Устройства аналоговых фотонных сетей в аппаратуре АФАР тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

На правах рукописи

Зайцев Дмитрий Феоктистович

Устройства аналоговых фотонных сетей в аппаратуре АФАР

Специальность 01.04.03. Радиофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005 г.

Работа выполнена в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете) на кафедре теоретических основ оптоэлектроники.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

член - корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор,

лауреат Государственных премий Л. Д. Бахрах

член - корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Г. М. Чернявский

доктор физико-математических наук,

доцент

И. С. Тарасов

Московский авиационный институт (государственный технический университет)

Защита состоится 28 марта 2005 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д212.131.01 в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете) по адресу: Москва, пр. Вернадского, д. 78. С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МИРЭА. Автореферат разослан Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.131.01, доктор технических наук, доцент

Куликов Г. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. АФАР перспективны для решения новых задач радиолокации. Но традиционная радиоэлектронная аппаратура, в силу присущих ей ограничений, не может обеспечить полноценное функ -ционирование широкополосных и особенно сверхширокополосных (СШП) антенных решеток из-за относительно узкой рабочей полосы пропускания, значительной дисперсионности, высоких частотно-зависимых потерь и не -достаточной стабильности, а также проблем внутренней электромагнитной совместимости (ЭМС), устойчивости к электромагнитным импульсам (ЭМИ), высокой стоимости и неудовлетворительных массогабаритных параметров. Это, прежде всего, относится к радиочастотным линиям передачи сигналов, линиям задержки и фазовращателям.

Поэтому закономерен переход от радиочастотных к оптическим мето -дам формирования, обработки, передачи и распределения СШП сигналов. Аппаратура, реализующая эти методы, отличается практической безинер -ционностью, сверхвысокой широкополосностью, помехоустойчивостью и высокой стабильностью, а также имеет малую массу и габариты.

Отражением этой новой реальности стало появление в начале 9 0-х годов в США термина «Аналоговая фотоника» (АФ), принятие программ развития АФ для аппаратуры АФАР и создание специальных научно -исследовательских и научно - производственных центров.

Аналоговая фотоника*реализует в оптическом диапазоне физические методы синтеза, передачи, распределения, управления, преобразования, обработки, автоматическогорегулирования аналоговыхрадиочастотных сигналов**.

АФ позволяет получить качественно новый уровень характеристик АФАР, так как, применительно к радиолокации, аналоговые оптические методы по ряду причин оказываются более эффективными, чем цифровые, ввиду того, что радиолокационные сигналы, отраженные от цели, являют -ся аналоговыми и требования к скорости их преобразования в цифровые и обработки, при увеличении объема информации от цели, (например, для СШП АФАР), могут оказаться не выполнимыми. В качестве элементной базы аналоговой фотоники используются аналоговые оптоэлектронные

* - Другие названия, встречающиеся в литературе - «радиочастотная фотоника» или «микроволновая фотоника».

** - Под аналоговыми сигналами понимается сигналы одновременно удовлетворяющие двум условиям: а) они должны соотносится с каким либо наблюдаемым и (или) измеряемым процессом по аналогии; б) они описываются непрерывной функцией (т. е. между двумя отдельными значениями которых существует бесконечное множество других значений). Словарь новых слов русского языка 1950- 1980 гг., Изд. «Дмитрий Булавин», СПб., 1995 г., 877 с.

оптические дискретные и интегральные приборы и устройства. Систем -ная база аналоговой фотоники - это комплекс устройств и систем в виде оптических интегральных схем, в том числе и аналоговых оптических процессоров с голографической памятью, объединенный аналоговыми ВОЛС в аналоговую фотонную сеть и выполняющий функции аппаратуры АФАР нового поколения (АФС). Термин «АФ» характеризует новое направление в проектировании РЛС с ФАР и АФАР, заключающееся в комплексном применении аналоговых оптических методов практически во всех системах и подсистемах аппаратуры радиолокационных станций. АФ, возможно совместно с цифровой фотоникой, в перспективе может вытеснить радиоэлектронные и радиотехнические устройства, за исклю -чением антенных решеток, из аппаратуры РЛС с АФАР. Составляющие АФ можно условно отнести по принадлежности к четырем основным группам: оптоэлектроника, интегральная оптика, аналоговые оптические процессоры и аналоговые волоконно - оптические линии связи (АВОЛС), образующие АФС. Различные части АФС выполняют функции разводки фазостабильных сигналов для контроля фазового фронта антенного полотна, разводки опорных и гетеродинных сигналов, передачи принятых антенной сигналов малой мощности, трансляции мощных сигналов на пе -редачу к антенным модулям либо непосредственно на антенные излучате -ли, снабжения антенных модулей энергией, осуществления связи между подсистемами, отдельными блоками, устройствами и элементами, упра -вления и. т. д. АФ может обеспечить наиболее эффективное, а для СШП сверхкороткоимпульных (СКИ) АФАР с высокой скоростью сканирования и безальтернативное, выполнение практически всех функций современного аппаратного комплекса [18]. В последние годы широкополосные АФАР начали активно использоваться для связи (в том числе коммерческой), для контроля и мониторинга экологической и радиационной обстановки над АЭС и другими объектами, загрязнений водных поверхностей нефтепро -дуктами и других целей. Применение АФ в этих системах также дает значительный технический и экономический эффект.

Таким образом, АФ совместно с нанотехнологией является одной из ключевых технологий, определяющей уровень развития страны. В России успешно развиваются отдельные составляющие АФ, в том числе гетероструктуры (Ж.И.Алферов и др.). Гетеролазеры, в которых происхо -дит непосредственное эффективное преобразование электрической энер -гии в лазерное излучение большой мощности, и другие приборы квантовой электроники, созданные на основе гетероструктр, благодаря сверхвысоко -му быстродействию и широкополосности, а также высокому КПД и долговечности, являются основой элементной базы современной АФ.

Не менее актуальна задача разработки аналитического аппарата для расчета и моделирования характеристик устройств и систем АФ.

Например, некоторые теоретические задачи расчета стабильности фазирования систем передачи и распределения СВЧ сигналов по аналога -вым ВОЛС (АВОЛС), направленные на повышение точности поддержания фазового фронта антенных решеток и точности синхронизации аппарату -\ ры АФАР, недостаточно исследованы или вообще не разработаны.

Применение непосредственно модулируемых гетеролазеров в фазоста -бильных ВОЛС связано со значительным влиянием температурного дрей -фа огибающей оптического сигнала на временную задержку, фазовую и амплитудную стабильность аппаратуры, что приводит, например, к ошиб -кам фазирования АФАР на основе АФ. Качество практически любой сие -темы АФ определяется отношением сигнал/шум на ее выходе. При этом, большое значение имеют шумовые характеристики фотоприемников и их предусилителей. От точности фазовой и временной синхронизации разне -сенных АФАР напрямую зависят точность и разрешение бистатических РЛС, радиолокационных комплексов и радиоастрономических многопо -зиционных систем. Благодаря сравнительно высокой стабильности и широкополосности ОВ, удается проектировать и реализовывать высоко -стабильные системы синхронизации на основе АФ, однако для прецизи -онной синхронизации (менее 1° фазы) таких систем этого оказывается недостаточно. Поэтому существует потребность в разработке новых методов уменьшения фазового дрейфа при передаче СВЧ сигналов синхронизации по АВОЛС.

Эффективная работа любой антенной решетки и аппаратуры пре -образования и обработки радиолокационных сигналов невозможна без контроля фазирования антенного полотна и фазостабильных разводок опорного и гетеродинного сигналов. Системы для контроля точности фазирования антенного полотна антенных решеток и разводки опорных и гетеродинных сигналов по потребителям (например, синхронизации АЦП систем адаптации антенных решеток) на основе АФ могут оказаться эффе -ктивным способом поддержания рабочих характеристик крупноапертур -ных ФАР и АФАР. Важную роль в реализации АФАР СКИ играет также возможность сверхширокополосной передачи и разводки СКИ без значительных амплитудно-фазовых дрейфов и искажений. Здесь приме -нение фотонных сетей является безальтернативным, обеспечивая полосу пропускания порядка декады и хорошую температурную стабильность.

Целью работы является исследование основных характеристик и развитие методов расчета, анализа и оптимизации устройств и систем АФС для аппаратуры АФАР.

В соответствии с этой целью в настоящей работе проведены:

- теоретические исследования основных характеристик элементов и подсистем фотоники для АФАР и созданы аналитические методы для их расчета;

- экспериментальные исследования составляющих фазовой нестабильности ключевой характеристики систем волоконно -оптических многоканальных разводок АФАР (ВОМР АФАР).

Методы исследований. При проведении теоретических исследований использован математический аппарат решения дифференциальных урав -нений второго порядка, методы математической статистики, методы статистической радиофизики и теории анализа линейных цепей и сигна -лов. В экспериментальных исследованиях составных частей и системы в целом применены оптические и радиофизические методы с использова -нием серийных, аттестованных приборов. Обработка данных и математическое моделирование проходило с использованием ЭВМ.

Научная новизна результатов исследований заключается в:

1. Разработке метода расчета фазовых дрейфов и точности необходимой термостабилизации гетеролазеров при непосредственной СВЧ модуляции, применяемых в качестве передатчиков в системах АФС сигналов АФАР. Впервые получены аналитические выражения для расчета температурного дрейфа ФЧХ, АЧХ и временной задержки сигнала в InGaAsP лазерах [1-5].

2. Разработке и комплексном экспериментальном исследовании макетов фрагментов фазостабильных ВОМР узкополосных и СШП сигналов, подтверждающем оптимальность применения АФ в АФАР СКИ [10,15,16].

3. Разработке нового много частотного подхода к решению актуальной проблемы стабилизации фазы ВЧ сигнала, передаваемого по АВОЛС для систем прецизионной фазовой синхронизации, который может быть при -менен и для других аналоговых линий. В соответствии с этим разработаны структурные схемы систем с многочастотной фазовой стабилизацией [14].

4. В исследовании и оптимизации шумовых характеристик широкопо -лосных фотоприемных устройств (ФПУ) для приема ВЧ и СВЧ сигналов и теоретическом обосновании возможности усиления сигнала в АВОЛС без оптических усилителей [7- 9]. Автором впервые получены аналити -ческие выражения для оптимизации по шумам предусилителей для ФПУ на биполярных сверхвысокочастотных транзисторах (СВЧ БТ) с учетом зависимости граничной частоты усиления по току в схеме с общим эмиттером (ОЭ) от тока эмиттера [8].

Практическая значимость работы состоит в том, что разработан -ные с использованием предлагаемого автором метода, широкополосные, оптимизированные по шумам ФПУ аналоговых СВЧ сигналов были

внедрены в разработках РТИ им. акад. А. Л. Минца. Благодаря этому удалось поднять отношение сигнал /шум на выходах широкополосных ФПУ почти на порядок, что явилось одним из основных факторов, способ -ствующих реализации первого в СССР интегрально - оптического аналогово - цифрового преобразователя, значительно превышающего быстродействие электронных АЦП для аппаратуры ФАР [9,11].

Метод расчета фазового дрейфа и необходимой точности систем термостабилизации полупроводниковых гетеролазеров, а также оптимизации шумовых характеристик предусилителей ФПУ использован автором при разработке широкополосной АВОЛС для кабельной волоконно - оптической сети ВГРТК г. Москва.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование нового многочастотного метода и устройств на его основе для фазостабильной передачи по АВОЛС ВЧ и СВЧ сигналов фазовой синхронизации АФАР по одному стандартному одномодовому ОВ.

2. Метод расчета амплитудного, фазового и временного температурного дрейфа огибающей оптического сигнала InGaAsP гетеролазеров при непосредственной ВЧ и СВЧ модуляции.

3. Температурный дрейф фазы, амплитуды и времени задержки ВЧ и СВЧ огибающей оптического излучения гетеролазеров определяется темпе -ратурными зависимостями времени жизни электронов т„ (Т), фотонов Тр(Т), плотности просветления N,(1) в активной области и температурно — режимной зависимостью тока утечки из их активной области, опре -деляемой коэффициентом К(1,Т).

4. Методы расчета шумовых характеристик, чувствительности и оптими -зации по шумам и широкополосных ФПУ СВЧ, цифровых сигналов на основе нового параметра А, инвариантного току эмиттера БТ.

5. Расширение частотного диапазона применимости метода оптимизации по шумам и повышение его точности посредством учета режимо -частотных зависимостей входных СВЧ БТ.

6. Разработка фрагментов нескольких вариантов ВОМР сигналов АФАР и результаты их анализа и комплексного экспериментального исследо -вания, подтверждающего возможность эффективного применения АФ в фазостабильных сетях, как в узкополосных, так и в СШП АФАР с полосой до декады и более.

7. Обоснование возможности усиления радиочастотного широкополое -ного сигнала в АВОЛС без оптических или электронных усилителей.

Личный вклад автора Все основные научные результаты диссерта -ционной работы получены автором лично. В том числе сформулированы

конкретные исследовательские задачи. Автор разработал проблему фазо -стабильности АВОЛС в целом, методы и методики исследования, синтезировал конкретные способы, устройства и системы, осуществлял научное руководство и проводил экспериментальные исследования и проверку теоретических результатов и их анализ [1-17], а также расчеты и модели -рование. Участвовал в совместных научных исследованиях и разработках, в том числе по актуальным темам в инициативном порядке. В работе час -тично использовались материалы НИР и ОКР, где автор был научным ру -ководителем, ответственным исполнителем и главным конструктором.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертации

докладывались на конференциях, совещаниях, семинарах и симпозиумах;

На Всесоюзном совещании по применению оптоэлектроники: 1983 г., г. Черкассы;

на IV, V Всесоюзных конференциях «Волоконно - оптические системы передачи информации»: 1984 и 1988 г., Москва;

на конференции «Радиофизическая информатика», 1990 г., Москва;

на Всесоюзной конференции «Проблемы измерительной техники в волоконной оптике», 1991 г., Нижний Новгород;

на международной конференции «Нейронные сети, моделирование с воспроизведением и изучение», 1993 г., г. Чикаго, США;

на X международной семинаре «Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот», 2002 г., г. Фрязино;

на научно - техническом симпозиуме «Электронное управление лучом в бортовых радиолокационных комплексах», 2002 г., г. Рязань;

на 52 - й научно - технической конференции МИРЭА, 2003 г., Москва.

Основные результаты диссертации также экспериментально апробиро -вались в процессе испытаний действующих макетов и опытных образцов. В том числе:

- в составе макета первого в СССР интегрально - оптического АЦП для ФАР (РТИ АН СССР г.Москва);

- в составе опытного образца аппаратуры для широкополосной аналоговой волоконно — оптической сети (ВГРТК) г. Москва;

- в макетах ВОМР СВЧ сигналов для АФАР и СШПВОМР СВЧ сигналов для СШП АФАР, а также в макете для исследования температурных дрейфов гетеролазеров при непосредственной СВЧ модуляции (ЗАО Центр - ВОСПИ);

Публикации. По теме диссертации общее число публикаций - 35, в том числе тезисов докладов - 17, научных статей - 15, препринт - 1, авторское свидетельство на изобретение и патент на изобретение. Результаты диссертации использованы в 14 отчетах НИР и НИОКР.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, заключения, списка литературы и приложения. Объем диссертации 194 стр. текста, 5 таблиц, 53 рисунка и приложение.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается цель и актуальность работы, дается определение понятия аналоговая фотоника (АФ), обсуждается состояние исследований в области АФ и ее составляющих, в том числе АФС, излага -ются основные направления исследований, приведенных в диссертации.

В первой главе проведено комплексное исследование факторов фазовой нестабильности в ВОМР ВЧ и СВЧ сигналов АФАР. Дана оценка основных источников и факторов нестабильности таких ВОЛС.

Как показали теоретические и экспериментальные исследования, суммарная фазовая ошибка (нестабильность) на выходе канала АВОЛС состоит из следующих основных составляющих [15]:

Дер i = (Дф2 1 +Дф2 2 +Аф2 з +Дф2 4 +Дф2 5 +Дф2 6 + Дф2 7)I/2 (1)

где: Дф2 1_7 - среднеквадратичные значение нестабильности: Дф21 - за счет изменения температуры оптического волокна;Дф22 - из-за изменения механической аксиальной нагрузки оптического волокна, Дф2э - за счет изменения температуры лазера, Дф24- за счет изменения Я. лазера, Дф25 - из-за поляризационной

чувствительности одномодового ОВ, Дф2б - за счет фазовых нестабильностей электронных компонент, Дф27 - из-за фазовых флуктуаций (шума) на выходе ВОЛС.

