз.

1.4.2.3. Схема ОАПП на фоторефрактивном кристалле.

1.4.2.4. Оптический адаптивный процессор Вандер Люгта.

Выводы.

Глава II. Выбор и обоснование алгоритма адаптации).

Введение.

2.1. Адаптивный линейный векторный сумматор.

2.2. Выбор алгоритм адаптации.

2.3. Адаптивный алгоритм минимума среднеквадратической ошибки

МСКО).

2.4. Анализ структуры и функционирования алгоритма МСКО.

2.5. Методика расчета алгоритма МСКО.

2.6. Основные особенности МСКО-алгоритма.

2.7. Адаптивный фильтр, работающий по критерию минимума СКО.

Выводы.

Глава III. Разработка схем оптического адаптивного подавителя помех для радиолокации (ОАПП).

Введение.

3.1. Постановка задачи. 3.2. Выбор и обоснование схемы оптического адаптивного подавителя помех (ОАПП).

3.3. Анализ работы предложенного ОАПП и алгоритм его функционирования.

3.4. Визуальная модель модифицированного оптического адаптивного подавителя помех.

Выводы.

Глава IV. Испытание визуальной модели многоканального оптического адаптивного фильтра (МОАФ).

Введение.

4.1. Испытание одноканальной модели оптического адаптивного фильтра

ОАФ).

4.2. Разработка технических требований к основным элементам

МОАФ.

Выводы.

Глава V. Экспериментальные исследования основных характеристик жидкокристаллического пространственновременного модулятора света (ЖК ПВМС) для

Введение.

5.1. Устройство, принцип работы и основные характеристики ЖК ПВМС.

5.2. Методика измерений ЖК ПВМС.

5.3.Исследовани характеристик ПВМС в стационарном режиме.

5.4. Временные характеристики и пути повышения быстродействия ПВМС.

Выводы.

Актуальность темы. В настоящее время адаптивные фильтры находят все возрастающее применение в: различных областях современной: техники. [1-4]. Особый интерес представляет подавление активных широкополосных помех в радиолокационных системах (радиопротиводействие), поэтому исследование и разработка новых методов и средств для подавления активных помех в радиолокации ■ и связи являются весьма актуальными.

Задача выделения полезного сигнала из шума, в принципе, может быть решена методами винеровской фильтрации. Однако при синтезе винеровского фильтра необходима: априорная информация о статистических характеристиках шума. При отсутствии таковой; целесообразно использовать методы адаптивной фильтрации.

Известные к настоящему времени адаптивные фильтры [5-7] имеют сравнительно узкую полосу пропускания: и реализованы на современной электронной элементной базе. Однако при необходимости подавления помех в реальном времени и в широкой полосе частот требуется высокое быстродействие, и реализация адаптивных фильтров на электронных цифровых интегральных схемах сталкивается с определенными трудностями.

В этой связи несомненный; интерес представляют оптические и акусгооптические методы обработки сигналов, обладающие высокой производительностью вычислений [8-14]. Было предложено несколько различных схем оптических подавителей с синтезом адаптивных фильтров как во временной, так и в частотной областях [9, 15-22]. Предложенные оптические адаптивные фильтры для; подавления помех ориентированы, главным образом, на подавление помех в фазированных антенных решетках [9, 23-25] и, в меньшей степени, в радиолокационных системах и. строятся по: известной; схеме электронного подавителя помех, предложенной Уидроу [2]. Функционально они представляют собой предикторы текущих значений помехи (ее оценки), причем трансверсальный программируемый фильтр и корреляторы сигналов, по времени и пространству реализуются средствами акусгооптики и оптической обработки информации.

Несмотря на обнадеживающие первоначальные результаты, оптические адаптивные фильтры не получили широкого применения для подавления широкополосных помех из-за отсутствия акустооптических модуляторов (АОМ) и жидкокристаллических пространственно-временных модуляторов света (ПВМС) с требуемыми характеристиками и сложности предложенных схем.

Наибольший практический интерес из известных схем представляет многоканальная архитектура оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных помех [26]. К сожалению, из-за сложности схемы (три двадцати четырехканальные АО ячейки) и трудностей настройки, такой фильтр не оправдал возлагаемых на него надежд.

В этой связи разработка и исследование сравнительно несложного многоканального оптического адаптивного фильтра для подавления! широкополосных помех, реализуемого на отечественной элементной базе, представляется актуальной задачей.

Цель работы. Целью работы является разработка схемы многоканального оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных активных помех в радиолокации, исследование методами машинного моделирования его потенциальных характеристик по подавлению помех, а также разработка требований к его основным функциональным элементам.

Основные задачи работы. Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих основных задач:

1. Разработка схемы многоканального оптического адаптивного фильтра (МОАФ), обеспечивающего эффективное подавление широкополосных помех.

2. Анализ работы одноканального варианта предложенной схемы МОАФ, составление алгоритма его функционирования и разработка машинной модели (программы) для моделирования его работы в различной помеховой обстановке.

