Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
ℹ️Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
Введение 4
2 Обзорная часть 7
Требования к современным РЛС 7
Проблемы и ограничения классических аналоговых трактов РЛС 11
Потери фидерного тракта 11
Частотная зависимость при сканировании лучом ФАР 13
Аналого-цифровое преобразование 17
Радиофотоника 20
3 Теоретическая часть 25
Оптическая линия 25
Оптический источник сигнала 30
Оптические усилители 34
E/O преобразование и модуляция 38
Фотодетектор 46
Оптические линии задержки 48
Набор линий задержек 53
Набор секций свободного пространства 56
Оптические линии переменной длины 60
Набор секций свободного пространства с переменной дисперсией 61
Высокодисперсионные оптические линии 62
4 Моделирование радиофотонного канала 70
Заключение 88
Список использованной литературы 90
📖 Введение
Темой данной работы является исследование возможности создания радиофотонной фазированной антенной решетки. В последнее время все большее внимания научного и инженерного сообществ, имеющих отношения к радиолокации, уделяется новой технической отрасли - радиофотонике. Радиофотонные системы превосходят традиционные по всем ключевым тактико-техническим характеристикам, включая устойчивость к мощным электромагнитным импульсам, значительное повышение КПД и снижение габаритов и стоимости при серийном производстве.
Актуальность темы подтверждается динамическим ростом количества научных публикаций за последние десятилетия, относящихся к фотонике, радиофотонике и интегральной фотонике, созданием государственных организаций и институтов и выделением крупных грантов на исследования и разработку в этой области.
В США и Европе фотоника входит в основные перспективные научно-технические отрасли развития. В 2015 году на деньги Министерства обороны США создан "Объединенный институт фотоники" (Integrated Photonics Institute for Manufacturing Innovation). В Европе была создана технологическая платформа "Photonics21", объединяющая около двух тысяч организаций, активно действует некоммерческая организация "Европейский индустриальный консорциум по фотонике" (European Photonics Industry Consortium — EPIC), основанный компаниями Aixton, CDT, Osram, Philips и Sagem. Бурное развитие фотоники позволило научному сообществу представить новые решения в области радиотехнических систем, такие как радиофотонная РЛС. Под грантом "Европейского исследовательского совета" (European Research Council) был создан проект PHODIR (Photonics-based fully
digital radar), в 2014 году представивший рабочий прототип радиофотонного радара. Проект освещался в научно-техническом журнале Nature, а также на других крупных научно-технических ресурсах с миллионной аудиторией.
В России с 2015 года по заказу Фонда перспективных исследований (ФПИ) разрабатывается радиофотонная активная фазированная антенная решетка для авиационных радаров.
Целью настоящего исследования является предоставление теоретической базы для построения радиофотонного радара с фазированной антенной решеткой.
Задачей настоящего исследования является анализ современного состояния области исследования и технических предпосылок к созданию радиофотонного радара с фазированной антенной решеткой.
Объектом исследования являются научные публикации и достижения науки и техники в области исследования.
Предметом исследования является теоретическая и математическая модель радиофотонного тракта РЛС.
Методами исследования в настоящей работе являются теоретический анализ, обзор научных трудов, аналитические численные методы, а также численные методы с использованием пакета программ OptiSystem и MATLAB.
Практическое значение полученных результатов распространяется на создание принципиально новых широкополосных радаров с применением радиофотоники, а также на улучшение технических характеристик существующих РЛС путем замены классических аналоговых трактов радифотонными.
Достоверность полученных результатов гарантируется авторами научных публикаций, рецензируемых Институтом инженеров 5
электротехники и электроники (IEEE) и другими ассоциациями и журналами, работающими в области науки и техники.
✅ Заключение
В ходе работы были рассмотрены требования к современным радиолокационным системам. Обозначены проблемы и ограничения применения классических радиотрактов для электронного сканирования и передачи энергии внутри РЛС. Рассмотрена история возникновения и современное состояние радиофотоники как технической области знания применимой для построения принципиально нового поколения РЛС. Был проведен обзор научных публикаций и собран теоретический материал по теме исследования. Последовательно была изложена теория, касающаяся основных составляющих компонентов радиофотонного канала для антенных решеток с электронным сканированием и некоторых их технических характеристик. Подробно рассмотрена концепция истинно-временной задержки и различные типы радиофотонных формирователей диаграмм направленности применяющих эту концепцию. В результате работы получена модель радиофотонного канала, использующая оптические линии переменной длины для генерации сетки временных задержек. Исследовано влияние частотной зависимости коэффициента усиления широкополосной антенной решетки, использующей временные задержки, и потерь на распространение сигнала в пространстве на автокорреляционную функцию детектируемого антенной решеткой сигнала.
В работе не были затронуты такие перспективные области как фотонные аналого-цифровые преобразователи [118-119] и возможность построения цифровых антенных решеток на их основе. В продолжении исследование может включать обширный обзор по данным темам, а также построение более полной модели радифотонного канала, исследование влияния характеристик различных компонентов на работу системы.