Рассмотрен каждый из этих факторов и оценен их реальный вклад в общую фазовую нестабильность.

1. Самый большой вклад для ВОЛС значительной протяженности вносит нестабильность из-за изменения температуры оптического волокна, рассчитываемая по формуле (Forrest, 1982).

2. Значительно меньший вклад вносит нестабильность Дф2 за счет измене -ния механических нагрузок, рассчитываемая по формулам (Шаталов Ф. А., 89, Saradan, 95).

3. Нестабильность Дф3 за счет изменений температуры InGaAsP гетерола -зеров в относительно коротких ВОЛС может вносить, сравнимый с вклад в общую нестабильность. Ее значение находится по формулам Гл.2.

4. Дф4 - нестабильность из-за изменения длины волны излучения лазера. Для стандартных одномодовых О В и лазеров с К =1,3 мкм она

вносит, по сравнению с предыдущими, значительно меньший вклад и находится из известного соотношения ( Шереметьев А. Г., 91).

5. Нестабильность за счет поляризационной чувствительности в одномодовом ОВ - Дф 5.

Она возникает из-за не идеальности геометрии ОВ, что приводит к раз -личной скорости распространения двух поляризационных составляющих мод, так называемой поляризационной модовой дисперсии (PMD)*, имею -щей размерность пс/км1Я. При изменениях геометрии ОВ в оптической линии (от различных воздействий), возникает перераспределение энергии сигнала между медленной и быстрой поляризационной составляющей, т. е. изменяется задержка (фаза) сигнала. Еще один эффект в ОВ - это поляризационная зависимость потерь (PDL), имеющая ту же причину возникновения. Чтобы исключить возможность появления этих эффектов, желательно применять, сохраняющие поляризацию, ОВ с эллиптической серцевиной. Несмотря на нерегулярный характер, современная технология ' позволяет получать их вклад, меньший, чем предыдущие.

6. Нестабильность за счет фазовых нестабильностей электронных компонент -

Этот вид нестабильностей является неотъемлемой составляющей всех электронных систем, для которых фаза сигнала является информативной величиной. Особенно сильно этот вид нестабильности проявляется при работе систем АРУ и автоматической стабилизации мощности. Пути ее уменьшения до приемлемого уровня - элементный и системный, т. е. вы -бор компонент с малым температурным и временным фазовым дрейфом и схемотехнические решения, способствующие компенсации фазовых дрей -фов устройств и систем в целом. Применяя оба эти подхода при проекти -ровании электронных и оптоэлектронных блоков системы разводки опор -ных сигналов, можно снизить суммарную величину нестабильности до требуемого уровня. Следовательно, основным источником фазового дрей -фа для относительно длинных АВОЛС разводки опорных сигналов явля -ется температурный дрейф фазы в ОВ, а для относительно коротких ВОЛС, работающих на СВЧ, - гетеролазер (без температурной стабилиза -ции) и электронные усилители.

Существенное влияние на качество сигнала оказывают и быстрые изменения фазы - фазовый шум.

7. Нестабильность за счет фазовых флуктуации (фазовый шум ) - Д(р7. Данная нестабильность зависит от отношения сигнал / шум на выходе ВОЛС. Для случая белого некоррелированного шума с нормальным рас -пределением при больших значениях отношениях сигнал / шум по Крите -рию За среднеквадратичное значение фазового шума можно записать[15]:

* - Поляризационная модовая дисперсия, в кн. P.P. Убайдулаев, Волоконно -оптические сети, М, Эко-Трепдз, 2000 г., 270 с.

где: (с/ш) - отношение сигнал шум в дБ, rad - значение радиана в угловых градусах. Например: при отношении сигнал / шум 40 дБ, среднеквадратичное значе -ние фазового шума 1,72 град, фазы т. е. эту составляющую фазовой неста -бильности также необходимо учитывать при разработке системы АФС. Для таких систем определяющими отношение сигнал/шум являются полу -проводниковые лазеры, а также фотоприемники и предусилители. Совре -менные гетеролазеры имеют отношение сигнал/шум 140 — 165 дБ/Гц. Из-за наличия оптической обратной связи возможно недопустимое падение от -ношения сигнал/шум на выходе лазера. Для предотвращения этого эффек -та обычно используют оптические изоляторы и особые (АС/АРС - angle polished) оптические соединители. Уменьшение уровня избыточного шума предусилителей ФПУ достигается, как улучшением шумовых характерис -тик фотодиодов, так и оптимизацией по шумам входных каскадов [7-11].

Следовательно, существует не менее семи основных факторов фазовой нестабильности в ВОМР. Фазовый дрейф в гетеролазерах и других элементах ВОЛ С, ввиду относительно малой длинны линий ВОМР, ста -новится соизмеримым с фазовым дрейфом в ОВ. Хорошая стабильность современных фотодетекторов позволяет, как правило, работать на доверии по фазе, т. е. можно считать, что вероятность превышения фазовой ошибки за рабочий цикл устройства пренебрежимо мала. Для расчета любых фазо -метрических систем, в том числе и аппаратуры АФАР, полезным является применение удобных для практического использования методов прямого пересчета уровня шума в среднеквадратичное значение фазовых флуктуа -ций. По предложенной автором формуле (2), для случая белого некоррели -рованного шума с нормальным распределением, при больших известных значениях отношения сигнал / шум, можно сразу получить среднеквадра -тичное значение фазового шума в градусах фазы по критерию Зет.

Во второй главе на основе теоретических исследований основных температурно - режимных зависимостей процессов в гетеролазерах при малосигнальной модуляции в широком частотном диапазоне найдены закономерности их амплитудного и фазового дрейфа. Решена задача ана -литического расчета фазового, амплигудного и временного дрейфа моду -лирующего сигнала на выходе гетеролазеров и проведена его эксперимен -тальная проверка. Даны рекомендации по оптимизации режима работы гетеролазеров с целью уменьшения их фазового и временного дрейфа.

В настоящее время серийные InGaAsP лазеры на X = 1,3 и 1,5 мкм имеют более высокую температурную чувствительность, чем GaAlAs лазеры на X = 0,85 мкм. Предлагаемый аналитический метод расчета тем -пературного дрейфа амплитудно - частотных и фазо - частотных характе -

ристик (АЧХ и ФЧХ) гетеролазеров для лианеризованной системы скоро -стных уравнений и высокочастотной модуляции малым сигналом при стационарной плотности фотонов в активной области. Введено понятие «эффективного» тока через активную область гетеролазера. В результате анализа температурных и концентрационных зависимостей параметров, ответственных за дрейф АЧХ и ФЧХ и аппроксимации самых значите -льных из них линейными или экспоненциальными функциями, найдены формулы для их приближенного вычисления [2,3]. С учетом температур -ных зависимостей времени жизни электронов т„(Т), фотонов тр(Т) и плот -ности просветления активной области Н (Т), а также температурной и концентрационной зависимости коэффициента «эффективного» тока К (1,Т), получено выражение для плотности фотонов в активной области лазера как функции температуры и концентрации:

50(1Д) « -1/ 2е + {(1/2е)2 + тр(Т) [ 1ГК (1,Т) / еУ- N. (Т) / тп (Т)]/е}1/2 (3)

На его основании получены формулы для расчета температурного дрейфа одномодовых гетеролазеров при непосредственной высокочастотной модуляции без оптической обратной связи [8, 10]:

| А( ш,1,Т) |« [ 8о (Т) тп(Т) + е ] 80(1,Т) /СШ, (4)

ф(ю,1,Т) *- агссоз{{[ео(Т)т„(Т) +а]8„(1,Т)- ю2[тр(Т)тп (Т) (1+ е80(1,Т))]}/СШ}

(5)

где: С = ю2 {тр(Т) 8„(1,Т) [&,(Т) т„(Т) + е] + тр (Т) + тп(Т)г 80(1,Т)}2 + + {[ёо(Т) т„(Т) + е] 8„(1,Т) - со2 [т„(Т) тр(Т) (1 + е8(1,Т))]}2 ;

&>(Т) - усиление; тп(Т) - время жизни электронов; г р (Т) - время жизни фотонов; I -ток смещения; Г - коэффициент перекрытия; е - коэффициент нелинейного усиления; частота модуляции со = 2 и £ Б0 - плотность фотонов в активной области, 80(1,Т) = -1/2е + + {(1/ 2е)2 + т Р(Т) * [1ГК(1,Т) / еУ - Ы, (Т) / т „ (Т)] / е}'л ; К (1,Т) - коэффициент термочувствительности тока утечки - К (1,Т) -I- к1 (1/1^)'' * ехр (ДТ/ Тз); 1ц -пороговый ток; Г^С Т) - плотность носителей для просветления активной области, зависящая от температуры - Щ Т) = N10 * ехр ( Д Т/ Т2 ); N10 - плотность просветления активной области.

Для проверки полученных формул использованы данные на 1пОаЛзР лазеры К24 с малыми величинами паразитных элементов, имеющие широкий частотный диапазон непосредственной модуляции, а также экспериментальные графики их АЧХ при разных температурах [1-3]. Временной дрейф Дт выражается через фазовый с помощью формулы: Ат » - ф (со,1,Т) / 360 Г, где: Г - частота модуляции. (6)

Следовательно, временная задержка сигнала зависит как от частоты мо -

дуляции, так и от режима работы гетеролазера и его температуры. В случае импульсной модуляции это приводит к тому, что каждая спектральная со -ставляющая импульсного сигнала будет иметь свою зависимость задерж -ки от этих трех параметров. Поэтому, при передаче СКИ, имеющих широ -кий частотный спектр, необходимо учитывать зависимости искажения формы и изменения длительности передаваемых импульсов. На рис.1 приводятся экспериментальные графики АЧХ InGaAsP лазера К24 на X =

1,3 мкм при различных токах смещения и температуре, практически совпадающие со значениями АЧХ, рассчитанными по формуле (4).

Рис. 1. АЧХ лазера К24 при температуре +20 и - 60°С (292 и 213 К). Для +20°С: 1 - при I / Ilh = 1,4; 2 - при 2; 3 - при 3,3; 4 - при 5,2. Для - 60°С: 1 -при I / Ith = 1,3; 2 - при 2,9, 3 - при 5,7; 4 - при 20. Экспериментальные графики обозначены маркерами. Теоретические кривые получены по формуле (4).

Рис. 2. Фазовая поверхность ф(со,Т) для лазера К24. Ток I = 70 мА По оси X - частота ГГц, по У - фаза в град, фазы, по % - температура К.

На рис.2 и 3 приводятся 3-х мерные фазовая и амплитудная поверхности ф(ю,Т) и А(ю,Т) как функции частоты и температуры для лазера К24 при токе смещения I = 70 мА, рассчитанные по формулам (4) и (5). Было про -

но экспериментальное исследование температурного дрейфа отечествен -ных лазеров в передающих оптических модулях ПОМ-21 на частотах

/ . 1К24.

Ток I = 70 мА. По оси Х-частота ГГц, поУ- фаза в град, фазы, по оси Ъ - температура К.

0,15, 0,5 и 1 ГГц в температурном диапазоне + 5...+ 50 °С. Для измерения внутренней температуры лазеров использовались прокалиброванные в термокамере терморезисторы, входящие в состав ПОМ. Скорость темпе -ратурного фазового дрейфа образцов лазеров ПОМ-21 примерно в 1,5 раза выше, чем К24. Более крутой спад фазовой характеристики при повышен -ной температуре связан, по - видимому, с большим уровнем утечек при повышении температуры, т. е. К(1,Т) ближе к своей нижней границе 0,6.

Установлено, что фазовый угол между модулирующим лазер сигналом и огибающей оптического излучения незначительно изменяется с увеличе -нием частоты модуляции вплоть до частот 0,5 при фиксированном токе смещения, а влияние тока смещения I на фазовый угол незначительно.

Для уменьшения зависимости фазы от температуры в пределах до 0,5 необходимо уменьшать е, т. е. для построения фазостабильных ПОМ нужны лазеры с наибольшей добротностью "квазирезонансного контура". Изменение частоты модуляции, тока смещения и температуры для изме -нения неравнозначно, скорость фазового дрейфа сильно зависит от начальной температуры, т. е. цена в градусах фазы изменения на 1 К при начальной температуре 293К оказывается в несколько раз более высокой, чем при 213 К. Требования по точности термостабилизации для охлажденных ПОМ снижаются с уменьшением их температуры, особенно при значительном превышении тока смещения над пороговым током. Для фазостабильных ПОМ нужно глубокое охлаждение и повы -шение отношения (при условии малой оптической обратной связи).

Сопоставление теоретических и экспериментальных зависимостей дает

оценку ошибки предлагаемой теории при температуре 293 и 213 К в опре -делении частоты резонанса для нескольких значений тока смещения лазера не более 10 и 20 %, амплитуды сигнала в пике резонанса 1 и 2 дБ, т. е. 10 и 15 % соответственно, что применимо для инженерных расчетов в широком частотном (десятки ГГц) и температурном (ДТ = 130 К) диапазонах. Дальнейшее повышение точности метода может быть достигнуто, если учитывать температурные зависимости большего количества параметров лазерных структур и влияние паразитных элементов их электрических схем. Метод может быть применен при проектировании устройств термо -стабилизации ПОМ аналоговых систем фазовой синхронизации, а также при формировании объективных требований к их микрохолодильникам.

В третьей главе исследованы шумовые характеристики предусили -телей ФПУ для ВЧ и СВЧ сигналов ФАР и приведены результаты экспериментального исследования фотоприемников с оптимизированными входными каскадами на биполярных транзисторах и противошумовой коррекцией. Проведен анализ основных факторов, влияющих на коэф -фициент передачи аналоговых ВОЛС. Для решения задачи расчета шумовых характеристик, пороговой чувствительности ФПУ в широком частотном диапазоне в явном виде и оптимизации по этим характе -ристикам, введен новый параметр усилительного качества биполярного транзистора А, инвариантный току эмиттера: А = f т * гэ S const, где fT -граничная частота, - сопротивление эмиттера. Получено новое выраже -ние для энергетического спектра шума на выходе корректора ФПУ:

ЛГ„

2e/.Z'

+

(ikTr,

, 2аДЛуУ. | /У,' , , ^ 2е1*А*

4kTZ*

Roa

где Rao" 1/Goc.

еЫг /L (kT^yD1

(7)

где: 1э- ток эмиттера, частота, X - общий коэффициент усиления, Гб - сопротивление базы транзистора, Р- коэффициент усиления по току, О =А2+15 Го2, Кос - сопротивление обратной связи, е - заряд электрона, к - постоянная Больцмана, Т - температура.

Из 7 получено выражение для среднеквадратичного напряжения шума на выходе корректора в полосе частот Т7 [7,9]: 2, 4гл*е1шРг* ,

TI шт.

" ROD ЯЫХ

s>

2 (кТ)' (2яС) 'F'Z' 2(kTyi2nC)WFtZi 3 el, beIJL1

+

2(kT)%r6*F'Z* i 5 еЛ44

3eItAR0a

Из 8 видно, что с расширением полосы пропускания общий шум на вы -ходе корректора возрастает как F3+Fs. Так как шум резко уменьшается с увеличением А = far,, то для работы во входных каскадах ФПУ необхо -димо выбирать транзисторы, у которых величина fa, максимальна, а соп -ротивление базы минимально, причем при равных fa предпочтение надо отдавать тому транзистору, у которого частота fa измерена при меньшем 1Э, т. е. А можно назвать параметром высокочастотного усилительного качества транзистора. В 8 можно учесть шум из-за последовательного сопротивления фотодиода Яд суммировав его с г8. Полный эквивалентный шумовой ток с учетом членов, не зависящих от тока эмиттера равен:

V=2F [е 130/р +2 кТ/Roc] +2F J{ [2 г/ е/„/Д A2+FV)] + +[2{ kT)2rt/3eI,<,A2R0C] +[2кТгь(2яС)2/ЗШ кТ)\ 2яС)2/Зе130]} + (9) +2F5гь кТ{[ кТ/5е1)0 А2] +[ кТ( 2яС)2/5е130] +[ r,/(A2+F2rb2)}/A2.

При условии равенства первой производной по I, нулю, получен оптимальный по шумам ток эмиттера 130, при котором средний квадрат шумового тока минимален.