3. Обоснование выбора алгоритма адаптации МОАФ.

4. Исследование влияния на коэффициент подавления шумовой широкополосной помехи разрешающей способности акустооптической линии задержки (АОЛЗ) и акустических потерь в ней; постоянной времени (времени интегрирования) жидкокристаллического ПВМС с оптической адресацией (ЖК ПВМС); неоднородностей распределения интенсивности в лазерных пучках записи и считывания информации в оптических корреляторах с временным и пространственным интегрированием.

5. Разработка требований к параметрам АОЛЗ, ЖК ПВМС и коллиматорам, обеспечивающим максимальное подавление помех.

6. Исследование характеристик подавления широкополосных помех многоканальным оптическим адаптивным фильтром (ОАФ).

7. Экспериментальное исследование временных характеристик и характеристик чувствительности ЖК ПВМС, важных для применения в МОАФ. Методы исследования. При решении поставленных задач используются методы и средства акустооптики, когерентной оптики, адаптивной фильтрации, математического моделирования и численного анализа с оценкой влияния основных функциональных элементов процессора на коэффициент подавления помехи. Объект исследования. Оптико-электронный адаптивный процессор для подавления широкополосных шумоподобных помех в радиолокаторе.

Научная новизна. Наиболее значимые новые научные результаты работы заключаются в следующем:

1. Показаны преимущества использования оптических методов обработки информации при построении адаптивных процессоров для подавления широкополосных шумоподобных активных помех в радиолокации.

2. Разработана схема многоканального оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных помех.

3. Разработана математическая модель функционирования одноканального варианта предложенного МОАФ и исследовано его поведение в различной помеховой обстановке,

4. Исследовано влияние характеристик АОЛЗ, ЖК ПВМС и коллиматоров на коэффициент подавления (КП) помехи. Показано, что наибольшее влияние на уменьшение КП помехи оказывают время интегрирования ЖК ПВМС и временной сдвиг между помехами в основном и опорном каналах.

5. Сформулированы требования к параметрам АОЛЗ, ЖК ПВМС и коллиматорам, обеспечивающим эффективное подавление широкополосных помех.

6. Исследованы экспериментально временные характеристики и характеристики спектральной чувствительности образцов ЖК ПВМС, разработанных в ГОИ им. С.И. Вавилова.

Достоверность научных и практических результатов. Научные положения, выводы и рекомендации, представленные в диссертационной работе, строго аргументированы, достоверность и надежность полученных результатов обеспечивается применением разносторонних методов исследования и является установленным фактом.

Практическая значимость работы. Полученные в диссертации научные результаты и предложенные технические решения могут быть использованы при создании нового поколения адаптивных подавителей помех для радиолокации на основе использования методов и средств когерентной оптики и акустооптики, а также при разработке элементной базы для них. Оптические адаптивные подавители помех отличает высокое быстродействие при работе с широкополосными шумоподобными помехами (работа в реальном масштабе времени), малые габариты и энергопотребление и более высокая стойкость к внешним радиоактивным воздействиям по сравнению с электронными аналогами.

Результаты работы расширяют возможности практического использования методов оптической обработки информации, а также могут быть использованы в учебном процессе при чтении курсов по адаптивным фильтрам и оптическим процессорам.

Научная новизна и практическая значимость работы были отмечены Правительством Санкт-Петербурга, Министерством образования России и Российской Академией наук, дважды (в 2002 и 2003 гг.) предоставлявшими в рамках целевой программы "Государственная поддержка высшего образования и фундаментальной науки" персональные гранты Костину К.Б. как победителю конкурсов грантов для студентов, аспирантов и молодых специалистов (дипломы АСП № 302283 от 2002 г. и № 303190 от 2003 г.). По результатам проделанной работы Дирекция проекта "Молодые ученые — промышленности Северо-Западного региона" наградила Костина К.Б. медалью "За преданность науке" (удостоверение №136 от 20.02.04 г.). Апробация работы.

Результаты работы были доложены на следующих национальных и международных конференциях: на военно-технической конференции "Военная радиоэлектроника: проблемы создания и совершенствования радиоэлектронной техники, подготовка специалистов" (Санкт-Петербург, 2000), на IV международной конференции молодых ученых "Волновая электроника и ее применение в информационных и телекоммуникационных системах" (Санкт-Петербург, 2001), на 16 Европейском форуме "Частота и время ЕРТР'02" (Санкт-Петербург, 2001), на международных конференциях "Лазеры, измерения, информация - 2002" (Санкт-Петербург, 2002) и "Лазеры, измерения, информация - 2003" (Санкт-Петербург, 2003), на Международном оптическом конгрессе "Орйсз-ХХГ (Санкт-Петербург,

2002), на Политехническом симпозиуме "Молодые ученые-промышленности Северо-Западного региона" (Санкт-Петербург, 2002), на седьмой Санкт-Петербургской Ассамблее молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2002), на III Международной конференции студентов, молодых ученых и инженеров "Optics 2003" (Санкт-Петербург, 2003).

