50-62

УДК 621.383
DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2021.1.50

РАДИОФОТОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ПРИХОДА

ОТРАЖЁННОГО РАДИОЛОКАЦИОННОГО СИГНАЛА

НА ОСНОВЕ ТАНДЕМНОЙ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ

О. Г. Морозов^1*, Г. А. Морозов¹, Г. И. Ильин¹,
И. И. Нуреев¹, А. Ж. Сахабутдинов¹, И. Н. Ростокин²,
А. А. Иванов¹, А. А. Лустина¹, Е. П. Денисенко¹, П. Е. Денисенко¹, В. Д. Андреев¹
¹Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ,
Российская Федерация, 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10
*Е-mail: OGMorozov@kai.ru
²Муромский институт им. В.К. Зворыкина,
филиал Владимирского государственного университета им. А.Г. и Н.Г. Столетовых
Российская Федерация, 602264, Муром, ул. Орловская, д. 23

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен новый, радиофотонный подход для измерения угла прихода (УП) радиолокационного микроволнового сигнала, отражённого от движущегося объекта. Для его обработки в оптическом диапазоне используется блок электрооптических модуляторов, который в отличие от известных решений выполнен на тандемных однопортовых амплитудном и фазовом модуляторах. Измеритель имеет очень простую структуру и невысокую стоимость, характеризуется широким диапазоном рабочих частот в десятки ГГц и имеет высокую надёжность работы, обусловленную простой процедурой калибровки и контроля температурных режимов элементов, тем более, если он изготовлен на базе интегральных фотонных схем. Экспериментальные результаты показывают, что измерение УП в диапазоне от 0 до π/2 возможно с погрешностью менее ±1,7 мрад при определении мощности информативной компоненты на частоте отражённого сигнала с погрешностью ± 10^-³.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

радиофотоника; радиолокация; угол прихода; тандемный амплитудно-фазовый модулятор; преобразование одночастотного лазерного излучения в двухчастотное с полным подавлением исходной несущей; интегральные фотонные схемы.

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ (pdf)

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Исследование выполнено при поддержке Минобрнауки РФ в рамках выполнения государственного задания КНИТУ-КАИ № 075-03-2020-051 (fzsu-2020-0020, программа «Фократ»).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.       Pan S., Zhang Y. Microwave Photonic Radars // Journal of Lightwave Technology. 2020. Vol. 38(19). Pp. 5450-5484.
2.       Yang C., Wang L. and Liu J. Photonic-Assisted Instantaneous Frequency Measurement System Based on a Scalable Structure // IEEE Photonics Journal. 2019. Vol. 11(3). Pp. 1-11.
3.     Il'In G.I., Morozov O.G. and Il'In A.G. Theory of symmetrical two-frequency signals and key aspects of its application // Proc. of SPIE. 2014. Vol. 9156. P. 91560M.
4.     External amplitude-phase modulation of laser radiation for generation of microwave frequency carriers and optical poly-harmonic signals: an overview/ O.G. Morozov, G.I. Il'in, G.A. Morozov et al. // Proc. of SPIE. 2016. Vol. 9807. P. 980711.
5.     Измерение мгновенной частоты микроволновых сигналов с использованием тандемной амплитудно-фазовой модуляции в оптическом диапазоне / О.Г. Морозов, И.И. Нуреев, А.Ж. Сахабутдинов и др. // Фотон-экспресс. 2019. № 5 (157). С. 16-24.
6.     Анализ погрешности измерения мгновенной частоты СВЧ-сигналов в бриллюэновских радиофотонных системах / И.И. Батыршин, О.Г. Морозов, А.А. Иванов и др. // Научно-технический вестник Поволжья. 2018. № 5. С. 102-104.
7.     Multiple frequencies analysis in tasks of FBG based instantaneous frequency measurements / A.A. Ivanov, A.J. Sakhabutdinov, O.G. Morozov et al. // Proc. of SPIE. 2018. Vol. 10774. P. 107740Y.
8.     Microwave photonic system for instantaneous frequency measurement based on principles of "frequency-amplitude" conversion in fiber Bragg grating and additional frequency separation / A.A. Ivanov, O.G. Morozov, V.A. Andreev et al. // Proc. of SPIE. 2017. Vol. 10342. P. 103421A.
9.     6–40 GHz photonic microwave Doppler frequency shift measurement based on polarization multiplexing modulation and I/Q balanced detection / B. Kang, Y. Fan, W. Wang et al. // Opt. Commun. 2020. Vol. 456. P. 124579.
10.      Biernacki P.D., Ward A., Nichols L.T., and Esman R.D. Microwave phase detection for angle of arrival detection using a 4-channel optical downconverter // International Topical Meeting on Microwave Photonics. 1998. Pp. 137–140.
11.      Photonic approach to the measurement of time-difference-of-arrival and angle-of-arrival of a microwave signal / X. Zou, W. Li, W. Pan et al. // Opt. Lett. 2012. Vol. 37(4). Pp. 755–757.
12.       Angle-of-arrival measurement of a microwave signal using parallel optical delay detector / Z. Cao, H.P.A. van den Boom, R. Lu et al. // IEEE Photonics Technol. Lett. 2013. Vol. 25(19). Pp. 1932–1935.
13.      Huang C., Chen H., and Chan E.H.W. Simple photonics-based system for Doppler frequency shift and angle of arrival measurement // Optics Express. 2020. Vol. 28(9). Pp. 14028-14037.
14.      Choe J.Y. Defense RF systems: future needs, requirements, and opportunities for photonics // International Topical Meeting on Microwave Photonics. 2005. Pp. 307–310.
15.      Многоканальный радиофотонный приемный тракт / С.М. Конторов, А.В. Шипулин, Ф. Кюпперс и др.// Фотоника. 2019. Т. 13. № 6. С. 584-593.
16.       Chen H. and Chan E.H.W. Angle of arrival measurement system using double RF modulation technique // IEEE Photonics J. 2019. Vol. 11(1). Pp. 1-10.

Для цитирования: Морозов О. Г., Морозов Г. А., Ильин Г. И., Нуреев И. И., Сахабутдинов А. Ж., Ростокин И. Н., Иванов А. А., Лустина А. А., Денисенко Е. П., Денисенко П. Е., Андреев В. Д. Радиофотонный метод определения угла прихода отражённого радиолокационного сигнала на основе тандемной амплитудно-фазовой модуляции // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2021. № 1 (49). С. 50-62. DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2021.1.50