1,0. = К, кТ(0)1/2 { (2яС F)2/3 +К2 + К3+К<}1/2 (10)

е

где:К,= {(А2+Р3гь2)/(А2+ЗР2гь2)}ш; К2= (2тсС)2 F4гь2/SA4; К3= F'r^/SA4; К4= 2 F2п/ЗА2 R„; А = fir,; F - полоса частот; А - постоянная Больцмана; Т- тем -пература; /? - статический коэффициент передачи; С - емкость на входе предусилителя; е - заряд электрона; г«- сопротивление базы; г, - сопротивление эмиттера.

Формула 10 с точностью до коэффициентов Кг -К4 аналогична известной формуле С. Персоника. На относительно низких частотах значения опти -мальных токов эмиттера практически совпадают. На относительно высо -ких частотах эти коэффициенты существенно влияют назначения 1э0,т. к. они зависят от частоты. Слагаемое К2 характеризует смещение 1,0 из-за уменьшения крутизны транзистора с ростом частоты, - смещение /,„ из-за уменьшения активной составляющей входного сопротивления транзис -тора на высоких частотах и К4- смещение 1}а из-за влияния ОС в транс -импедансных усилителях. 1эо увеличивается с увеличением сопротивления базы транзистора, а на относительно высоких частотах пропорционален^. При оптимизации предусилителей с повышенным входным импедансом можно пренебречь слагаемым К4. Пороговая чувствительность аналогового ФПУ:

Р„=[ I?]I/2/S; (И)

где: I2 рассчитывается по формуле (10), 5- токовая чувствительность p - i - n фотодиода.

Из сравнения результатов следует, что новый метод позволяет расширить частотный диапазон, в котором расчет шумовых характеристик ФПУ дает достаточную для практических применений точность (20%) до частот по -

рядка 2 ГГц. Формулы 9 и 10 проверялись на макетах ФПУ с предусили -телями с противошумовой коррекцией, входные каскады которых были собраны по каскадной схеме ОЭ-ОБ. Оптимальные токи эмиттера по ста -рому и новому методу расчета различаются почти в 3 раза. Эксперимен -тально установлено, что выигрыш составляет примерно от 2,9 до 4 дБ и возрастает с расширением частотного диапазона. В системах с автомати -ческой регистрацией сигнала это приведет к снижению числа ошибок в определении сигнала на фоне шумов примерно на порядок. Рассмотрены вопросы оптимизации шумовых характеристик предусилителей ФПУ для приема цифровых оптических сигналов после АЦП. Для случая поступ -ления на их вход квазипрямоугольных оптических импульсов и колоколообразньгх выходных сигналов получены выражения для энергетического спектра шума и эквивалентного среднеквадратичного шумового тока, приведенного к входу:

(12)

где: В - скорость передачи информации (бит/с), Ь, 1з - весовые интегральные функции, введенные С. Персоником, характеризующие вклад каждой частотной области спектра шума в зависимости от суммарных искажений формы принимаемых оптических импу -льсов (степени их интегрирования) в тракте фотоприемного устройства, т. е. от вида его сквозной АЧХ, Н'.ы„ Н\х - функции трансформации формы выходных и входных импульсов соответственно. новая весовая интегральная функция, введенная автором для описания вклада наиболее высокочастотной части спектра шума ФПУ:

(13)

Анализ 12 позволяет сделать вывод, что с увеличением скорости передачи шум ФПУ с предусилителем на биполярных транзисторах возрастает про -порционально В'+ХВ5, где А- весовой коэффициент, а не В , как в станда -ртных формулах. Для типовых каскадных схем предусилителей Хприни -мает значения от 10 "18 до 10 "п, т. е. добавка шума от 15 до 300%. Шум резко уменьшается с увеличением параметра А, на высоких скоростях передачи шум сильно зависит от и возрастает пропорционально Гв1^ где {у- весовой коэффициент). Шум Ид учитывается добавлением его кт^.

Типичные значения ^находятся в пределах 10"3...Ю"2, что соответствует шумовой добавке 20-100%. Шум сильно возрастает с увеличением Си его общий уровень выше, даже при умеренных скоростях передачи.

Из 12 при условии д(1„} / д(10 получен оптимальный ток эмиттера входного транзистора, при котором средний квадрат шумового тока на выходе предусилителя минимален:

где: Кг - характеризует смещение оптимума из-за уменьшения крутизны транзистора с ростом частоты, Кз - смещение оптимума вследствие уменьшения активной состав -ляющей входного сопротивления транзистора на высоких частотах, К4 — смещение оптимума вследствие влияния обратной связи в трансимпедансных предусилителях (предусилителях с отрицательной обратной связью) ФПУ.

Для квазипрямоугольных входных оптических импульсов и колоколо -образных выходных электрических импульсов и оптимального практичес -ки реализуемого с точки зрения шумов случая имеет вид:

i-[l- sin (*/- — )]

-(f)

(15)

rdf.

где: аир входят в функции //„ и

Я'„ (f) = sin (anf), H.^f) 'LP- «лР0) ~ W20))], <\f\ <1±¿ ;

arf 2 2 2

0 <a ¿1; 0 < 0 <1.

Из 15 было получено численное значение I4 « 0,085. Так как и I¡ для этого случая имеют значения 1,28 и 0,17 соответственно, то из 12 и извест -ных формул (O'Mahony, 85) можно получить более точное значение чув -ствительности цифрового ФПУ с р - i - п фотодиодом для вероятности ошибки 10"9 (дБм). Зная чувствительность ФПУ с р - i - п - фотодиодом, можно рассчитать чувствительность и с ЛФД по известной формуле (Smith, 82). Для проверки точности расчетов использованы параметры ФПУ и экспериментальные данные других авторов. Из сравнения экспериментальных и расчетных значений видно, что метод позволяет повысить точность расчета среднеквадратичного шумового тока

в 4.. 10 раз и чувствительности в 4...7 раз, причем ошибка в определении чувствительности при скоростях передачи 1 Гбит/с не превышает 20%.

Небольшие расхождения расчетных и экспериментальных данных при сравнительно низких скоростях передачи информации объясняются тем, что на фоне малых абсолютных значений 1„2 становится заметным вклад дробового шума темнового тока фотодиода и тока базы транзистора. При высокой скорости передачи сказывается шум последующих каскадов ФПУ. Для типового значения Яд = 10 Ом ошибка в расчете среднеквад -ратичного шумового тока уменьшится до 20% и ошибка в определении чувствительности до 15%.

На основе предложенного метода было изобретено устройство [13], суть работы которого заключалась в автоматической оптимизации по шумам входного каскада быстродействующего ФПУ в зависимости от полосы частотного спектра сигнала поступающего на его вход. Метод оптимизации по шумам предусилителей ФПУАВОЛС применялся автором при разработке малошумящих широкополосных ФПУ для приема оптических сигналов в цифровом виде на выходе, входившего в состав первого в СССР действующего макета интегрально - оптического быстро -действующего АЦП для ФАР [9,11]. Применением этого метода и проти -вошумовой коррекции удалось примерно на порядок повысить его чувс -твительность по сравнению с ФПУ без оптимизации, обеспечив адекват -ные характеристики АЦП. Согласно 13 уменьшение среднеквадратичного фазового шума за счет более эффективной оптимизации по шумам вход -ного каскада ФПУ, по формулам 14 и 21, составляет примерно 300 %.

Предлагаемый метод пригоден и для оптимизации по шумам транзисторов нового типа - гетероижекционных биполярных (НВТ), обладающих хорошими шумовыми характеристиками и высокой стабильностью (в том числе и фазовой), так как их шумовые зависимости от тока эмиттера и зависимость практически совпадают с

аналогичными зависимостями обычных СВЧ биполярных транзисторов. Это позволит создавать оптимизированные по шумам высокоэф -фективные предусилители ФПУ. Во втором параграфе рассмотрены пути повышения коэффициента передачи АВОЛС с непосредственно модули -руемыми гетеролазерами. Как правило, применение ВОЛС для передачи и распределения сигналов на относительно короткие расстояния связано с дополнительными потерями при преобразовании электрического сигнала в оптический и обратно, достигающими величины в 30 дБ. В результате анализа коэффициента передачи ВОЛС с непосредственно модулируемыми гетеролазерами было показано, что при условии оптимального согласования по радиочастотному сигналу гетеролазера с входной радиочастотной линией подачи модулирующего сигнала и

фотодетектора с выходной радиочастотной линией, можно получить положительное значение коэффициента передачи т. е. усиление радиочастотного сигнала без оптических усилителей.

Кр= а1а2а3а4г|252Кнфд/Явхлд >0 (16)

где: с*1 - потери в оптических соединителях (разъемах), аг - потери в оптическом кабеле, - потери на согласование лазера и фотодиода соответственно,

дифференциальная квантовая эффективность гетеролазера, в — токовая чувстви -тельность фотодиода, К„фД / К,Хлд отношение активных составляющих нагрузок фотодиода и входного сопротивления гетеролазера.

Для реализации повышенного коэффициента передачи предложены малогабаритные согласующие устройства на основе радиокерамики с вы -сокой 8. Проанализированы преимущества составных последовательно включаемых гетеролазеров с непосредственной радиочастотной модуляцией.

В четвертой главе исследованы способы фазовой стабилизации в протяженных ВЧ и СВЧ ЛБОЛС фазовой синхронизации АФАР. Предложен новый метод и устройства эффективного обеспечения фазовой стабильности и разработаны их структурные схемы. Сущность метода заключается в одновременной передаче по одному ОВ вместе с основным (подлежащим передаче с высокой фазовой стабильностью) нескольких вспомогательных относительно низкочастотных сигналов разной частоты, являющихся для основного сигнала опорными. На выходе оптической линии происходит подстройка (синхронизация) фазы основного (наиболее высокочастотного сигнала) по изменению разности фаз опорных сигналов. Один из них, благодаря выбору достаточно низкой частоты, имеет высокую стабильность фазы на выходе ОВ и выступает в роли эталона фазы на приемном конце ВОЛС. Частота другого сигнала выбирается таким образом, чтобы уход его фазы не превышал пределы рабочего диапазона фазового детектора (ФД). Третий является сигналом гетеродина для смесителя ФПУ, его частота выбирается таким образом, чтобы раз -ность частот между вторым и третьим была равна частоте первого. Час -тоты второго и третьего генераторов выбираются из неравенств:

шах {Дфтгг, Аф оГ2 } < 90 град, фазы (17)

тах (Дфтгз, Аф ап } << Дф0 град, фазы (18)

где: Дф о - требуемая точность фазовой синхронизации.

Коэффициент усиления масштабирующего усилителя равен:

Км = т^У^г, где: т- коэффициент масштабированая. (19) При введении второго и третьего генераторов удалось отказаться от об -ратного канала, т. к. разность фаз (фазовая ошибка) сравнивается между сигналами второго и третьего генераторов прошедших одновременно че -рез тот же ОВ, что и сигнал первого (опорного) генератора. Выработан -

ный сигнал ошибки, соответствующим образом промасштабированный, подается для компенсации фазового ухода (дрейфа) опорного сигнала на фазовращатель (ФВ) находящийся на выходе фотоприемника. Сравнение фаз между двумя относительно низкочастотными сигналами второго и третьего генераторов, позволяет не выходить за границу рабочей области ФД, обеспечивая однозначность сигнала ошибки, практически без ограни -чений частоты передаваемого сигнала. Отсутствие обратной передачи опорного сигнала с выхода на вход оптической линии уменьшает потери его энергии и отпадает необходимость в оптических разветвителях (ОР), оптических изоляторах. Это значительно повышает энергетический потен -циал, увеличивает отношение сигнал / шум на выходе устройства, повы -шает стабильность и надежность работы, снижает его себестоимость. Устройство (рис. 7) транслирует сигнал опорного генератора без его под -мены сигналом другого генератора и без его нелинейного преобразования.

Рис. 4. Устройство для стабилизации фазы ВЧ и СВЧ сигналов при передаче по ВОЛС с тремя вспомогательными генераторами. Где: 1-генератор опорных сигналов; 2, 3 и 4 - генераторы сигналов; 5 -радиочастотный объеденитель сигналов; 6 - оптический передатчик; 7- ОВ; 8 - оптический приемник; 9 - разветвитель (1 : 2); 10 - разветвитель (1 : 3); 11 - фильтр верхних частот; 12-ФВ; 13,14,15- узкополосные фильтры; 16 - преобразователь; 17 и 18 -фильтры промежуточной частоты; 19-ФД; 20 - масштабирующий усилитель.

Это дает увеличение отношения сигнал/шум и предсказуемый спектраль -но чистый сигнал на его выходе. Наличие генераторов относительно низкочастотных стабильных сигналов, не приводит к значительным аппа -ратным затратам т. к. три из четырех генераторов являются стандартными выходами всех генераторов - стандартов частоты, являющихся задающи -ми в устройстве. При выполнении условий 17-19 обеспечивается требуе -мая компенсация ФВ 12, изменений набега фазы на частоте генератора

обусловленных изменениями температуры ДТ и механического напряже -ния Дст в оптическом волокне. Предлагаемая система передачи может передавать фазостабильный ВЧ или СВЧ сигнал с высокой точностью на значительные расстояния, не используя оптическую обратную связь и гетеродин в приемной части, что значительно повышает ее качество и надежность работы, а также снижает радиоизлучение и стоимость.

В пятой главе исследованы различные варианты фазостабильнах ВОМР СВЧ для решения конкретных задач при разработке АФА? метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов. Проанализировано выражение для коэффициента передачи по мощности системы разводки:

Ко = КП1 К„2 Кг, (20)

где Кг - коэффициент усиления предусилителя фотодетектора;

К„, = К] ад1обКК1 афапом/О^! N2)- коэффициент передачи по мощности от входа системы разводки до входа ПОМ; К1 - коэффициент усиления компенсирующего потери на разветвление радиочастотного усилителя. ад - потери в делителе СВЧ мощности 1 : К,

К„2 = (Яя / (Я лд + Кдоп)) (п а Б /N3 )2, - коэффициент передачи по мощности от входа ПОМ до выхода фотодетектора;

а = а„ аор'°гМ ш афда0ф - коэффициент потерь оптической мощности в системе волоконно — оптической разводки,

здесь: <х„ - потери на ввод оптического излучения в ОБ ив оптическом изоляторе; аод - потери в ОР; афД - потери на связь с фотодетектором; а0ф - потери в волоконно - оптическом фазовращателе (оптической ЛЗ), N3 = М ['°8МГО 1+1 _ число каналов на выходе системы, использующей разветвители вида 1 : М, необходимые для запитки N4 - элементной АФАР. Из 20 следует, что коэффициент передачи ВОМР, в отличие от радиочастотной разводки, обратно пропорционален квадрату числа ее каналов.

Вариант гибридной ВОМР метрового диапазона был выбран, исходя из критериев минимизации потерь в ней полезного сигнала и уменьшения ее стоимости и предназначен для синфазной фазостабильной разводки опор -ного сигнала по вибраторам приемной ФАР, являясь источником исходных сигналов для системы автоматической подстройки фаз вибраторов антен -ного полотна. Разводка на все 48 модулей по 32 канала в каждом (1536 вибраторов) осуществляется с помощью радиочастотных делителей и ОР. Начальная подстройка на выходах осуществляется программным спосо -бом с учетом разброса фаз измеренного на заводских испытаниях. Мате -матическое моделирование процессов в основных элементах ВОМР сигнала гетеродина подтверждает возможность такой реализации.

Эта система имеет преимущества перед традиционной разводкой на коаксиальных кабелях или системой открытой разводки с использованием внешних рупорных облучателей. Возможна высокая долговременная фа -зовая стабильность по ансамблю (менее 2 град, фазы) в процессе эксплуа -

тации в широком диапазоне оедужающих температур- ^q и

других дестабилизирующих факторов. Отношение сигнал /ь.^ системы не менее 54 дБ и малый уровень фазового шума с учетом старения Лмпонен _ тов системы. Необслуживаемая приемная часть системы разводки . чтред _ ляет малую электрическую мощность (менее 20 мВт) т.е. она энсргоь ч _ висима и в ждущем режиме имеет предельно малые шумы порядка 10 • Вт. Фазовые характеристики системы при перестройке частоты изменяют -ся незначительно. Достигается многократный выигрыш по весу (~ 20 раз), уменьшаются физические размеры и объем аппаратуры, решаются многие конструктивные проблемы, она проста в эксплуатации и обслуживании, ремонтнопригодна и имеет небольшую стоимость, сравнимую с традици -онной. Достигается решение проблемы ЭМС внутри ФАР, повышается ус -тойчивость к воздействию ЭМИ и обеспечивается гальваническая развяз -ка между контейнерами и подсистемами РЛС. Значительно облегчается монтаж, ускоряется время разворачивания и реализуется всепогодность работы системы. Для разводки сигнала гетеродина метрового диапазона по ФД аппаратуры адаптации АФАР предложена система ВОМР на 16 потребителей. Система включает ПОМ, ПРОМ (приемный модуль) и ОК (оптический кабель). По принципу построения она близка к предыдущей схеме. Ввиду хорошей температурной и временной фазовой стабильности ПРОМ типа ПРОМ-50 возможно выполнение технических требований без активных систем фазовой автоподстройки на выходе.