Научные доклады, представленные на Политехническом симпозиуме "Молодые ученые-промышленности Северо-Западного региона" (Санкт-Петербург, 2002) и на III Международной конференции студентов, молодых ученых и инженеров "Optics 2003" (Санкт-Петербург, 2003) были признаны лучшими, что подтверждено соответствующими дипломами. Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 16 научных публикациях, из них - в

9 научных статьях и 7 докладах на конференциях и симпозиумах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения,

Основные результаты работы.

1. Рассмотрены и проанализированы работающие в реальном времени основные схемы оптических адаптивных фильтров, ориентированных на подавление активных помех в радиолокационных системах.

2. Произведен выбор и обоснование алгоритма адаптации на основе анализа алгоритмов, используемых в адаптивной фильтрации, применительно к реализации адаптивного фильтра методами и средствами акустооптики и когерентной оптики.

3. На основе проведенного анализа разработана схема многоканального оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных (в полосе 20 МГц) активных помех в радиолокации, отличающаяся меньшим числом используемых многоканальных акустооптических модуляторов (2 вместо Зх) и простотой юстировки и использующая в качестве временного интегратора отечественный, работающий на просвет, жидкокристаллический пространственно-временной модулятор света (ПВМС) с оптической адресацией.

4. Проанализирована работа одноканального варианта разработанной схемы оптического адаптивного процессора для подавления активных помех, разработаны алгоритм функционирования процессора и его визуальная модель для исследования поведения процессора в различной помеховой обстановке и оценки влияния характеристик его основных функциональных элементов на коэффициент подавления помех.

5. Исследованы методами машинного моделирования влияние на коэффициент подавления широкополосной шумовой помехи характеристик акустооптической линии задержки, жидкокристаллического ПВМС и коллиматоров лазерного излучения записи и считывания.

6. Разработаны технические требования к характеристикам акустооптической линии задержки, жидкокристаллического ПВМС с оптической адресацией и коллиматоров лазерного излучения записи и считывания, обеспечивающим эффективное подавление широкополосных активных помех.

7. Разработаны рекомендации по практической реализации предложенной в работе многоканальной схемы оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных активных помех в радиолокации.

8. Исследованы экспериментально временные характеристики и характеристики чувствительности жидкокристаллического ПВМС с оптической адресацией, важные для использования в предложенной схеме многоканального оптического адаптивного фильтра.

Публикации автора по теме диссертационной работы

Костин К.Б. Адаптивные оптические фильтры для подавления помех. // Тезисы конференции: "Военная радиоэлектроника: проблемы создания и совершенствования радиоэлектронной техники, подготовка специалистов". 25-26 мая 2000 г., Санкт-Петербург, Россия, с.9.

Belov A., Viachenko Y., Zakharenkov V., Kostin К. Informational-Systematical Basis for the Design, Assessment and Reliability Provision for Complex Technical Systems. // Proceedings of Sino-Russia International Academic Conference. 20-21 September 2000. Beijing, China, pp.75-79.

Kostin K.B. Modified Adaptive Acousto-Optic Filter for Noise Cancellation. // IV International Conference for young researchers. Wave electronics and its applications in the information and telecommunication systems. 28-31 May 2001, St Petersburg. Book of abstracts: pp. 15-16.

Kostin K.B. Mathematical modeling of an adaptive acousto-optic interference canceller. // Proceedings of the 16th European Frequency and Time Forum (EFTF'02).

12-14 March, 2002. St Petersburg, Russia. pp.G - 044 - G-046.

5. Костин К.Б., Соколов B.K. Численное моделирование адаптивного акусто-оптического подавителя помех. // Тезисы к докладу на конференции: "Лазеры, измерения, информация - 2002". 6-7 июня 2002, г. Санкт Петербург, стр. 51.

6. Kostin К.В., Sokolov V.K. Modified adaptive acousto-optic interference canceller and its mathematical modeling. // Proc. SPIE. 2002, vol. 5066, pp.265-272.

7. Kostin K.B., Sokolov V.K. Numerical simulation of a novel adaptive acousto-optic processor for interference cancellation. // International Optics Congress "Optics-XXI" - International Workshop "Optics in Computing". October 14-18 2002, St Petersburg, Russia. Book of abstracts: p. 14.

8. Костин К.Б., Соколов B.K. Адаптивный акустооптический процессор для подавления помех. // Политехнический симпозиум "Молодые ученые -промышленности Северо-Западного региона". 17 декабря 2002. г. Санкт-Петербург, Россия. Тезисы докладов е. 45-46.

9. Костин К.Б. Оптические адаптивные процессоры для подавления помех. // Труды VII Санкт-Петербургской Ассамблеи молодых ученых и специалистов. Санкт -Петербург, Россия, 2002, стр. 88-89.