Анализ различных вариантов фазостабильных ВОМР СВЧ для реше -ния конкретных задач при разработке АФАР метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов позволил сделать следующие выводы:

1. Гибридная ВОМР на существующей отечественной элементной базе имеет меньший коэффициент передачи по сравнению с древообразными коаксиальными, но в X диапазоне разница не превышает несколько децибел за счет больших потерь на СВЧ в коаксиальных кабелях.

2. Гибридная ВОМР имеет значительно большую ожидаемую точность фазирования, высокую степень помехоустойчивости и ЭМС, меньшие объем и вес. Толерантна к деформациям при монтаже и эксплуатации.

В шестой главе представлены результаты экспериментального исследования фрагмента аналоговой фазостабильной ВОМР СВЧ сигнала для АФАР и его составляющих. Создан макет (рис.5) фрагмента ВОМР на 8 потребителей с возможным расширением и16 потребителей (нагрузок). Основные элементы макета размещены в кассетном блоке с ячейками в 19 конструктиве «Евромеханика».

В результате экспериментального сравнения ВОМР с традиционной разводкой, сделаны следующие выводы: возможности традиционной раз -водки уже исчерпаны, как по обеспечению требуемой точности, так и по

реализуемости в современном конструктиве; применение ВОМР дает практический выигрыш по фазовой стабильности с учетом условий экс -плуатации примерно в 7 - 10 раз, обеспечивая гальваническую развязку между устройствами и решает проблемы внутренней ЭМС; существует оптимальная по температурному фазовому дрейфу амплитуда входного

Где: 1 — радиочастотный делитель 1 на 2 с подстроечными фазовращателями и аттенюаторами; 4,6,7 - системы термостабилизации и стабилизации выходной мощности ПОМ; 3,5 - ПОМ; 8, 16-блокипитания; 9-ОК(в макете использовался магистральный ОК с 8 ОВ длиной 108 метров, в котором было задействовано два ОВ и 8 одноволоконных ОК с оптическими соединителями длиной по 2 м каждый); 10, 11 -ОР 1на4; 12,13,14,15 - ПРОМ с фазостабильными усилителями.

Развитие ВОМР должно идти по пути увеличения рабочего темпера -турного диапазона ОК, повышения и толерантности при перестыковках оптических разъемов, повышения выходной оптической мощности ПОМ и применения оптических усилителей, повышения коэффициента разветвле -ния ОР и уменьшения их ТК, а также улучшения идентичности оптических длин ветвей разводки. Реальная практическая точность ВОМР в диапазоне температур + 15...+ 55°С не хуже 2 град, фазы и возможно ее дальнейшее улучшение при соизмеримой с традиционной разводкой стоимости.

В седьмой главе приводятся результаты экспериментального иссле -дования макета СШП ВОМР СВЧ сигналов на основе непосредственно модулируемых МваАяР гетеролазеров (ПОМ) в качестве источников оптических сигналов. Целью исследований являлась проверка возможно -ста применения аналоговых ВОЛС для передачи в сверхширокой полосе частот для фазостабильной разводки СВЧ - сигналов и СКИ в темпера -турном диапазоне + 5...+ 40°С. Структурная схема макета СШП фазоста -бильной ВОМР приведена на рис.6. Экспериментально показано, что СШП фазостабильная ВОМР на отечественных компонентах может иметь поло -су пропускания от 10 до более чем 4000 МГц (до декады т. е. до 10 октав).

Следовательно, она сможет передать СКИ длительностью до 100-120 пс.

Рис. 6. Структурная схема макета СШП ВОМР СВЧ сигналов и СКИ. Где: 1 - ВЧ делитель 1 : 2, ЯЧ1 - ячейка ПОМ в которой: 2,6 - системы термостабили -зации ПОМ, 3,5 - ПОМ, 4,7 - системы стабилизации выходной мощности ПОМ; 8 -блок питания ЯЧ, 9 - ОК типа ОКС-М-8Т-0.4-8: длина — 108 м, 8 ОВ, (использовались 2 ОВ), ЯЧ2 - ячейка ОР с двумя ОР 1 на 4 (10, 11); ЯЧЗ и ЯЧ4 с 4 ПРОМ в каждой (12 - 19), 20 - блок питания ячеек ЯЧЗ и ЯЧ4, 21 и 22 - тройники. Температурный фазовый дрейф в этой полосе частот не превышает нескольких град, (единиц пс).

В заключении диссертации отмечается, что работа посвящена решению важных и актуальных научно - технических вопросов по развитию теории анализа и расчета элементов и подсистем АФС для аппаратуры АФАР в части улучшения их качественных характеристик, путем применения новых аналитических методов, обеспечивающих повышение точности и достоверности расчетов, оптимизации режимов работы устройств, а также применению новых методов трансляции фазостабильных сигналов.

Изложены основные результаты и выводы диссертации.

1. Дано определение новому направлению развития аппаратурного комплекса антенных решеток — аналоговой фотоники (АФ), реализующей в оптическом диапазоне физические методы синтеза, передачи, распределения, управления, преобразования, обработки, автоматического регулирования аналоговых радиочастотных сигналов.

2. Рассмотрена одна из составляющих аппаратуры АФАР на основе АФ -АФС. Проведен анализ основных факторов фазовой нестабильности ВОМР СВЧ сигналов. Показано, что для относительно коротких АВОЛС, составляющих ВОМР, одним из главных факторов фазовой (временной) нестабильности является дрейф ФЧХ гетеролазеров.

3. Развита теория температурного дрейфа АЧХ, ФЧХ и времени задержки огибающей оптических сигналов в InGaAsP гетеролазерах ПОМ с непосредственной СВЧ модуляцией для АФС АФАР и- впервые

получены аналитические выражения для его расчета, а также для оценки необходимой точности их термостабилизации.

4. Предложен новый подход к решению актуальной проблемы стабилизации фазы ВЧ сигнала передаваемого по АВОЛС для систем прецизионной фазовой синхронизации, который может быть применен и для других аналоговых широкополосных линий и разработаны структурные схемы систем прецизионной многочастотной синхронизации.

5. Исследованы и обоснованы пути повышения коэффициента передачи АВОЛС при непосредственной модуляции гетеролазеров. Показана возможность усиления ВЧ и СВЧ сигнала в АВОЛС с непосредственной модулируемыми гетеролазерами, при условии оптимального их согласования с входной радиочастотной линией и фотодетектора с выходной радиочастотной линией.

6. Разработан метод расчета шумовых свойств и оптимизации по шумам аналоговых и цифровых ФПУ с предусилителями на биполярных транзис -торах в ПШ и СШП на основе предложенного автором параметра - уси -лительного качества транзисторов. Метод может быть применен и для оптимизации по шумам предусилителей на гетероинжекционных биполяр -ных транзисторах (НВТ). Получены аналитические выражения для оптимизации по шумам ФПУ с предусилителями на биполярных СВЧ транзисторах с учетом их режимозависимых частотных свойств, которые могут значительно повысить отношение сигнал /шум на их выходе.

7. Проанализированы варианты гибридных ВОМР в реальных АФАР на существующей элементной базе и проведено сравнение с традиционными по основным технико - экономическим параметрам.

8. Разработаны и экспериментально исследованы фрагменты узкополос -ных СВЧ и СШП аналоговых ВОМР для аппаратуры АФАР, включая и исследования температурных фазовых дрейфов всех их элементов. Макет СШП ВОМР имел диапазон частот от 0,01 до 4 ГГц (до 10 октав). Таким образом, возможно пропустить СКИ длительностью до 100 - 120 пс.

Следовательно, при использовании для расчетов разработанных методов [1 - 15] , можно создавать системы ВОМР СВЧ сигналов, значи -тельно превосходящие традиционные по целому ряду параметров, в том числе по широкополосности (на порядок и выше), долговременной фазоЕой стабильности (на порядок), общему весу, толерантности к изменениям трассировки в процессе эксплуатации (в несколько раз) и эксплуатационной надежности. В перспективе такие системы будут иметь и меньшую стоимость.

9. Дальнейшее совершенствование АФС должно идти по пути повышения степени интеграции, улучшения характеристик элементной базы и разработки новой схемо и системотехники.

Публикации по теме диссертации

1. Зайцев Д. Ф. Исследование температурного дрейфа фазочастотных характеристик гетеролазеров при непосредственной СВЧ модуляции //Антенны. - 2003.- Вып. 12. - С. 33 - 38.

2. Zaitsev D.F. Temperature drift of modulation characteristics In semiconductor lasers // IEE Proceedings - J. -1993. - V. 140 - No. 4 - P. 227 - 231.

3. Zaitsev D.F. Temperature drift ofmodulation characteristics in semiconductor lasers // Modelling, Measurement & Control A. -1993 -V.51- № 4 - P.53 - 64.

4. Зайцев Д. Ф. Аналитические методы расчета амплитудно - частотных и фазо - частотных характеристик и их температурного дрейфа одномодовых полупроводниковых лазеров при непосредственной высокочастотной модуляции. // Препринт - М.: РТИ АН СССР, 1989 - № 8913.

5. Zaitsev D. F. Temperature drift of modulation characteristics

in semiconductor lasers // Proc. Int. Conf Neural Networks, Modelling & Simulation, Knowledge Proc, Chicago, 1992. - P. NB 1 - 7.

6. Зайцев Д. Ф. Метод расчета температурного дрейфа модуляционных ха -рактеристик полупроводниковых лазеров // Труды науч. конф. Проблемы измерительной техники в волоконной оптике.- Н. Новгород: 1991. - С. 62.

7. Зайцев Д. Ф. Аналитический расчет и оптимизация чувствительности быстродействующих цифровых и аналоговых фотоприемных устройств для волоконно — оптических линий связи // Радиотехника и электроника. -1988 - Т. XXXIII, № 3. - С. 612 - 619.

8. Зайцев Д. Ф. Оптимизация шумовых характеристик предусилителей для быстродействующих фотоприемников волоконно-оптических линий связи // Радиотехника и электроника. - 1985. - Т. XXX, № 8. - С. 1630 -1633.

9. Зайцев Д. Ф. Расчет и оптимизация чувствительности цифровых и аналоговых приемных оптоэлектронных модулей на биполярных тран -зисторах и биполярных транзисторах с гетероструктурой // Труды науч. конф. Проблемы измерительной техники в волоконной оптике.- Н. Новгород: 1991. - С. 74 -75.

10. Голубков В. Е., Зайцев Д. Ф. и др. Быстродействующий интегрально -оптический аналогово - цифровой преобразователь / Электронная техника. - М.: ЦОНТИ ЭКОС, 1984 - Сер. II, Вып. 1(27). - 89 с.

11. Зайцев Д. Ф., Мировицкий Д. И. Исследование фазовой нестабильности в многоканальной волоконно - оптической системе разводки СВЧ сигналов ФАР // Антенны. - 2003. - Вып. 3. - С. 57 - 63.

12. Зайцев Д. Ф. Высокочувствительный быстродействующий фотоприемник и предусилитель, в отчете: Разработка и исследование характеристик быстродействующего АЦП и методов его сопряжения с цифровой аппаратурой //Отчет РТИ АН СССР, науч. рук. Каринский С. С. - 1982. - № 1785, № гос. per. Я85887. - С. 65 - 70.

13. Зайцев Д. Ф. Широкополосные аналоговые фотоприемные устройства: Сб. науч. тр./ РТИ АН СССР Сложные радиоастрономические системы/ Гл. ред. В. К. Слока. - М.: РТИ АН СССР, 1986. - С. 161 - 166.

14. Фотоприемное устройство: А. С. 1419472 СССР/ Д. Ф. Зайцев, Р. Г. Дохикян. - № 4100250; Заявл. 4.08. 1986; Опубл. 3.04.88 // РЖ. ВНИИПРОГЭ. - 1988 - № 31. - С. 78.

15. Устройство для стабилизации фазы передаваемого по ВОЛ С высокочастотного аналогового сигнала: Патент России. 2119719/Д. Ф. Зайцев - № 97119141; Заявл. 27.11. 97; Опубл. 27.09.98. - Бюл. № 27 - 12 с.

16. Зайцев Д. Ф., Мировицкий Д И. Результаты экспериментального ис -следования элементов многоканальной волоконно-оптической фазостаби -льной разводки СВЧ сигналов ФАР//Антенны. - 2003. — Вып. 4. - С.64 -69.

17. Бахрах Л. Д., Зайцев Д. Ф. Экспериментальное исследование макета многоканальной волоконно — оптической фазостабильной разводки СВЧ сигнала // Труды второго научно - технического симпозиума Электронное управление лучом в бортовых радиолокационных комплексах. - г. Рязань: 2002 г.-С. 102-104.

18. Бахрах Л. Д., Зайцев Д. Ф. Эспериментальное исследование макета многоканальной сверхширокополосной фазостабильной волоконно — оптической разводки СВЧ сигналов и сверхкоротких импульсов // Антенны.-2003.-Вып. 5. - С. 3-6.

19. Зайцев Д. Ф. Применение фотоники в АФАР // Антенны. — 2003. -Вып. 5. - С. 34 - 40.

20. Зайцев Д. Ф. Фотоника в современных РЛС с ФАР // Труды X международной школы - семинара Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот. - г. Фрязино: 2002 г. - т. 2, С. 234 — 236.

21. Бахрах Л. Д., Зайцев Д. Ф., Островский А. Г. Особенности применения фотоники в АФАР // Труды второго научно — технического симпозиума Электронное управление лучом в бортовых радиолокационных комплексах. - г. Рязань: - 2002 г. - С. 114 - 117.

22. Зайцев Д. Ф. Световодные системы передачи аналоговых сигналов. - М., 1986. - Деп. в НИИЭИР 1986, № 3-7866.

23. Зайцев Д. Ф., Зверев Г. Ф. и др. Быстродействующий фотоприемник с фотодетектором на полевом транзисторе // ПТЭ. -1982. - № 1. - С.235 - 236.

24. Дохикян Р. Г., Зайцев Д. Ф. Проблемы разработки фазостабильного световодного канала для передачи опорного сигнала фазометрических систем: Сб. науч. тр. / РТИ АН СССР Сложные радиоастрономические системы/ Гл. ред. В. К. Слока. - М: РТИ АН СССР, 1986. - С. 130-131.

25. Бахрах Л. Д., Зайцев Д. Ф. Фазированные антенные решетки на основе распределенных оптических антенных модулей // Доклады АН. - 2004. -Т. 394, № 4 - С . 465-468.

Подписано в печать 17.02.2005. Формат 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,63. Усл. кр.-отг. 6,52. Уч.-изд. л. 1,75. Тираж 100 экз. Заказ 114

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)" 119454, Москва, пр. Вернадского, 78

oto/f

2 2 MAP

/С"

/ S-

^ " *

151

Введение

Глава 1.

Глава 2.

Глава 3.

Глава 4.

Глава 5.

С. 4

Анализ основных факторов фазовой 37 - 47 нестабильности в многоканальных волоконно - оптических системах разводки СВЧ сигналов в ФАР (АФАР).

Анализ температурного дрейфа 48 - 67 фазочастотных характеристик и временной задержки сигнала в гетеролазерах.

Минимизация амплитудно - фазового шума посредством оптимизации по шумам режимов работы входных каскадов фотоприемников и повышения коэффициента передачи BOJ1C.

Анализ фазостабильных волоконно - 98-118 оптических линий для систем фазовой синхронизации ФАР и АФАР.

Анализ структур многоканальных систем 119-134 фазостабильной разводки сигналов ФАР.

Глава 6.

Глава 7.

Экспериментальное исследование макета многоканальной волоконно - оптической фазостабильной разводки СВЧ сигналов для ФАР.

Экспериментальное исследование макета сверхширокополосной волоконно -оптической разводки СВЧ сигналов для АФАР СКИ.

Актуальность работы. Фазированные антенные решетки (ФАР) и активные фазированные антенные решетки (АФАР), благодаря ряду преимуществ перед обычными антеннами, получили широкое распространение в современных системах связи и радиолокации. Активные ФАР широко применяются в современных и перспективных системах ПРО/ПВО дальнего обнаружения, корабельных системах раннего предупреждения, PJIC обнаружения артиллерийских позиций, новейших истребителей, а также в новейших системах авиационной коммерческой связи [1-5].

Как известно, АФАР превосходят ФАР по надежности, достижимой мощности, коэффициенту шума, полосе рабочи х частот и обладают лучшими массогабаритными характеристиками. Поэтому АФАР могут решать различные задачи, которые обычным ФАР недоступны. Практически вся аппаратура современных ФАР и АФАР создана на микроэлектронной твердотельной элементной базе, причем доминирующими в радиолокации, как и в радиоэлектронике в целом, на сегодняшний день являются цифровые методы передачи и обработки сигналов.

АФАР имеют высокий потенциал для решения современных задач. Однако традиционная радиоэлектронная аппаратура, в силу присущих ей ограничений, не может обеспечить полноценное функционирование широкополосных и особенно сверхширокополосных антенных решеток, из - за присущей ей относительно узкой рабочей полосой пропускания, значительной дисперсионности, высоким частотно - зависимым потерям и недостаточной стабильности. Это, прежде всего, относится к радиочастотным линиям передачи сигналов, линиям задержки и фазовращателям [6, 7]. Существуют также проблемы внутренней ЭМС, устойчивости к ЭМИ, проблемы высокой стоимости и неудовлетворительных массогабаритных параметров [1,8].

Поэтому вполне обосновано применение оптических методов формирования, обработки, передачи и распределения СШП сигналов, отличающиеся практической безинерционностью, сверхвысокой широкополосностью, устойчивостью к помехам и высокой стабильностью, при этом их аппаратурная реализация имеет весьма малые вес и габариты.

К середине 90 - тых годов 20 - го века стало ясно, что в обозримом будущем с помощью оптических методов станет возможным не только решать отдельные задачи в интересах разработчиков ФАР и АФАР, фрагментарно интегрируя в аппаратуру PJIC некоторые оптические и оптоэлектронные устройства и подсистемы, но и создавать совершенно новые эффективные радиолокационные комплексы с ранее недостижимыми характеристиками. Отражением этой новой реальности стало появление в начале 90-х годов в США нового термина «Аналоговая фотоника». В обобщенном виде можно дать такое определение этого термина [9] :

Аналоговая фотоника* реализует в оптическом диапазоне физические методы синтеза, передачи и распределения, преобразования, обработки, автоматического регулирования и управления аналоговых радиочастотных сигналов**.

Аналоговая фотоника позволяет получить качественно новый уровень характеристик ФАР и АФАР. - Другие названия, встречающиеся в литературе - «радиочастотная фотоника» или «микроволновая фотоника».

В отличие от цифровых методов, при применении которых физические, аналоговые по сути, сигналы преобразуются с помощью двоичной логики в цифровую информацию о них, и далее эта информация соответствующим образом обрабатывается, аналоговые методы предназначены для преобразования и обработки самих физических сигналов.

Следует отметить, что если в системах связи, управления, передачи и сохранения информации, в том числе оптических, доминируют цифровые методы, то применительно к радиолокации аналоговые оптические методы по ряду причин могут оказаться более эффективными. Так как радиолокационные сигналы, отраженные от цели, являются аналоговыми (т. е. не цифровыми), то в случае значительного увеличения объема информации от цели, (например, для СШП АФАР), требования к скорости ее преобразования в цифровую форму и обработке могут оказаться не выполнимыми.

В качестве элементной базы аналоговой фотоники используется комплекс аналоговых (не цифровых) оптических и оптоэлектронных приборов и устройств, аналоговых оптических процессоров с голографической памятью, реализованный в виде оптических интегральных схем, объединенных аналоговой фотонной сетью на основе аналоговых BOJ1C [9] ***. - Под аналоговыми сигналами понимается сигналы одновременно удовлетворяющие двум условиям: а) они должны соотносятся с каким либо наблюдаемым и (или) измеряемым процессом по аналогии; б) они описываются непрерывной функцией (т. е. между двумя отдельными значениями которых существует бесконечное множество других значений ). Словарь новых слов русского языка 1950 - 1980 гг., Изд. «Дмитрий Булавин», СПб., 1995 г., 877 с. - Примеры элементной базы - гетеролазеры с аналоговой модуляцией [65, 66], аналоговые BOJIC [33,34,37,38,130], устройства стабилизации фазы аналоговых сигналов [27,32,35,47], аналоговые оптические процессоры [11] и другие [17,18].

Таким образом, термин «Аналоговая фотоника» характеризует новое направление в создании PJIC с ФАР и АФАР, заключающееся в комплексном применении аналоговых оптических методов практически во всех системах и подсистемах аппаратуры радиолокационных станций.

Аналоговая фотоника, возможно совместно с цифровой фотоникой, в перспективе может в значительной мере вытеснить радиоэлектронные и радиотехнические устройства, за исключением антенных решеток, из аппаратуры PJIC с ФАР (АФАР). Составляющие аналоговой фотоники можно весьма условно разделить по принадлежности к четырем основным группам: оптоэлектроника, интегральная оптика, аналоговые оптические процессоры и аналоговые волоконно - оптические линии связи, образующие аналоговую фотонную сеть [10].

В аппаратуре ФАР и АФАР, построенных на основе аналоговой фотоники, аналоговые BOJIC образуют сети, которые служат не только для разводки фазостабильных опорных, гетеродинных и контрольных сигналов, но и для объединения всех функциональных аналоговых оптических устройств и подсистем между собой.

Аналоговые оптические процессоры, благодаря своим уникальным свойствам осуществления операций с радиолокационными сигналами, (например, с системах широкополосной многосигнальной адаптации АФАР в реальном масштабе времени), на несколько порядков превосходят по производительности самые мощные, в том числе еще только проектируемые, цифровые электронные и цифровые оптические специализированные суперкомпьютеры [11, 12].

Оптические аналоговые интегральные схемы должны стать единой технологической основой для реализации всех составляющих аналоговой фотоники в аппаратуре радиолокационных комплексов.

Аналоговая фотоника, объединяя в себе широкий спектр оптических методов и новых системотехнических решений, используя прогрессивную элементную базу, будет находить все больше областей применения в аппаратуре разрабатываемых и модернизируемых PJIC и в перспективе может практически полностью заменить аппаратурную часть АФАР.

В настоящее время аналоговая фотоника может обеспечить наиболее эффективное, а для СШП СКИ и безальтернативное, выполнение практически всех функций современного аппаратного комплекса ФАР (АФАР) [9]:

• Фазостаб ильную многоканальную разводку сигнала для контроля фазового фронта антенного полотна, сигнала гетеродина и опорного сигнала за счет высокой фазовой стабильности применяемого оптического волокна, его малых габаритов, массе, гибкости и долговечности, а также преимуществ других элементов волоконно-оптического тракта.

• Реализацию приемно - передающих трактов, включая генерацию и формирование исходного сигнала, модуляцию, трансляцию мощного сигнала на передачу, малошумящий прием и разводку принятого сигнала и его предварительную обработку, благодаря применению новых высокочувствительных и сверхширокополосных интегрально - оптических модуляторов, новых мощных и малошумящих гетеролазеров, широкополосных фотодетекторов для приема мощных оптических сигналов и т. д.

• Формирование и сканирование ДН в широком диапазоне углов с малым дискретом и формирование многолучевой ДН в реальном масштабе времени за счет применения переключаемых в реальном масштабе времени сверхширокополосных оптических линий задержки, волоконно - оптических матриц, гетеролазеров с перестраиваемой длинной волны X, многоканальных мультиплексеров и демультиплексеров и т. д.

• Высокоэффективную адаптацию к помехам (в том числе и в сверхширокой полосе частот), благодаря мгновенному Фурье -преобразованию радиочастотных сигналов в оптическом диапазоне и новым методам обработки и выделения сигналов помехи, основанных на рефракции и дифракции оптических волн в фоторефрактивных кристаллах.

• Распознавание объектов и радиовидение в различных средах, (благодаря аналоговым оптическим процессорам с оптической голографической памятью, оптическим корреляторам и реализации с помощью фотоники работы ФАР (АФАР) с СШП СКИ и (или) с синтезированной апертурой.

•

Объединение всех подсистем и узлов аппаратуры и самой решетки в единую сеть (создание смарт - антенн, т. е. адаптивных сканируемых синхронно работающих антенн базовых станций сотовой связи).

Вычислительными и управляющими центрами PJIC с ФАР (АФАР), построенными на основе комплексного применения аналоговой фотоники, являются аналоговые оптические процессоры, которые, благодаря безинерционности фотонов и параллельным преобразованиям сигналов, вместо последовательных вычислений, при решении задач обработки сложных сигналов, распознавания объектов и радиовидения, а также управления антенной решеткой, могут иметь на несколько порядков большее быстродействие по сравнению с наиболее мощными цифровыми компьютерами.

Комплексное применение аналоговой фотоники в аппаратуре СШП АФАР СКИ одновременно может дать следующие возможности [9,12]:

1. Радиовидения в реальном масштабе времени, т. е. практически всепогодное распознавание и наблюдение (почти как при телевизионной съемке) объектов в реальном масштабе времени на значительных расстояниях, благодаря высокому разрешению и обработке большого объема информации о цели в реальном масштабе времени.

2. Практически полную помехозащищенность, т. к. позволяет почти мгновенно подавлять любую помеху в миллионы раз, благодаря реализации режима многочастотной широкополосной адаптации в реальном масштабе времени.

3. Качественное (в сотни - тысячи раз) повышение точности и разрешающей способности определения координат и скорости объектов, как следствие работы АФАР с СШП СКИ.

4. Значительное расширение возможностей радиолокации и, прежде всего, надежное обнаружение объектов с радиопоглощающими покрытиями (технология "стелс"), малоразмерных БПЛА, боеголовок ракет и снарядов, радиолокационное видение подземных и других скрытых объектов за счет сверхширокой мгновенной рабочей полосы частот, многократно перекрывающей полосу поглощения радиопоглощающих покрытий, применяемых в технологии "стелс".

5. Одновременное сопровождение большого количества целей (до тысячи и более) за счет синтезирования многолепестковой ДН в реальном масштабе времени, высокой скорости сканирования и обработки информации.

6. Новые принципы построения PJIC, позволяющие расширять области и качественно изменять методы и способы применения радиолокации (например, метод многочастотной СШП адаптации в реальном масштабе времени «ВЕАМТАР», радиооптические антенные фазированные решетки РОФАР и. т. д.).

7. Снижение массы и габаритов в сотни раз за счет качественного уменьшения металлоемкости и микроминиатюризации основных устройств, как следствие перевода процесса обработки и распределения сигнала в оптический диапазон с микронными длинами волн.

8. Уменьшение стоимости в десятки раз, благодаря тому, что основным материалом для аппаратуры таких АФАР, вместо традиционных цветных и драгоценных металлов служит окись кремния (кварц).

9. Качественное (в сотни раз) повышение стойкости к электромагнитным импульсам и грозовым разрядам за счет многократного уменьшения длин электрических проводников и высокой стойкости ОВ к ЭМИ.

10. Обеспечение высокой степени скрытности работы, благодаря реализации работы в СШП (малой спектральной плотности излучаемых сигналов) и практически полному отсутствию радиоизлучений в ждущем режиме.

Для решения проблем создания эффективных сверхширокополосных антенных решеток, как для стационарных, так и для бортовых АФАР применение аналоговой фотоники, по - видимому, становится безальтернативным.

Следует также отметить, что использование разработок по аналоговой фотонике и в других областях техники (например, в высокоскоростной и сотовой связи) могут привести к революционным результатам и дать большой экономический эффект [13, 14]. В последние годы АФАР СКИ начали активно использоваться для связи (в том числе коммерческой), контроля и мониторинга экологической и радиационной обстановки над АЭС и другими объектами, загрязнения водных поверхностей нефтепродуктами и других целей [15].

Особая значимость аналоговой фотоники была признана в США и других развитых странах (Англия, Франция и. т. д.) в 90-х годах 20 - го века, в результате чего в США были приняты программы развития и внедрения аналоговой фотоники в аппаратуру АФАР [16 -18].

Об интенсивности работ в этой области свидетельствует тот факт, что в настоящее время ней принимают участие более 300 фирм и организаций, а количество сообщений только в открытых источниках об исследованиях и разработках систем и элементов аналоговой фотоники для АФАР за последние годы составило несколько тысяч. Для работ в этой области в США и других странах созданы специальные научно-исследовательские и научно - производственные центры (TOYON, SPAWAR, DERA и. т. д.).

Ежегодно проходят международные специализированные научно -технические конференции по применению фотоники (прежде всего аналоговой) в фазированных антенных решетках «Фотонные системы для антенных решеток (PSAA) и «Микроволновая фотоника» (MWP) с 1990 и 1994 годов соответственно.

В ближайшее время ожидается появление серийных РЛС с АФАР, в которых аналоговая фотоника будет играть решающую роль для получения качественно новых тактико - технических характеристик.

Таким образом, аналоговая фотоника совместно с нанотехнологией стала одной из ключевых технологий, во многом определяющей положение любой развитой страны на рынке высоких технологий на рубеже 21 века.

В нашей стране успешно развиваются отдельные составляющие аналоговой фотоники. В этой связи необходимо упомянуть приоритетные работы по созданию гетероструктур, в которых активный слой с узкой запрещенной зоной располагается между двумя слоями с более широкими запрещенными зонами, коллектива ФТИ им. А. Ф. Иоффе, под научным руководством Нобелевского лауреата академика РАН Ж. И. Алферова [19]. Гетеролазеры, в которых происходит непосредственное эффективное преобразование электрической энергии в лазерное излучение большой мощности, и другие приборы квантовой электроники, созданные на основе гетероструктр благодаря своему сверхвысокому быстродействию и широкополосности, а также высокому КПД и долговечности, могут быть основой для создания элементной базы современной аналоговой фотоники.

Наряду с решением задачи создания элементной базы аналоговой фотоники не менее актуальна задача разработки аналитического аппарата для расчета и моделирования характеристик устройств и систем аналоговой фотоники.

Автором впервые разработаны и решены актуальные теоретические задачи по анализу, оценке и расчету точности и стабильности фазирования устройств систем передачи и распределения СВЧ сигналов по аналоговым BOJIC, непосредственно связанные с точностью поддержания фазового фронта антенных решеток и точностью синхронизации аппаратуры АФАР.

Эти задачи до этого были недостаточно исследованы или вообще не разработаны [20 - 30, 44, 76,102,121].

Как известно, в современных аналоговых BOJIC основными источниками оптического сигнала являются гетеролазеры. Благодаря своей простоте и эффективности в значительной части таких BOJIC используется непосредственная модуляция гетеролазеров СВЧ сигналом.

Однако такое применение гетеролазеров в фазостабильных BOJIC связано с непосредственным влиянием температурного дрейфа огибающей оптического сигнала на временную задержку, фазовую и амплитудную стабильность аппаратуры, что приводит к ошибкам фазирования ФАР и АФАР на основе аналоговой фотоники.

Автором впервые решена задача аналитического расчета амплитудного, фазового и временного дрейфа InGaAsP гетеролазеров при непосредственной СВЧ модуляции и необходимой точности его термостабилизации. Метод расчета амплитудного, фазового и временного дрейфа хорошо согласуется с экспериментальными данными для отечественных и зарубежных гетеролазеров [20 - 22].

Качество практически любой системы аналоговой фотоники определяется отношением сигнал/шум на ее выходе. При этом, важное значение имеют шумовые характеристики фотоприемников и их предусилителей. Разработанные автором теоретические методы расчета и оптимизации шумовых характеристик широкополосных фотоприемников с предусилителями, благодаря впервые введенному учету зависимостей частотных свойств входных активных элементов предусилителей от режима их работы, позволившие получить значительный выигрыш по отношению сигнал/шум для широкополосных и сверхширокополосных аналоговых и цифровых BOJIC и реализовать первый в СССР интегрально - оптический аналогово - цифровой преобразователь, превышающий быстродействие электронных АЦП более чем на порядок [23-25, 102]. На основе созданного метода автором был также разработан фотоприемник с автоматической адаптивной оптимизацией шумовых характеристик в соответствии с шириной спектра принимаемого сигнала [26].

От точности фазовой и временной синхронизации разнесенных ФАР и АФАР напрямую зависят точность и разрешение бистатических PJIC, радиолокационных комплексов и радиоастрономических многопозиционных систем. Благодаря более высокой стабильности и широкополосности ОВ, по сравнению с другими линиями передачи синхросигналов, удается проектировать и реализовывать высокостабильные системы синхронизации на основе аналоговой фотоники.