10. Костин К.Б., Соколов В.К., Кукин М.Ю. Численное моделирование адаптивного акустооптического подавителя помех. // Тезисы к докладу на конференции: "Лазеры, измерения, информация - 2003". 25-26 июня 2003 г. Санкт Петербург, стр. 57-68.

И. Kostin К.В., Sokolov V.K., Kukin M.Yu. Modified adaptive acousto-optic interference canceller visual model. Proc. SPIE. 2003, vol. 5381.

12. Kostin K.B., Sokolov V.K. Adaptive acousto-optic filter under the influence of impulse and noise interference. // III International Conference for students, young scientists and engineers "Optics 2003". 20-24 October, 2003. St. Petersburg, Russia. Electronic book of abstracts: pi 5.

13. Kim E.D., Grekhov I.V., Argunova T.S., Shmidt N.M., Kostin K.B. Silicon Direct Bonding with Simultaneous Al doping. // Electronics Letters. 2000, v. 36, No. 20, pp. 173 8-1739.

14. Грехов И.В., Аргунова T.C., Шмидт H.M., Костин К.Б. Прямое сращивание кремниевых пластин с одновременным формированием диффузионных слоев. // ЖТФ. 2001, т. 71, № 6, с.45-51.

15. Kostin К.В., Grekhov I.V., Agrunova T.S., Shmidt N.M., Foil H. Direct Bonding of

Silicon Wafers With Simultaneous Dopant Diffusion. // 2001 Spring MRS Meeting Proceedings, April 16-18 2001, San Francisco, Symposium I, v. 681E, paper 15.7. 16. Kostin K.B., Argunova T.S., Grekhov I.V., Tur'yanskii A.G., Pirshin I.B. SiC/Si Grooved Surface Bonding.//2001 Spring MRS Meeting Proceedings. April 16-18 2001, San Francisco, v.681E, paper 15.6. t>

Заключение

Целью диссертационной работы являлась разработка схемы многоканального оптического адаптивного фильтра для подавления широкополосных активных помех в радиолокации, исследование его потенциальных характеристик по подавлению помех и разработка требований к основным функциональным элементам оптического процессора.

В данной работе впервые выполнены систематические исследования, посвященные новому направлению использования акустооптических методов обработки сигналов - разработке оптических адаптивных фильтров для подавления широкополосных активных помех в радиолокации.

1. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ. под ред. Шахгильдяна В.В. М.: Радио и связь. 1989,440 с.

2. Уидроу Б., Гловер Дж., Маккул Дж., Кауниц Дж., Уильяме Ч., Хирн Р., Зейдлер Дж., Донг Ю., Гудлин Р. Адаптивные компенсаторы помех. Принципы построения и применения. Пер. с англ. // ТИИЭР, 1975, № 12, с.69-98.

3. Macchi Odile. Adaptive processing. John Wiley & Sons, New York. 1995,456 p.

4. Haykin S. Adaptive filter theory. 3-rd Ed., Prentice-Hall. 1996, 845 p.

5. Goodwin G.С. and Sin K.S. Adaptive filtering prediction and control. Prentice Hall, Inc, Englewood Cliffs, New Jersey. 1984, 535 p.

6. Cowan C.F.N, and Grant P.M. Adaptive filters. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey. 1985.

7. Makhoul J. Linear prediction: a tutorial review. // Proc IEEE. 1975, vol. 63, No. 4, pp.561-580.

8. Montgomery R. Acousto-optic processor for antenna arrays. // Optoelectronic Signal processing for Phased-Array Antennas II. 1990, pp.207-217.

9. Weverka R. and Wagner K. Adaptive Phased-Array radar processing using photorefractive crystals. // Optoelectronic Signal processing for Phased-Array Antennas II. 1990, pp. 173-182.

10. Paparao P., Ghosh A., and Allen S. Design and performance optimization of fiber optic adaptive filters. // Appl. Opt. 1991, vol. 30, No. 14, pp.1826-1838.

11. Ghosh A. and Frank S. Design and performance analysis of fiber-optic infinite-impulse response filters. //Appl. Opt. 1992, vol. 31, No. 23, pp.4700-4711.

12. Monsay E. Optical diffraction effects in a photonic delay line. // Opt. Eng. 1997, vol. 36, No. 12, pp.3242-3249.

13. Harrison L., Viveiros E., and Patterson M. Acousto-optic Range-Doppler Processor for Radar Insertion. // Proc. SPIE. 1993, vol. 1958, pp.71-82.

14. Brandsteller R.W., DoucetteA.R., Kaplan H.L.,Charles E.F., and Nils J. Optical RF Filtering System. Patent of the USA No. 4699466,Cohen J.D. October 13, 1987.

15. Rhodes J. and Brown D. Adaptive filtering with correlation cancellation loops. // Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1982, vol. 341, p. 140.

16. Rhodes J. Adaptive filter with a time- domain implementation using correlationcancellation loops. // Appl. Opt. 1983, vol. 22, No. 2, pp.282-287.

17. Friedman D, Dwyer D., and Iodice R. Acousto-optic Null Steering Processor (AONSP). // Proc. SPIE. 1993, vol. 1958, pp.83-97.

18. Friedman D. Design requirements development for the AONSP acousto-optic adaptive processor. // Proc. SPIE, 1992, vol. 1703, pp.386-404.

19. Iodice R. and Ruterbusch P. Acousto-Optic Null Steering Processor (AONSP) Initial hardware results and observations. // Proc. SPIE. 1994, vol. 2236, pp.81-95, 1994.

20. Montgomery R., Beaudet W., and Lange M. Photorefractive adaptive sidelobe canceler for phased array antennas. // Proc. SPIE. 1992, vol. 1703, pp.405-410.

21. Welstead S., Ward M., Blanchard D., Brost G., and Halby S. Adaptive signal processing using a liquid crystal television. // Proc. SPIE. 1989, vol. 1154, pp.244252.

22. Penn W., Wasiewcz R., and Iodice R. Optical adaptive multipath canceller for surveillance radar. // Optoelectronic Signal processing for Phased-Array Antennas II. 1990, pp. 151-160.

23. Gabriel W. Adaptive arrays-an introduction. IEEE Proc. 1976, vol. 64, No. 2, pp.239-251.

24. Billert O. and Singher L. Adaptive multiple filtering. // Opt. Eng. 2002, vol. 41, No. 1, pp.55-67.

25. Monzingo R.A. and Miller T.W. Introduction to Adaptive Arrays. Wiley, New York, 1980.

26. Yin S., Petrov A., Leonov O., Yang R. Progress on developing an optical adaptive processor based on multichannel architectures. // SPIE Proc. 1998, vol. 3463, pp.148-157.

27. Wiener N. Extrapolation, Interpolation and Smoothing of Stationary Time Series, with Engineering Applications. New York: Wiley, 1949.

28. Боде X., Шеннон С. Упрощенное изложение линейной минимально-квадратичной теории сглаживания и предсказания. // Теория информации и ее приложения, сборник. 1959. Физматгиз, М.

29. Fletcher R. Practical Methods of Optimization. // Vol. 1: Unconstrained Optimization. 1980, Wiley, New York.

30. Applebaum S.P. Adaptive Arrays. // IEEE trans. September 1976, vol. AP-24, №5, pp. 585-598.

31. Hamming R.W. Digital Filters. 2-nd ed., Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1983.

32. McClellan J.H., Schafer R.W., and Yoder M.A. Digital Signal Processing. A Multimedia Approach. Prentice-Hall, Inc. Upper Saddle River, New Jersey, 1998, 523 p.

33. Kallman H.E. Transversal Filters. // Proceedings IRE. July 1940, vol. 28, № 7, pp.302-310.

34. Griffiths L.J. A continuously adaptive filter implemented as a lattice structure. // Proc. ICASSP. 1977, Hartford, Conn., pp.683-686.

35. Griffiths L.J. An adaptive lattice structure for noise canceling applications. // Proc. ICASSP. Tulsa. Okla. 1978, pp.87-90.

36. Itakura F. and Saito S. A Statistical Method for Estimation of Speech Spectral Density and Formant Frequencies. // Electronics and Communications in Japan. 1970, vol. 53-A, № 1, pp.36-43.

37. Chang R.W. A New Equalizer Structure for Fast Start-Up Digital Communications. // Bell System Technical Journal. July/August 1971, vol. 50, No. 6, pp. 1969-2014.

38. Bracewell R. N. The Fourier Transform and Its Application. McGraw-Hill. New York, 1965.

39. Brigham E.O. The Fast Fourier Transform. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1974.

40. Widrow B. and Hoff M. Jr. Adaptive Switching Circuits. // IRE WESCON Convention Record. 1960, Pt. 4, pp.96-104.

41. Godard D.N. Channel Equalization Using a Kaiman Filter for Fast Data Transmission. // IBM Journal of Research and Development. May 1974, vol. 18, No. 3, pp.267-273.

42. Cooley J.W. et al. The Fast Fourier Transform Algorithm: Programming Considerations in the Calculation of Sine, Cosine and Laplace Transforms. // Journal of Sound and Vibration. July 1970, vol. 12, pp.315-337.

43. Clark G.A., Parker S.R. and Mitra S.K. A Unified Approach to Time- and Frequency- Realization of FIR Adaptive Digital Filters. // IEEE trans. 1983, vol. ASSP-31, No. 5, pp.1073-1083.

44. Frost O.L. III. An Algorithm for Linearly Constrained Adaptive Array Processing. // Proceedings IEEE, August 1972, vol. 60, No. 8, pp.926-935.

45. Bershad N.J. and Feintuch P.L. Analysis of the Frequency Domain Adaptive

46. Filter. // Proceedings IEEE. 1979, vol. 67, No. 12, pp. 1658-1659.

47. Dentino M., McCool J., and Widrow B. Adaptive Filtering in the Frequency Domain. // Proceedings IEEE. 1978, vol. 66, No. 12, pp. 1537-1547.