С целью реализации прецизионной синхронизации (менее 1°фазы) таких систем с помощью аналоговой фотоники автором предложены новый многочастотный подход и устройство, защищенное патентом, позволяющие осуществлять высокоточную синхронизацию на СВЧ с использованием всего одного стандартного одномодового оптического волокна серийного оптического кабеля [27]. Предложенные автором метод и устройства основаны на максимальном использовании одного из основных достоинств ОВ - высокой широкополосности. Высокая широкополосность дает возможность одновременно передавать по одному одномодовому ОВ с малыми потерями несколько сигналов с большим разносом по частоте, причем относительно низкочастотные близко стоящие друг от друга сигналы передаются как опорные, а их промасштабированный дрейф дифференциальной фазы используется для компенсации дрейфа фазы наиболее высокочастотного СВЧ сигнала, подлежащего передаче с высокой фазовой стабильностью. Данный метод и его дальнейшее развитие представлены в диссертации. Благодаря применению нового метода влияние температуры, механических нагрузок и других факторов на фазовый дрейф в оптическом волокне при передаче СВЧ гармонического сигнала синхронизации может быть уменьшено на несколько порядков.

Эффективная работа любой антенной решетки и аппаратуры преобразования и обработки радиолокационных сигналов невозможна без контроля фазирования антенного полотна и фазостабильных разводок опорного и гетеродинного сигналов.

Автором были разработаны и исследованы многоканальные фрагменты фазостабильных аналоговых волоконно-оптических разводок ВЧ и СВЧ сигналов на отечественной базе, которые могут быть применены для контроля точности фазирования антенного полотна антенных решеток и разводки опорных и гетеродинных сигналов по потребителям (например, синхронизации АЦП систем адаптации антенных решеток) [28, 29].

Важную роль в реализации АФАР СКИ играет также возможность сверхширокополосной передачи и разводки СКИ без значительных амплитудно-фазовых дрейфов и искажений.

Автором был разработан и исследован многоканальный фрагмент сверхширокополосной аналоговой волоконно - оптической разводки сигналов, в том числе исследован межканальный температурный фазовый и амплитудный дрейф основных характеристик данной системы, которая в отличие от традиционной системы разводки на коаксиальных кабелях, полосковых линиях и волноводах, имеет полосу пропускания порядка декады и хорошую температурную стабильность [30].

Целью работы является развитие методов расчета, анализа и оптимизации устройств и систем фотонных сетей аппаратуры АФАР на основе аналоговой фотоники и исследование их ключевых характеристик.

В соответствии с этой целью в настоящей работе проводились: исследование составляющих фазовой нестабильности - ключевой характеристики систем аналоговых волоконно - оптических разводок АФАР; теоретические и экспериментальные исследования основных характеристик элементов и подсистем фотоники для АФАР и создание аналитического аппарата для их расчета. Научная новизна результатов исследований заключается в: приоритетных разработках методов расчета фазовых дрейфов и точности необходимой термостабилизации полупроводниковых гетеролазеров при непосредственной СВЧ модуляции, применяемых в качестве передатчиков в системах аналоговой волоконно - оптической разводки сигналов АФАР; впервые получены аналитические выражения для расчета температурного дрейфа ФЧХ, АЧХ и временной задержки сигнала в InGaAsP лазеров на длине волны X = 1.3 мкм [20,21]; построении схем и макетов сверхширокополосных многоканальных разводок сигналов, подтверждающих оптимальность применения аналоговой фотоники в СШП АФАР СКИ; разработке нового многочастотного подхода к решению актуальной проблемы стабилизации фазы ВЧ сигнала передаваемого по аналоговой BOJIC для систем прецизионной фазовой синхронизации, который может быть применен и для других аналоговых линий. В соответствии с ним разработаны структурные схемы системы с многочастотной фазовой стабилизацией; разработке и исследовании многоканальных фазостабильных аналоговых волоконно - оптических фрагментов разводок СВЧ сигналов и комплексном экспериментальном исследовании их основных характеристик абсолютный и дифференциальный температурный фазовый дрейф, полоса рабочих частот, сигнал / шум, коэффициент передачи и межканальный разброс параметров);

- анализе и оптимизации шумовых характеристик широкополосных фотоприемников для аналоговых BOJIC для передачи ВЧ и СВЧ сигналов АФАР; впервые получены аналитические выражения для оптимизации по шумам предусилителей для таких фотоприемников на биполярных СВЧ транзисторах с учетом зависимости граничной частоты усиления по току в схеме с общим эмиттером (ОЭ) от тока эмиттера;

- теоретическом обосновании возможности усиления модулирующего ВЧ и СВЧ сигнала в аналоговой BOJIC без оптических усилителей; Практическая значимость и достоверность работы состоит в том, что лично разработанные с использованием предлагаемого автором метода широкополосные, оптимизированные по шумам фотоприемники аналоговых СВЧ сигналов были внедрены в разработки РТИ им. акад. А. JI. Минца, благодаря чему удалось поднять отношение сигнал /шум на выходах широкополосных фотоприемных устройств почти на порядок, что явилось одним из основных факторов способствующих реализации первого в СССР интегрально - оптического аналогово - цифровой преобразователя, значительно превышающего быстродействие электронных АЦП [23-25]. (Приложение 2).

Методы расчета фазового дрейфа и необходимой точности систем термостабилизации полупроводниковых гетеролазеров и оптимизации шумовых характеристик предусилителей фотоприемников реализован в разработанной автором широкополосной аналоговой BOJIC для кабельной волоконно - оптической сети (ВГРТК) г. Москва (Приложение 3).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование нового многочастотного метода и устройств на его основе для фазостабильной передачи по ABOJIC ВЧ и СВЧ сигналов фазовой синхронизации • АФАР по одному стандартному одномодовому ОВ;

2. Метод расчета амплитудного, фазового и временного температурного дрейфа огибающей оптического сигнала полупроводниковых InGaAsP гетеролазеров при непосредственной ВЧ и СВЧ модуляции.

3. Температурный дрейф фазы, амплитуды и времени задержки ВЧ и СВЧ огибающей оптического излучения гетеролазеров определяется температурными зависимостями времени жизни электронов тп (Т) и фотонов тр(Т), плотности просветления Nt(T) в активной области и температурно -режимной зависимостью тока утечки из их активной области, определяемой коэффициентом К(1,Т).

4. Методы расчета шумовых характеристик, чувствительности и оптимизации по шумам и широкополосных фотоприемников аналоговых ВЧ, СВЧ и цифровых сигналов на основе нового параметра А, инвариантного току эмиттера БТ.

5. Расширение частотного диапазона применимости метода и повышение его точности посредством учета режимно - частотных зависимостей входных СВЧ БТ.

6. Разработка фрагментов нескольких вариантов многоканальных аналоговых волоконно — оптических разводок сигналов АФАР и результаты их анализа и комплексного экспериментального исследования, подтверждающего возможность эффективного применения АФ в фазостабильных сетях, как в узкополосных, так и в СШП АФАР с полосой до декады и более.

7. Обоснование возможности усиления радиочастотного широкополосного сигнала в ABOJIC без оптических или электронных усилителей.

Личный вклад автора Все основные научные результаты диссертационной работы получены автором лично. Сформулированы конкретные исследовательские задачи, в разработана проблема в целом, разработаны методы и методики исследования, синтезированы конкретные способы, устройства и системы, осуществлялось научное руководство при личном участии в проведении экспериментальных исследований и анализе их результатов. В проведении расчетов и построении математических моделей, написании программ и обработке результатов на ЭВМ, наряду с участием в совместных научных исследованиях и разработках. В проведении исследований и разработок по актуальным темам в инициативном порядке и экспериментальном их подтверждении [20 - 30,76,102]. В работе также использовались материалы НИР и ОКР, где автор был научным руководителем, ответственным исполнителем и главным конструктором. Апробация результатов работы.

Основные результаты диссертации докладывались на конференциях, совещаниях, семинарах и симпозиумах;

На Всесоюзном совещании по применению оптоэлектроники: 1983 г., г. Черкассы; на IV, V Всесоюзных конференциях «Волоконно- оптические системы передачи информации»: 1984 и 1988 г., Москва; на конференции «Радиофизическая информатика», 1990 г., Москва; на Всесоюзной конференции «Проблемы измерительной техники в волоконной оптике», 1991 г., Нижний Новгород; на международной конференции «Нейронные сети, моделирование с воспроизведением и изучение», 1993 г., г. Чикаго, США; на X международной семинаре «Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот», 2002 г., г. Фрязино; на научно — техническом симпозиуме «Электронное управление лучом в бортовых радиолокационных комплексах», 2002 г., г. Рязань. на 52 - й научно - технической конференции МИРЭА, 2003 г., Москва.

Основные результаты диссертации также экспериментально апробировались в процессе испытаний действующих макетов и опытных образцов. В том числе:

- в составе макета первого в СССР интегрально - оптического АЦП (РТИ АН СССР г. Москва);

- в составе опытного образца аппаратуры для широкополосной аналоговой волоконно - оптической сети (ВГРТК) г. Москва;

- в макетах многоканальной волоконно - оптической разводки СВЧ сигналов для АФАР и многоканальной сверхширокополосной волоконно - оптической разводки СВЧ сигналов для СШП АФАР (ЗАО Центр -ВОСПИ);

- в макете для исследования температурных дрейфов гетеролазеров при непосредственной СВЧ модуляции (ЗАО Центр - ВОСПИ);

Публикации. По теме диссертации общее число публикаций - 35, в том числе тезисов докладов - 17, научных статей - 15, 1 препринт, 1 авторское свидетельство на изобретение и 1 патент на изобретение. Кроме того, результаты диссертации использованы в 14 отчетах НИР и НИОКР.

Структура и основное содержание работы. Диссертация состоит из введения, семи глав основного текста, заключения, списка литературы и приложения.

Выводы к главе 7.

Экспериментально показано, что сверхширокополосная волоконно -оптическая многоканальная фазостабильная система разводки на отечественных компонентах может иметь полосу пропускания от 10 до более чем 4000 МГц (до декады т. е. до 10 октав). Таким образом, она сможет пропустить сверхкороткие импульсы длительностью до 100-120 пс. Температурный фазовый дрейф в этой полосе частот не превышает нескольких градусов (единиц пс). Работа ФАР (АФАР) в такой широкой полосе частот со сверхкороткими импульсами может придать PJIC качественно новые характеристики.

168

Заключение

Диссертация посвящена решению актуальных научно - технических задач развития теории анализа и расчета элементов и подсистем фотонных сетей для аппаратуры фазированных антенных решеток в части улучшения их качественных характеристик, путем применения новых аналитических методов, обеспечивающих повышение точности и достоверности расчетов, оптимизацию режимов работы устройств, а также путем применения новых методов трансляции сигналов с высокой фазовой стабильностью.

В процессе исследований, проведенных в рамках данной диссертации, получены следующие основные результаты, и сделаны следующие выводы:

1. Дано определение новому направлению развития аппаратуры активных антенных решеток - аналоговой фотоники, реализующей в оптическом диапазоне физические методы синтеза, передачи и распределения, преобразования, обработки, автоматического регулирования и управления аналоговых радиочастотных сигналов.

2. Проанализирована одна из составляющих аппаратуры ФАР (АФАР) на основе аналоговой фотоники - фотонная сеть. Проведен анализ наиболее значимых факторов фазовой нестабильности в многоканальных волоконно - оптических системах разводки СВЧ сигналов ФАР - основе фотонной сети. Показано, что для относительно коротких аналоговых СВЧ BOJIC из которых состоят системы разводки, одним из основных факторов фазовой (временной) нестабильности является дрейф фазочатотных характеристик гетеролазеров и относительно высокий уровень шума из -за низкого коэффициента передачи тракта.

3. Развита теория температурного дрейфа фазочастотных характеристик и времени задержки сигналов в InGaAsP гетеролазерах при непосредственной сверхвысокочастотной модуляции, применяемых в качестве передатчиков в аналоговых волоконно-оптических разводках и системах синхронизации ФАР (АФАР).

4. Впервые были получены аналитические выражения для расчета температурного дрейфа ФЧХ, АЧХ и временной задержки сигнала, а также необходимой точности термостабилизации для InGaAsP гетеролазеров.

5. Предложен новый подход к решению актуальной проблемы стабилизации фазы ВЧ сигнала, передаваемого по аналоговой BOJIC, для систем прецизионной фазовой синхронизации, который может быть применен и для других аналоговых широкополосных линий.

6. Разработаны структурные схемы таких систем прецизионной многочастотной синхронизации.

Предлагаемая система передачи может передавать фазостабильный ВЧ или СВЧ сигнал по обычному одномодовому ОВ с высокой точностью на значительные расстояния, не используя оптическую обратную связь и гетеродин в приемной части, что может значительно повышать качество сигнала на ее выходе, надежность, а также скрытность работы, и снижает ее стоимость.

7. Исследованы и теоретически обоснованы пути повышения коэффициента передачи аналоговых BOJIC при непосредственной модуляции гетеролазеров. Показана возможность усиления модулирующего ВЧ и СВЧ сигнала в аналоговой BOJIC с непосредственной модуляцией гетеролазеров без оптических усилителей.

В результате анализа коэффициента передачи аналоговых BOJIC с непосредственной модуляцией гетеролазеров был сделан вывод, что при условии оптимального согласования гетеролазера с входной радиочастотной линией подачи модулирующего сигнала с одной стороны, и фотодетектора с выходной радиочастотной линией с другой стороны, можно получить положительное значение коэффициента передачи, т. е. усиление радиочастотного сигнала без оптических или электронных усилителей. Для реализации повышенного коэффициента передачи были предложены малогабаритные пассивные согласующие устройства на основе радиокерамики с высокой е.

Проанализированы преимущества составных, последовательно включаемых, гетеролазеров при их применении в аналоговых BOJIC с непосредственной модуляцией.

8. Разработан метод расчета шумовых свойств и оптимизации по шумам аналоговых и цифровых ПРОМ с предусилителями фотодетекторов на биполярных транзисторах в широкой и сверхширокой полосе частот на основе нового параметра, предложенного автором, - усилительного качества транзисторов. Метод может быть применен также и для оптимизации по шумам предусилителей на гетероинжекционных биполярных транзисторах (НВТ). Получены аналитические выражения для оптимизации по шумам ПРОМ с предусилителями на биполярных СВЧ транзисторах с учетом их режимозависимых частотных свойств. Разработанные с использованием, предлагаемого автором, метода широкополосные оптимизированные по шумам фотоприемники аналоговых СВЧ сигналов были внедрены в разработки РТИ им. акад. А. Л. Минца. Благодаря этому удалось поднять отношение сигнал /шум на выходе широкополосного фотоприемного устройства почти на порядок, что явилось одним из основных факторов способствующих реализации первого в СССР интегрально - оптического аналогово - цифровой преобразователя, значительно превышающего быстродействие электронных АЦП [10,12].

9. Проанализированы варианты гибридных волоконно оптических разводок сигналов в реальных АФАР на существующей элементной базе, и проведено сравнение характеристик с традиционными системами разводок по основных технико - экономическим параметрам.

Сделан вывод о целесообразности применения гибридных волоконно -оптических разводок в АФАР, ввиду их значительного превосходства над традиционными по большей части основных параметров.

10. Автором разработаны и экспериментально исследованы фрагменты узкополосных СВЧ и сверхширокополосных аналоговых многоканальных волоконно - оптических разводок для аппаратуры ФАР (АФАР), включая и исследования температурных фазовых дрейфов всех их элементов.

Результаты экспериментального исследования основных характеристик сверхширокополосного фазостабильного многоканального волоконно-оптического макета разводки СВЧ сигнала позволяют сделать вывод о том, что, используя для расчетов разработанные методы [20-30,44,76,101,102,121] и применяя в основном современные отечественные компоненты, можно проектировать и строить системы волоконно - оптической фазостабильной разводки СВЧ сигналов, значительно превосходящие традиционные по целому ряду параметров, в том числе по широкополосности (на порядок и выше), долговременной фазовой стабильности (на порядок), общей массе, толерантности к изменениям трассировки в процессе эксплуатации (в несколько раз) и эксплуатационной надежности. При серийном производстве они будут иметь и меньшую стоимость. Разработанные методы можно применять при проектировании фотонных аналоговых сетей для новых классов антенных решеток - радиооптических антенных решеток (РОАР), т. е. приемных антенн с формированием пространственных характеристик направленности средствами когерентной оптики и голографии [136] и радиооптических фазированных антенных решеток (РОФАР) на основе распределенных оптических антенных модулей (РОАМ) [137, 138].