48. Widrow B., McCool J., and Ball M. The Complex LMS Algorithm. // Proceedings IEEE. 1975, vol. 63, No. 4, pp.719-720.48. .L.R. Rabiner and Rader C.M. Digital Signal Processing. // IEEE Press. 1972, New York, pp.271-293.

49. Singleton R.C. An Algorithm for Computing the Mixed Radix Fourier Transform. // IEEE trans. 1969, vol. AU-17, No. 2, pp.93-103.

50. Toughlian E.N., Zmuda H. Variable time-delay system for broadband phased array and other transversal filtering applications. // Optical Engineering, 1993, vol.32, No.3, pp.613-617.

51. Ghosh A.C., Paparao P. Acousto-optic infinite-impulse-response digital filters for line enhancement or notch filtering. // Optical Engineering, 1997, vol.36, No.9, pp.2579-2585.

52. Cohen J.D. Space integrating optical ambiguity processor. Patent of the USA No. 4440472, April 3, 1984.

53. Geller M.A., Altman D.E., Barstow G.J., Electrically controllable wide angle of view optical notch filter. Patent of the USA No. 4179194, December 18, 1979.

54. Riza N. Liquid crystal-based optical time delay control system for wideband phased arrays. // Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1993, vol. 1790, pp. 171 -183.

55. Riza N. Phased array antenna control using liquid crystals. // Proc. Soc Photo-Opt. Instrum. Eng. 1993, vol. 1790, pp.65-75.

56. Riza N. Liquid-crystal-based optical control of phased array antennas. // J. Lightwave Technol. 1992, vol. 10, pp. 1974-1984.

57. Riza N. A compact high performance optical control system for phased arrayradars. // IEEE Photon. Tech. Lett. 1992, vol. 4, pp.1073-1076.

58. DeCusatis C. and Das P. Optical controller for adaptive phased array antennas using neural network architecture. // Optoelectronic Signal processing for PhasedArray Antennas II. 1990, pp. 161-172.

59. Rhodes. W. Acousto-optic signal processing: convolution and correlation. // IEEE Proc. 1981, vol. 69, No. 1, pp.65-79.

60. Weng Z.-H., Sun D.-G., Lu Z.-W., and Wang N.-X. Architecture of new adaptive optical processor. // SPIE Proc. 1992, vol. 1704, pp.290-292.

61. Bardos A.M., Beaudet W.R., and VanderLugt A. Stability considerations for adaptive optical filtering. // Appl. Opt. 1986, vol. 25, No. 14, pp.2314-2325.

62. Zmuda H. and Toughlian E. Adaptive microwave signal processing: a photonic solution. // Microwave Journal. 1992, vol. 35, pp.58-71.

63. Berg N. and Lee J. Acousto-optic signal processing: theory and implementation. Dekker, New York. 1983, pp.203-224.

64. Carter J. Ill and Pape D. Multichannel Acousto-optic Spectrometer. // Proc. SPIE. 1992, vol. 1704, pp.76-87.

65. Anderson C., Dorsett A., Tepper S., and Zari M. Wideband acousto-optic correlator for an ESM receiver upgrade. // Proc. SPIE. 1993, vol. 1958, pp.60-70.

66. Cohen J. Optical adaptive linear predictors. // Appl. Opt. 1983, vol. 24, pp.42474259.

67. Zari M., Berinato R., Ward M., and Andrews H. II. Multichannel Optical Time-Integrating Correlator for Adaptive Jamming Cancellation. // Proc. SPIE. 1992, vol. 1704, pp.88-97.

68. Clark N., Powell K., and Giles M. Using liquid crystal devices as input and filter SLMs. // SPIE Proc. 1992, vol. 1704, pp.237-247.

69. Curlander J., Rice R., and Cathey T. Ferroelectric liquid-crystal-based binary optical memory employing feedback. // Appl. Opt. 1993, vol. 32, No. 29, pp.57595767.

70. Montgomery R. and Lange M. Photorefractive adaptive filter structure with 40-dB interference rejection. // Appl. Opt. 1991, vol. 30, pp.2844-2849.

71. Montgomery R. and Lange M. Photorefractive adaptive filter structure with 40-dB interference rejection. // Appl. Opt. 1991, vol. 30, pp.2844-2849.

72. Riza N. Acousto optic liquid- crystal analog beam former for phased-array antennas. //Appl. Opt. 1994, vol.33, No. 17, pp.3712-3724.

73. Leonov О., Yu. F., Yin S., Molotok V., and Kludzin V. Design and fabrication of a 24-channel acousto-optic spatial light modulator. // Appl. Opt. 1998, vol. 37, No. 32, pp.7482-7489.

74. Petrov A., Yin S., Yu F., Leonov O., Suzuki Y., and Shinoda K. Fabrication of LiNb03 single-crystal fiber array for wideband antenna signal processing. // Proc. SPIE. 1997, vol. 3137, pp. 183-188.

75. Petrov A., Wang Y., and Yin S. Numerical simulation of a novel multichannel acousto-optic processor for a wideband adaptive radar system. // Microwave and Opt. Tech. Letters. 1998, vol. 19, No. 6, pp. 398-405.

76. Vander Lugt A. Adaptive optical processor. // Appl. Opt. 1982, vol. 21, No. 22, pp.4005-4011.

77. Brown D.E. and Rhodes J.F. Optical adaptive filter. Patent of the USA No. 4579421, April 1, 1986.

78. Brown D.E. Hybrid space/time integrating optical ambiguity processor. Patent of the USA No. 4468093, August 28, 1984.

79. Rich D.A. Adaptive notch filter for FM interference cancellation. Patent of the USA No. 5307517, April 26, 1994.

80. Vander Lugt A. Optical Signal Processing. John Wiley&Sons, New York. 1992, 587 p.

81. Young E. and Yao S. Design consideration for acousto-optic devices. // Proc. IEEE. 1981, vol. 69, pp.54-64.

82. Korpel A. Acousto-Optics. Dekker, New York. 1988.86. .Chinn S. Design, fabrication and characterization of wideband high diffraction efficiency phased array Bragg cells. // Proc. SPIE. 1992, vol. 1703, pp. 17-23.

83. Xu В., Yao S., Chu H., Jin J., and Pen G. Thirty-two channel acousto-optic cell. // Proc. SPIE. 1992, vol. 1703, pp.33-36.

84. Goutzoulis A. and Pape D. Design and fabrication of acousto-optic devices. Dekker, New York. 1994.

85. Beaudet W., Pooek M., and Pape D. Advances in multichannel Bragg cell technology.//Proc. SPIE. 1986, vol. 639, pp.28-33.

86. Jakab L., Richter P., and Szonyi I. Five-channel acousto-optics DOA processor for RF applications. // Proc. SPIE. 1992, vol. 1704, pp.153-157.

87. Gessel L. and Turpin T. True time delay beam forming using acousto-optics. // Proc. SPIE. 1992, vol. 1703, pp.592-602.

88. Chang I. Characteristics of Acousto-optic Devices for Signal Processing. // Opt. Eng. 1982, Vol.21, p.76.

89. Pape D. Multichannel Bragg cells: design, performance and applications. // Opt. Eng. 1992, Vol.31, pp.2148-2158.

90. Berg N. and Pellegrino J. Acousto-optic signal processing. Dekker, New New York, 1996.

91. Xu J. and Stroud R. Acousto-optic devices: principles, design and applications. John Wiley & Sons, New York. 1992.

92. Sokolov V., Andreyev S., Belyaev A., Gurevich В., Markov V., and Rozov S. Investigation of the wideband acousto-optical modulators based on tellurium dioxide single crystals.// Proc. SPIE. 1996, vol. 2969, 1996,vol. 2969, pp. 315-317.

93. Sokolov V., Andreyev S., Belyaev A., Gurevich В., Markov V., and Sokolov I. A multichannel small size Bragg cell based on tellurium dioxide single crystal. // Proc. SPIE. 1996, vol. 2969, pp. 318-319.

94. Riza N. Three-dimensional optical time delay units for radar. // Proc. Soc. Opt. Instrum Eng. 1993, vol. 2026, pp.227-237.

95. Sondhi M. M. An adaptive echo canceller. // Bell Syst. Tech. J. 1976, vol. 46, pp.497-511.

96. McCool J.M., et al. Adaptive Linear Enhancer. U.S. Patent 4,238,746, December, 9, 1980.

97. Sondhi M. M. Closed Loop Adaptive Echo Canceller Using Generalized Filter Networks. U.S. Patent, 3,499,999, March 10, 1970.

98. Widrow B. and McCool J.M. A comparison of adaptive algorithms based on the methods of steepest descent and random search. // IEEE Trans. Antennas Propag. Sept. 1976, vol. AP-24, p.615.

99. Etter D.M. and Masukawa M.M. A comparison of algorithms for adaptive estimation of the time delay between sampled signals. // Proc. ICASSP-81. Mar. 1981, p.1253.

100. Koford J. and Groner G. The use of an adaptive threshold element to design a linear optimal pattern classifier. // IEEE Trans. Inform. Theory. Jan. 1966, vol. IT-12, pp.45-50.

101. Ю5.Уидроу Б., Мантей П., Гриффите Л., Гуд Б. Адаптивные антенные решетки

102. ТИИЭР. Декабрь 1967, т. 55, № 12, стр. 78-103. 106.WidrowВ.,Mantey P., Griffiths L., andGoodeВ. Adaptive filters.//in Aspectof Network and System Theory, R.Kalman and N. DeClaris, eds. New York: Holt, Rinehart, and Winston. 1971, pp.563-587.

103. Риглер P., Комптон P. мл. Адаптивная антенная решетка для подавления помех. // ТИИЭР. 1973, т. 61, №6, стр.75-86.