Реальная практическая точность оптической разводки в диапазоне температур + 15 . + 55°С может быть не хуже 2 град, фазы и возможно ее дальнейшее улучшение при соизмеримой с традиционной разводкой стоимости.

Экспериментально показано, что сверхширокополосная волоконно -оптическая многоканальная фазостабильная система разводки может иметь полосу пропускания от 10 до более чем 4000 МГц (до декады т. е. 10 октав).

Таким образом, она сможет пропустить сверхкороткие импульсы длительностью до 100-120 пс.

Работа ФАР (АФАР) в такой широкой полосе частот со сверхкороткими импульсами может придать PJIC качественно новые характеристики, в том числе резко повысить точность и разрешающую способность определения координат и скорости объектов, обеспечить надежное обнаружение малоразмерных и малозаметных объектов с радиопоглощающими покрытиями, построенных по технологии «стелс», реализовать радиовидение и автоматическую идентификацию объектов.

Работа систем связи в СШП дает возможность скрытной передачи больших потоков информации, сравнимых с потоками, передаваемыми по современным цифровым BOJIC [139].

Метод расчета фазового дрейфа и необходимой точности систем термостабилизации полупроводниковых гетеролазеров, а также оптимизации шумовых характеристик предусилителей фотоприемников реализован в разработанной автором широкополосной аналоговой BOJIC для кабельной волоконно - оптического сети ВГРТК, г. Москва

Дальнейшее совершенствование аналоговых фотонных сетей должно идти по пути увеличения рабочего температурного диапазона оптического кабеля (за счет создания морозоустойчивых защитных покрытий ОВ, повышения вибростойкости и повторяемости при перестыковках оптических разъемов, повышения выходной оптической мощности передающих оптических модулей и применения оптических усилителей, повышения коэффициента разветвления ОР и уменьшения их ТКФ, улучшения идентичности оптических длин ветвей разводки.

173

1. О. Г. Вендик, М. Д. Парнес. Антенны с электрическим сканированием / Под. ред. JL Д. Бахраха М.: Сайнс - Пресс, 2002. - 232 с.

2. Brookner Е. Major Advances in Phased Arrays: Part I // Microwave Jornal -1997. V. 40, № 5. - P. 288 - 294.

3. Brookner E. Major Advances in Phased Arrays: Part II // Microwave Jornal -1997. V. 40, № 6. - P. 84 - 92.

4. Boeing Unveils High Speed Global Communications Service - Live In -Flight Internet, E - Mail, TV; Available Next Year // Connexion by Boeing News Release.htm - 2002.- P. 1 - 3.

5. Краткий справочник конструктора РЭА / Под ред. Р. Г. Варламова — М.: Сов. Радио, 1972.- 856 с.

6. Белый Ю. Создание активной фазированной антенной решетки на базе существующей элементной базы бесперспективно // Интерфакс-АВН. 2002. -18 мая.

7. Особенности серийного изготовления систем распределения энергии для БРЛС с ФАР, в сб. Электронное управление лучом в бортовыхрадиолокационных комплексах / М. А. Грибков, В. А. Горин, А. С. Милованов и др.; Рязань.: Полином, 2000. 147 с.

8. Зайцев Д. Ф. Применение фотоники в АФАР // Антенны. 2003. - Вып. 5. С. 34-40.

9. Зайцев Д. Ф. Фотоника в современных PJIC с ФАР // Труды X международной школы семинара «Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот». - Фрязино: 2002 г. - т. 2, С. 234 - 236.

10. Rosker М. Analog Optical Signal Processing // AOSP Workshop, Wright Patterson, 2000 Chart 1 -18.

11. Wagner К. H., Kriehn G., Schlottau F., Silvera P. E. X., Waverka R. T. Wideband All Opical BEAMTAP // MPW 2001, Long Beach, 2001 - Tu4-10.

12. Иммореев И. Я., Судаков А. А., Электромагнитная совместимость сверхширокополосных и узкополосных систем связи // Труды Всероссийской научной конференции «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике». Муром: 2003. - С. 481 - 486.

13. Grosskopf G., Kuhlow В., Przyrembel G. et. all. Silica Based Beam for 60 GHz Smart Antennas // Proc. 27 th Eur. Conf. on Opt. Comm. (ECOC 01), Amsterdam, 2001 P. 12 - 13.

14. Боярчук К. А., Кононов E. M., Ляхов Г. А. Радиолокационное обнаружение областей локальной ионизации в приземных областях атмосферы // Письма в ЖТФ. 1993. - Т. 19, Вып. 6. - С. 67 - 71.

15. Wright J., Coryell L. A., Harvey J. F. Army Development of Integrated Photonic Subsystems for Phased Array Antenna Control // PSAA -5, Monterey, 1995-Session 1-3.

16. Miceli W. J. Overview of Navy Programs and Plans in Analog Photonics // PSAA-5, Monterey, 1995 Session 1-4.

17. Bernstein N. Overview of Air Force Programs and Plans in Analog Photonics // PSAA-5, Monterey, 1995 Session 1- 2.

18. Алферов Ж. И. Новое поколение приборов на широкозонных гетеропереходных структурах A111 Bv // Труды второго научно -технического симпозиума «Электронное управление лучом в бортовых радиолокационных комплексах». Рязань: 2002 г. - С. 3 - 7.

19. Zaitsev D. F. Temperature drift of modulation characteristics In semiconductor lasers // IEE Proceedings J. - 1993. - V. 140 - No. 4 - P. 227 -231.

20. Зайцев Д. Ф. Исследование температурного дрейфа фазочастотных характеристик гетеролазеров при непосредственной СВЧ модуляции // Антенны. 2003.- Вып. 12. - С. 33 - 38.

21. Зайцев Д. Ф. Оптимизация шумовых характеристик предусилителей длябыстродействующих фотоприемников волоконно-оптических линий связи // ft Радиотехника и электроника. -1985. Т. XXX, № 8. - С. 1630 -1633.

22. Зайцев Д. Ф. Аналитический расчет и оптимизация чувствительности быстродействующих цифровых и аналоговых фотоприемных устройств для волоконно оптических линий связи // Радиотехника и электроника. - 1988 -Т. XXXIII, № 3. - С. 612 - 619.

23. Голубков В. Е., Зайцев Д. Ф., Каринский С. С., Попков В. Т. Быстродействующий интегрально оптический аналогово - цифровой преобразователь / Электронная техника. - М.: ЦОНТИ ЭКОС, 1984 - Сер. II, Вып. 1(27). - 89 с.

24. Фотоприемное устройство: А. С. 1419472 СССР/ Д. Ф. Зайцев, Р. Г. Дохикян. № 4100250; Заявл. 4.08. 1986; Опубл. 3.04.88 // РЖ. ВНИИПРОГЭ. - 1988 - № 31. - С. 78.И

25. Устройство для стабилизации фазы передаваемого по BOJIC высокочастотного аналогового сигнала: Патент России. 2119719/ Д. Ф. Зайцев № 97119141; Заявл. 27. 11. 1997; Опубл. 27.09.98 // Описания Российских изобретений. - 1998 - Ч. 2.

26. Зайцев Д. Ф., Мировицкий Д. И. Результаты экспериментального исследования элементов многоканальной волоконно-оптической фазостабильной разводки СВЧ сигналов ФАР // Антенны. 2003. - Вып. 4. -С. 64 - 69.

27. Зайцев Д. Ф., Мировицкий Д. И. Исследование фазовой нестабильности в многоканальной волоконно оптической системе разводки СВЧ сигналов ФАР // Антенны. - 2003. - Вып. 3. - С. 57 - 63.

28. Бахрах JI. Д., Зайцев Д. Ф. Эспериментальное исследование макета многоканальной сверхширокополосной фазостабильной волоконно -оптической разводки СВЧ сигналов и сверхкоротких импульсов // Антенны. 2003. - Вып. 5. - С. 3 - 6.

29. Wilson R. A., Lewis М. F., Sample P. Laser stabilization for use in Microwave Photonics // IEEE Int. Microvawe Photonics, "MPW'2001", Long Beach, CA, 2001 P. M3-6.

30. Peschardt E., Sladen J.P.H. Transmission of stabilised RF phase reference over a monomode fibre-optic link // Electron.Lett. 1986. - V. 22. - № 16 -P.868 - 869.

31. Grimes G. Remoting antennas with high speed analog fiber optics // MSN. -1989. -V.19. № 8 - P. 41- 47.

32. Goutzoulis A. Zomp J. An Eight element Optically Powered, Directly Modulated Receive UHF Fiber- Optic Manifold // Microwave Journal. - 1996. -V.39. - № 2 - P. 74 - 86.

33. Lau K.Y. Microwave phase stability of directly modulated semiconductor injection lasers // Appl. Phys. Lett. 1988. - V. 52. - № 17 - P. 1377- 1378.

34. Helms J., Peterman K. Microwave modulation characteristics of semiconductor lasers with optical feedback // Electron. Lett. 1989. - V.25. - № 23 - P. 1369-1371.

35. Eng S. Т., Bergman L. A. Gigahertz analog modulation and differential delay of GaAlAs lasers: temperature and current behavior // Applied Optics. 1980. - V. 19.-№ 19-P. 3335-3342.

36. Ultra high speed semiconductor laser modules: Your key to photonic f} technology in microwave systems // Microwave Journal. 1988. - V. 31. - № 3 - P.228 230.

37. Ван-дер-Зил А. Шумы в твердотельных приборах и лазерах // ТИИЭР. -1970. Т. 58. - № 8 - С. 5 - 34.

38. Ван дер - Зил А. Шумы при измерениях / М.: Мир, 1979. - 286 с.

39. Брауде Г. В. Коррекция телевизионных и импульсных сигналов / М.: Связь, 1967. 323 с.

40. Персоник С. Д. Проектирование приемников для систем с волоконными световодами // ТИИЭР. 1977. - Т. 65. - № 12 - С. 47 - 58.

41. Smith R. G., Personick S. D. Reseiver design in Semiconductor Devices forЛ

42. Optical Communication / Ed. H. Kressel West Berlin: Springer - Verlag, 1980 -ch 4. - 268 p.

43. Ащеулов В. К., Бирюков В. А., Бухтиарова Т. В. и др.; Волоконные световоды с повышенной термической стабильностью оптической длины // Радиотехника и электроника. 1996. - Т. 41, № 4. - С.503 504.

44. Mehdi Shadaram and all. Technique for the phase of the reference signals in analog fiber optic links // Applied Optics. -1995.- V. 34, No. 36. - P. 8283 - 8288.

45. Smith P., Phase stabisation of reference signals in analog fiber optic links // Electron. Letters. - 1997. - V. 33, № 13. - P. 1164 -1165.

46. Primas L. Е. Cable delay compensator for microwave signal distribution over optical fibers // Microwave Journ. 1990. - V. 33, №. 12 - P. 81 - 92.

47. Братчиков A. H., Воскресенский Д. И., Садеков Т. А. Теоретические и экспериментальные результаты исследования фазостабильного волоконного канала с удаленным гетеродинированием // Антенны. -2000.- Вып. 3(46) С. 5 - 16.

48. Luttes G., et.all., А 60 Meter Delay Stabilized Microwave Fiber Optic Link for 5.3 GHz Reference Signal Distribution on the Shuttle Radar Topographic Mapper, Jet Propulsion Laboratory // PSAA -9, Monterey, 1999 Session 9 -1.

49. Horwitz D. The 60 Meter Delay - Stabilized Fiber Optic Link For the STS-99 Shuttle Radar Tomograhy Mission (SRTM) // Proc. of SPIE, 2001 - V. 4216 - P. 218 - 227.

50. Волоконно оптическая линия связи: А.С. 1690294 А1 СССР / JI. П. ^ Прокофьева JI. П., А. В. Францессон, Ф. А. Шаталов. - № 4667129/09;

51. Заявл.01.02.89; 0публ.07.11.91. Бюл. № 41. - 2 с.

52. White В. J., Davis J. P., Bobb L. С. et all. Optical Fiber Thermal Modulator // Journ. of Lightwave Technol. - 1987. - V. 5. - № 9 - P.l 169 - 1175.

53. Волоконно оптические системы передачи и кабели; Справочник / И. И. Гроднев, А. Г. Мурадян, Р. М. Шарафутдинов и др. - М.: Радио и связь, 1993. - 264 с.

54. Microwave Photonics // MWP 2001, Long Beach, 2001 -M-l M4; Tu-l-Tu-4; W-l-W-3.

55. Бахрах JI. Д., Блискавицкий А. А. Применение лазеров и волоконно — оптических систем для управления формированием СВЧ сигналов и ихЛраспределения в антенных решетках // Квантовая электроника. 1988.-Т.15, № 5. - С. 879-914.

56. Бахрах JL Д., Блискавицкий А. А. Перспективы применения BOJIC в активных фазированных антенных решетках PJIC // Вопросы радиоэлектроники. -1986. Вып. 8 - С. 3 - 13.

57. Daryoush A. end all. Optical Beam Control of mm Wave Phased Array Antennas For Communications // Microwave Journal. - 1987. - V. 30, № 3 - p. 97 -104.

58. Forrest J. R., Richards F. P., Salles A. A., Varnish P. Optical fibre networks for signal distribution and control in phased array radars. // Int. Conf. Radar -82, London, 1982- P. 408-412.

59. Forrest J. R. et all. Optical Techniques for Signal Distribution and control in Phased Array Radars. // Int. Conf. Radar 85, Arlington, 1985 - P. 410 - 415.

60. Cardone L. Ultra Wideband Microwave Beamforming Technique // Microwave Journ. -1985. - V. 28. - № 4 - P. 121- 131.

61. Loo R. Y., Tangonan G. L., Yen Huan Wun et all. Photonics for phased -array antennas // Photonics and Radio Frequency. Ed. M. B. Hendrickson / Proc. SPIE. - 1996. - V. 2844. - P. 234 - 240.Л

62. Mantgomeri S. D., Klein R., Glasco J. Fiber optics takes hold for analog applications // Microwave & RF. 1986. - № 2 - P. 47 - 48.

63. Michael S. J. D. Optical RF architecture // Photonics and Radio Frequency. Ed. M. B. Hendrickson / Proc. SPIE. 1996. - V. 2844. - P. 318 - 324.

64. One million way optical distribution of microwave signals// GEC Jornal of research . -1995. V. 12, No. 3 - P. 185.

65. СОХ С. H. et. all. Applications of Analog Fiber Optic Links // Journal on Communications. 1997. - V. XLVIII, No 8 - P. 22 - 25.

66. Бахрах JI. Д., Блискавицкий А. А. Гибридная СВЧ волоконно-оптическая система распределения сигналов в активной ФАР // Радиотехника. 1990. -№9- С. 62-65.

67. Volker М. Coherent all fibre optical beam-steering technique for phased-array antennas // IEE Proceedings - J. - 1992. - V. 139. - № 8 - P. 305 - 308.

68. Слюсар В. Цифровое формирование луча в системах связи // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2001. - № 1 - С. 6 - 12.

69. Цифровые фильтры и устройства обработки сигналов на интегральных микросхемах / Под. ред. Б. Ф. Высоцкого. М.: Радио и связь, 1984 - 214 с.

70. ТУ16-505.806-75. Радиочастотный кабель РК-50-2-25-С. М.: Изд - во стандартов, 1976. - 24 с.

71. ТУ 16.705.272 83. Радиочастотный кабель РК-50-7-58-С. - М.: Изд - во стандартов, 1984. - 21 с.

72. ТУ ОХТ505.226-81. Радиочастотный кабель РК-50-7-59-С. М.: Изд -во стандартов, 1982. - 23 с.

73. Zaitsev D. F. Temperature drift of modulation characteristics in semiconductor lasers// Modelling, Measurement & Control A. 1993 - V. 51-No. 4 - P. 53 - 64.

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

75. Суэмацу Я. Волоконно оптическая связь в длинноволновом диапазоне // ТИИЭР. -1983. - Т. 71, № 6 - С. 5 - 39.

76. Фиштейн А. М. Фазостабильные усилители широкого динамического диапазона. М.: Наука, -1981. - 120 с.

77. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Сов. радио, 1974. - 552 е.: ил.

78. Кугушев А. И. Влияние оптической обратной связи на эффективность ввода излучения полупроводниковых лазеров в одномодовые волоконные световоды// Зарубежная радиоэлектроника. 1991. - №4 - С. 58-67.