104. Kim J.K. and Davisson L.D. Adaptive linear estimation for stationary independent processes. // IEEE Trans. Inform. Theory. Jan. 1975, vol. IT-21, pp. 2331.

105. Yao S. Multichannel Acousto-optic receiver for microwave signal analysis. // Proc. SPIE. 1992, vol. 1703, pp.67-73.

106. Widrow В., McCool J.M., Larimore M.G., and Johnson C.R. // Stationary and Nonstationary Learning Characteristics of the LMS Adaptive Filter. // Proceedings of IEEE, 1976, vol. 64, No.8, pp. 1151 -1162.

107. Васильев A.A., Касасент Д., Компанец И.Н., Парфенов А.В. // Пространственные модуляторы света. М. Радио и связь, 1987. - 320 с.

108. М.Васильев А.А. Управляемые жидкокристаллические транспаранты для устройств преобразования и кодирования оптических сигналов. // Труды ФИАН им. П.Н.Лебедева.- 1981.-т.126.-с.З 75.

109. И5.Optical Data Processing, Applications, Edited by D.Casasent. // New York, 1978, Topics in Applied Physics.

110. Collings N., Pourzand A.R., Vokel R. Construction of programmable multilayer analogue network using space invariant interconnectors // Proc SPIE, 1995, vol. 2565, p.40-47.

111. Saxena I., Fiesler E. Adaptive multilayer optical neural network with optical threshoulding // Optical Engineering, vol. 37, N 8, p. 2435-2440.

112. Collings N., Pourzand A.R., Vladimirov F.L. et al. The construction of a multilayer analogue neural network using liquid crystal SLMs. // Optical Memory and Neural Networks, 1997, N 6, p. 187 198.

113. Spatial Light Modulator technology: materials, devices and applications. //

114. Edited by Efron U., New York, Marcel Dekker Inc., 1994, 665 p.

115. Палов A.B. Применение голографического коррелятора при построении нечетких систем.// Оптический журнал, 1997, т. 64, № 7, с. 8 16.

116. Katulin V.A., KotovaS.P., Naumov A.F. etal. Light-light modulator in the lens focus. // Proc. Of the 8-th International Congress Laser/Optoelectronics in Engineering,Munich, Germany, 1987, p. 200 203.

117. Владимиров Ф.Л., Моричев И.Е., Плетнева Н.И. Оптически управляемые транспаранты на основе жидких кристаллов // Оптико-механическая промышленность, 1984, № 3, с. 54 63.

118. Владимиров Ф.Л., Моричев И.Е., Плетнева Н.И и др. Оптически управляемый транспарант на основе структуры халькогенидный стеклообразный полупроводник жидкий кристалл. // Оптико-механическая промышленность, 1982, № 11, с. 24 - 27.

119. Владимиров Ф.Л., Моричев И.Е., Плетнева Н.И и др., Фотоэлектрические характеристики халькогенидного стеклообразного полупроводника. // Оптико-механическая промышленность, 1985, № 6, с. 7 9.

120. Моричев И.Е., Владимиров Ф.Л. и др. Жидкокристаллические пространственно-временные модуляторы света. // Известия АН СССР, сер. Физическая, 1988, т. 52, №2, с. 252 256.

121. Владимиров Ф.Л., Чайка А.Н. и др., Исследование модуляционных характеристик оптически управляемых транспарантов на основе структуры фотопроводник жидкий кристалл голографическими методами. // Оптический журнал, 2000, т. 67, № 8, с. 14-19.

122. Collings N., Vladimirov F.L. et al. Pixilated Liquid Crystal Light Valve for Neural Network Application. // Applied Optics, v. 38, № 29, 1999, p. 6184 6189.

123. Владимиров Ф.Л., Моричев И.Е. и др., Влияние параметров элементов на основные характеристики оптически управляемых транспарантов типа фотопроводник жидкий кристалл, Оптико-механическая промышленность, 1985, №5, с. 1-3.

124. N.A.Clark, S.T.Lagerwall. // Ferroelectrics, 59,25, 1984.

125. J.S.Patel, J.W.Goodby. // Optical Engineering. 1987, v.26, No 5, 373.

126. K.M.Johnson, M.A.Handschy, L.A.Pagano-Stauffer. // Optical Engineering, 1987, v.26, No. 5, 385.

127. L.A.Berestnev, V.G.Chigrinov,D.I.Dergachev, E.P.Pogidaev, J.Funfschilling, M.Schadt. // Liquid Crystals. 1989, v.5, No 4, 1171.

128. G.B.Cohen, R.Pogreb, K.Vinikur, D.Davidov. // Applied Optics. 1997, v.36, No 2, 455.

129. Владимиров Ф.Л., Моричев И.Е., Плетнева Н.И. Влияние температуры на временные характеристики структуры фотопроводник жидкий кристалл. // Журнал технической физики, 1984, т.54, №3, с. 657-659.