79. Angled Single Mode SC Cable Assemblies. / каталог фирмы 3 M. -1996.

80. Bowers J.E. High speed semiconductor laser design and perfomance. // Solid-state electronics. 1987. - V. 30, № 1 - P.l-11.

81. Casey H.C. Temperature dependence of the threshold current density in InP-GalnAsP ( l=1.3mm) double heterostructure lasers. // J. Appl. Phys. 1984. - V. 56, № 7 - P. 1959 - 1968.

82. Butler J.K. The effect of juction heating on laser linearity and harmonic distorsion in semiconductor devices for optical communication./ Ed. H. Kressel -New-York: Springer-Verlag, 1982.-258p.

83. Chiu L.C., Chen P.C., Yariv A. Interband Auger recombination in InGaAsP // IEEE J.Quantum Electron. 1982. - QE-18, № 12 - P. 938 - 941.

84. Dutta N.K. and Nelson R.J. Temperature Dependence of the basing

85. Characteristic of the 1.3 mm InGaAsP InP and GaAs - AlGaAs DH Lasers // ft, IEEE J.Quantum Electron. -1982. - QE- 8, № 5 - P.871- 878.

86. Sermage В., Chemla D.S., Sivco D. and Cho A.Y. Comparison of Auger Recombination in GalnAs-AlInAs Multiple Quantum Well Structure and in Bulk GalnAs // IEEE J.Quantum Electron. 1986. - QE-22, № 6 - P. 774 - 780.

87. Dutta N.K., Wynn J., Sivco D.L., Cho A.Y., Zydzik G.J. Performance characteristics of In Ga As / Ga As multiquantum well lasers // J. Applied Physics. - 1990. -68, № 8 - P. 3822 - 3825.

88. Chen T.R., Margalit S., Koren U.,Yu K.L., Chiu L.C., Hasson , A., Yariv A. Direct measurement of the carrier leakage in an InGaAsP/InP lasers // Appl. Phys. Letters. 1983.- V. 42, № 12 - P. 1000 - 1002.

89. LaCourse J.,01shansky R. Universal presense of saturable nonradiative current in six types of 1.3 mm buried heterostructure lasers // Appl. Phys. Letters. 1988. - V. 52, № 9 - P.700 - 702.

90. Asada M. and Suematsu Y. Density matrix theory of semiconductor lasers with relaxation broadening modal-gain and gain-suppression in semiconductor lasers // IEEE J.Quantum Electron. - 1985. - QE-21, № 5 - P.434 - 442.

91. Dutta N.K., Wilson R.B., Wilt D.P., Besomi P., Brown R.L., Nelson R.J. and Dixon R.W. Performance comparison of InGaAsP lasers emitting at 1.3 and 1.55 mm for lightwave system applications // AT&T Technical Jorn. 1985. - V. 64, № 8 - P.1857- 1884.

92. P 94. Wang J., Olesen H., Stubkjaer K.E. Recombination, gain and bandwidth characteristics of 1.3 mm semiconductor laser amplifiers // IEEE J. Lightwave

93. Technol. 1987. - LT-5, № 1 - P. 184 - 189.

94. Yano M., Nishi H., Takusagawa M. Temperature characteristics of thresold current in InGaAsP/InP double heterostructure lasers // J. Appl. Phys. 1980. -V. 51, №8- P.4022 - 4028.

95. Jensen B. and Torabi A. Temperature and intensity dependense of the refractive index of a compoud semiconductor // J. Opt. Soc. Amer. B. 1985. - V. 2, №9 - P. 1395 -1401.

96. Kato Y., Yanase Т., Kitamura M., Nishi K., Yamacuchi M. Improved high-temperature performance of 1.52 mm InGaAsP laser diodes fabricated by TWO -step VPE and LPE // Electron. Lett. 1985. - V. 21. - P. 293 - 294.

97. Gomatam B.N., DeFonso A.P. Gain suppression in semiconductor lasers: The influence of dynamic carrier temperature changes // J. Appl. Phys.- 1988. V. 64, № 3 - P.1555 -1557.

98. Welker H., Weiss H. Optical Properties of III-V Compounds. V. 3 / Ed. R. K. Willardson, A. C. BEER. New-York: Academic Press, 1967.- 404 p.

99. Дураев В. П., Рябцев Т. И. Температурная зависимость порога генерации гетеролазеров для ближней инфракрасной области спектра // Обзоры по электронной технике. Лазерная техника и техника и оптоэлектроника. -1988. Сер. 11. - Вып. 5. - С. 32 - 34.

100. Зайцев Д. Ф. Метод расчета температурного дрейфа модуляционных характеристик полупроводниковых лазеров // Труды Всесоюзн. научно -технич. конф. «Проблемы измерительной техники в волоконной оптике».- Н. Новгород: 1991.-С. 62.

101. Зайцев Д. Ф. Исследование температурного дрейфа фазочастотных характеристик гетеролазеров принепосредственной СВЧ модуляции // Антенны. 2003.- Вып. 12. - С. 33 - 38.

102. Bowers J.E., Hemenway B.R., Gnauk А.Н., Witt D.P. High speed InGaAsP constricted - mesa lasers // IEEE J.Quantum Electron.- 1986. - QE-22, № 6 - P. 833-844.

103. Батушев В. А. Электронные приборы. / M.: Высш. школа, 1969. 608 с.

104. Волин М. JI. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре / М.: Радио и связь, 1981 280 с.

105. Основы волоконно оптической связи / Пер. с англ. под ред. Е. М. Дианова. - М.: Сов. радио, 1980. - 204 с.

106. Справочник. Транзисторы малой мощности. Изд. 2 е / Под ред. А. В. Голомедова. - М.: Радио и связь, 1994. - 384 с: ил.

107. Ван дер - Зил А. Шум / М.: Сов. радио, 1973. - 228 с.

108. El-Diwany, Rouston D. J., Chamberlain S. G. Design of low noise bipolar transimpedance preamplifiers for optical receivers // IEE Proc., Pt. G. - 1981.- V. 128, № 6 - P. 299 - 305.

109. Autacc S., Schlachetzki A. Broad Band Amplifier with Bipolar Transistors for Optical Receivers // J. Opt. Commun. - 1982. - V. 3, № 3 - P. 107- 110.

110. Transistor Data Book / N. J. Pine Brook, 1975. V. 38 - P. 121.

111. Transistor NE 644801I Microwaves. 1977. - V. 16, № 8 - P. 13.

112. Albrecht W., Else G., Enning B. et all. Optical digital high speed transmission general considerations and experimental results // IEEE Trans, on Microwave Theory and Techn. -1982. - MTT-30, № 10 - P. 1535 -1547.

113. Зайцев Д. Ф„ Зверев Г. Ф., Радченко В, А, Хлявич Я. Л., Быстродействующий фотоприемник с фотодетектором на полевом транзисторе // ПТЭ. 1982. - № 1 - С. 235.

114. Мелихов В. С., Ковригин Е. И. Вопросы телевизионной техники / Томск.: Изд-во Томск, ун-та, 1975. Вып. 1 - 152 с.

115. Muoi Т. V. Receiver design for high speed optical - fiber systems // Journ. Lightwave Techn. - 1984. - V. LT - 2, № 3 - P. 243 - 267.

116. OMahony M. J., Justice D. J., Holmes P. A p-i-n Bipolar Receiver for Submarine System Application // J. Lightwave Techn. 1985. - V. LT-3, № 6 - P. 608 - 611.

117. Personik S. D. Receiver Design for Digital Fiber Optic Communication Systems // Bell System. 1973. -V. 52, № 6 - P. 843 - 886.

118. Muoi Т. V. Receiver design for digital fiber optic communication systems using Manchester coding // IEEE Trans. Commun. 1983. - V. COM-31, № 5 -P. 608 - 619.

119. OMahony M. J., Justice D. J., Holmes P. A high bit rate p-i-n bipolar optical receiver for submarine systems // 9-th. Europ. Conf. on Opt. Commun. (ECOC-83), Geneva, 1983 P. 167 —170.

120. Техника оптической связи. Фотоприемники. / Под. Ред. У. Тсанга.- М.: Мир., 1988. 526 с.

121. Stephens W. Е., Joseph Т. R. System Characteristics of Direct Modulated and Externally Modulated RF Fiber Optic Links // Journ. Lighwawe Technology, -1987.- V. LT-5, № 3 - P. 380 -387.

122. Olson T. An RF and Microwave Fiber Optic Design Guide // Microwave Journal. - 1996. - V.39, № 8 - P. 54 - 76.

123. Блискавицкий А. А., Владимиров Ю. К., Такташов С. X. СВЧ согласование импеданса лазерного диода с 50 омным сопротивлением микрополосковой линии // Квантовая электроника. - 1993. - Т. 20, № 3 - С. 293 - 299.

124. Сох С. High Performance Analog Optical Links / Program Review Presentations R FLICS 2001. Washington.: DARPA / MTO. - 2001. - 2p.

125. A System Designer's Guide To Broadband Fiber Optics / Alhambra.: Ortel Co., 1995. 24 p.

126. Wilson R. A., Lewis M. F., Sample P. Laser Stabilization for in Microwave Photonics // MWP'01, Long Beach, 2001.- M3-6.

127. Комплект компонентов волоконно оптического канала передачи опорных ВЧ сигналов: Отчет по ОКР (Технический проект) Опора Луч -В / РТИ - ВОСПИ, Рук. работы Д. Ф. Зайцев - 20.12.1999; ШИВА.461313.001 -М.: 1999,-46 с.

128. Измерения в радиоэлектронике. Справочник / под ред. В.А. Кузнецова-М.: Энергоатомиздат, 1987.- 512 е.: ил.

129. Lin М. S., Wang S. J., Dutta N. К. Temperature dependence of the harmonic distortion in InGaAsP distributed feedback lasers // J. Appl. Phys. 1990. - V. 67, № 11 - P. 6661 - 6666.

130. Бахрах Л. Д., Блискавицкий А. А. Гибридная СВЧ волоконно -оптическая система распределения сигналов в активной ФАР // Радиотехника. 1990. - № 9 - С. 62 - 65.

131. Lau К. Y., Blauvelt Н. Effect of low- frequency intensity noise on high — frequency direct modulation of semiconductor injection lasers // Appl. Phys. Lett. 1988. - V. 52. - № 9, P. 694 - 696.

132. Бахрах Л. Д., Жук Н. Ф., Лось В. Ф., Шиманов А. Н. Широкополосные микрополосковые и вибраторные антенны // Антенны. 2001.- Вып. 2 — С. 21 - 26.

133. Stutzman W. L., Buxton С. G. Radiating Elements for Wideband Phased Arrays // Microwave Journal. 2000. - V. 43, № 2 - P. 430 - 431.

134. Воскресенский Д. И., Гринев А. Ю., Воронин Е. Н. Радиооптические антенные решетки. М.: Радио и связь, 1986. - 240 е.: ил.

135. Бахрах Л. Д., Зайцев Д. Ф. Фазированные антенные решетки на основе распределенных оптических антенных модулей // Доклады АН. 2004. -Т. 394,№4-С. 465-468.

136. Бахрах Л. Д., Зайцев Д. Ф. Перспективы применения аналоговой фотоники в радиолокационных системах // Антенны. 2004. - Вып. 8 — 9 — С. 134-138.

137. Брызгалов А. П. Применение сверхширокополосных сигналов большой длительности в связи и локации // Всероссийская научная конф. Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике, Муром, 2003.- С. 22-27.

138. Основные публикации материалов диссертации

139. Зайцев Д. Ф. Исследование температурного дрейфа фазочастотных характеристик гетеролазеров при непосредственной СВЧ модуляции //Антенны. 2003.- Вып. 12. - С. 33 - 38.

140. Zaitsev D. F. Temperature drift of modulation characteristics In semiconductor lasers // IEE Proceedings J. - 1993. - V. 140 - No. 4 - P. 227 - 231.

141. Zaitsev D. F. Temperature drift of modulation characteristics in semiconductor lasers // Modelling, Measurement & Control A. 1993 - V. 51-No. 4 - P. 53 - 64.

142. Зайцев Д. Ф. Аналитические методы расчета амплитудно частотных и фазо - частотных характеристик и их температурного дрейфа одномодовых полупроводниковых лазеров при непосредственной высокочастотной модуляции. // Препринт -М.: РТИ АН СССР, 1989 - № 8913.

143. Zaitsev D. F. Temperature drift of modulation characteristicsin semiconductor lasers // Proc. Int. Conf. Neural Networks, Modelling & Simulation, Knowledge Proc., Chicago, 1992. P. NB 1 - 7.

144. Зайцев Д. Ф. Метод расчета температурного дрейфа модуляционных характеристик полупроводниковых лазеров // Труды Всесоюзн. научно — технич. конф. «Проблемы измерительной техники в волоконной оптике».- Н. Новгород: 1991.-С. 62.

145. Зайцев Д. Ф. Аналитический расчет и оптимизация чувствительности быстродействующих цифровых и аналоговых фотоприемных устройств дляволоконно оптических линий связи // Радиотехника и электроника. - 1988 -Т. XXXIII, № 3. - С. 612 - 619.

146. Зайцев Д. Ф. Оптимизация шумовых характеристик предусилителей для быстродействующих фотоприемников волоконно-оптических линий связи // Радиотехника и электроника. 1985. - Т. XXX, № 8. - С. 1630 - 1633.

147. Голубков В. Е., Зайцев Д. Ф., Каринский С. С., Попков В. Т. Быстродействующий интегрально оптический аналогово - цифровой преобразователь / Электронная техника. - М.: ЦОНТИ ЭКОС, 1984 - Сер. И, Вып. 1(27).-89 с.

148. Зайцев Д. Ф., Мировицкий Д. И. Исследование фазовой нестабильности в многоканальной волоконно оптической системе разводки СВЧ сигналов ФАР//Антенны.-2003. - Вып. 3. - С. 57-63.

149. Зайцев Д. Ф. Широкополосные аналоговые фотоприемные устройства: Сб. науч. тр./ РТИ АН СССР «Сложные радиоастрономические системы»/ Гл. ред. В. К. Слока. М.: РТИ АН СССР, 1986. - С. 161 - 166.

150. Фотоприемное устройство: А. С. 1419472 СССР/ Д. Ф. Зайцев, Р. Г. Дохикян. № 4100250; Заявл. 4.08. 1986; Опубл. 3.04.88 // РЖ. ВНИИПРОГЭ. - 1988 - № 31. - С. 78.

151. Устройство для стабилизации фазы передаваемого по BOJIC высокочастотного аналогового сигнала: Патент России. 2119719/ Д. Ф. Зайцев № 97119141; Заявл. 27. 11. 97; Опубл. 27.09.98. - Бюл. № 27 - 12 с.

152. Зайцев Д. Ф., Мировицкий Д. И. Результаты экспериментального исследования элементов многоканальной волоконно-оптической фазостабильной разводки СВЧ сигналов ФАР // Антенны. 2003. - Вып. 4. -С. 64 - 69.

153. Бахрах Л. Д., Зайцев Д. Ф. Эспериментальное исследование макета многоканальной сверхширокополосной фазостабильной волоконно — оптической разводки СВЧ сигналов и сверхкоротких импульсов // Антенны. 2003. - Вып. 5. - С. 3 - 6.

154. Зайцев Д. Ф. Применение фотоники в АФАР // Антенны. 2003. -Вып. 5. - С. 34 - 40.

155. Зайцев Д. Ф. Фотоника в современных PJ1C с ФАР // Труды X международной школы семинара «Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот». - г. Фрязино: 2002 г. - т. 2, С. 234 - 236.

156. Бахрах Л. Д., Зайцев Д. Ф., Островский А. Г. Особенности применения фотоники в АФАР // Труды второго научно технического симпозиума «Электронное управление лучом в бортовых радиолокационных комплексах». - г. Рязань: - 2002 г.- С. 114 - 117.

157. Зайцев Д. Ф. Световодные системы передачи аналоговых сигналов. М., 1986. - Деп. в НИИЭИР 1986, № 3-7866.

158. Зайцев Д. Ф. , Зверев Г. Ф., Радченко В. А., Хлявич Я. Л. Быстродействующий фотоприемник с фотодетектором на полевом транзисторе // ПТЭ. 1982. - № 1. - С. 235 - 236.

159. Бахрах Л. Д., Зайцев Д. Ф. Фазированные антенные решетки на основе распределенных оптических антенных модулей // Доклады АН. 2004. -Т. 394, № 4 - С. 465-468.