Моделирование экономичного радиофотонного трансивера для многопозиционной РЛС по технологии Radar-over-Fiber с помощью СВЧ электронной САПР Cadence AWRDE

М.Е. Белкин; В.В. Головин; Ю.Н. Тыщук; В.П. Савченко

doi:10.18127/j19998465-202302-11

Моделирование экономичного радиофотонного трансивера для многопозиционной РЛС по технологии Radar-over-Fiber с помощью СВЧ электронной САПР Cadence AWRDE

М.Е. Белкин¹, В.В. Головин², Ю.Н. Тыщук³, В.П. Савченко⁴

научная статья УДК 621.396.96 Страницы: 86-92 doi.org/10.18127/j19998465-202302-11

^1,4 АО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца» (Москва, Россия)
^2,3 Севастопольский государственный университет (СевГУ) (г. Севастополь, Россия)

Ключевые слова: Технология Radar-over-Fiber волоконно-оптическая межсоединительная линия радиофотонный трансивер компьютерное моделирование

Аннотация

Постановка проблемы. Развитие радиофотонного подхода в отрасли радиолокации в последние годы привело не только к улучшению параметров РЛС на базе традиционных технологий построения, но и к созданию принципиально новых технологий. Одним из наиболее значимых примеров этому – технология «Radar-over-Fiber» (RaoF). Возможность и эффективность функционирования РЛС по RaoF-технологии исследована и подтверждена экспериментально с использованием в базовых станциях (БС) и дистанционных радиолокационных станциях (ДРЛС) одинаковых передающих (ПОМ) и приемных (ПРОМ) оптических модулей, построенных на основе стандартной схемы на базе электрооптического и оптико-электрического преобразователей и электрических усилителей. Несмотря на простоту схем, данный подход обладает рядом существенных недостатков при использовании РЛС для радиовидения, основные из которых – ограниченность длины волоконно-оптических соединительных линий (ВОСЛ) и общей разрешающей способности РЛС, что делает невозможным корректное определение в реальном времени удаленных малоформатных целей сложной конфигурации.

Цель. Предложить усовершенствованный принцип построения радиофотонного трансивера для многопозиционной РЛС с использованием технологии RaoF.

Результаты. С помощью СВЧ электронной САПР Cadence AWRDE исследованы оптимальные принципы построения и ключевые параметры радиофотонного трансивера ультраширокополосной дуплексной волоконно-оптической межсоединительной линии для многопозиционной радиолокационной системы по технологии Radar-over-Fiber.

Практическая значимость. Усовершенствование принципа построения радиофотонного трансивера для многопозиционной РЛС с использованием технологии RaoF позволит повысить длину ВОСЛ и общую разрешающую способность РЛС, что сделает более корректным определение в реальном времени удаленных малоформатных целей сложной конфигурации.

Поступила: 18.01.2023
Одобрена: 01.02.2023
Принята: 16.02.2023

Для цитирования

Белкин М.Е., Головин В.В., Тыщук Ю.Н., Савченко В.П. Моделирование экономичного радиофотонного трансивера для многопозиционной РЛС по технологии Radar-over-Fiber с помощью СВЧ электронной САПР Cadence AWRDE // Наукоемкие технологии. 2023. Т. 24. № 2. С. 86−92. DOI: https:// doi.org/10.18127/j19998465-202302-11

Список источников

Seeds J., Williams K.J. Microwave Photonics. IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology. 2006. V. 24. № 12. P. 4628–4641.
Capmany J., Novak D. Microwave photonics combines two worlds. Nature Photonics, 2007. V. 1. № 1. P. 319–330.
Urick V.J., McKinney J.D., Williams K.J. Fundamentals of microwave photonics. John Willey & Sons Inc. New Jersey: Hoboken 2015.
Mailloux R.J. Phased Array Antenna Handbook. Artech House. Boston. 2005. 515 p.
Hansen R.C. Phased Array Antennas. John Willey & Sons Inc.; New Jersey. 2009. 547 p.
Skolnik M.I., Radar Handbook. 3rd ed. McGraw-Hill. 2008.
Malacarne A. et al. An Ultrawide-Band VCSEL-Based Radar-Over-Fiber System. 2019 International Topical Meeting on Microwave Photonics (MWP). Ottawa. Canada. Oct. 2019. 4 p.
Belkin M.E., Bakhvalova T., Sigov A.C. Design Principles of 5G NR RoF-Based Fiber-Wireless Access Network. In Book “Recent Trends in Communication Networks”. 2019. P. 121–145.
Malacarne A. et al. Coherent Dual-Band Radar-Over-Fiber Network with VCSEL-Based Signal Distribution. IEEE Journal of Lightwave Technology. 2020. V. 38. № 22. P. 6257–6264.
Chen V.C., Martorella M. Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging. Principles, Algorithms and Applications. SciTech Publishing, Edison. New Jersey. 2014.
Белкин М.Е., Белкин Л.М. Разработка нелинейной модели полупроводникового фотодетектора с полосой в СВЧ диапазоне // Труды РНТОРЭС им. А.С. Попова. Сер.: Научная сессия, посвященная дню радио. Выпуск LXV. М., 2010. С. 162–164.
Белкин М.Е., Головин В.В., Тыщук Ю.Н. Моделирование динамических характеристик наноструктурных устройств радиофотоники с помощью электронной САПР AWRDE // Наноматериалы и наноструктуры. 2015. Т. 6. № 3. С. 38–46.
Белкин М.Е., Головин В.В., Тыщук Ю.Н., Кудж С.А., Сигов А.С. Моделирование оптических модуляторов интенсивности излучения на базе интерферометра Маха-Цандера при помощи программного средства расчета СВЧ цепей NI AWR Design Environment. Российский технологический журнал. 2016. Т. 4. № 5. С. 3–16.
Belkin M.E., Golovin V., Tyschuk Y., Sigov A.S. Modeling key photonics components based on off-the-shelf microwave electronics computer tool. The 29th European Modelling & Simulation Symposium, (EMSS2017) pp., Barcelona, Spain. 2017. 18–20 September. P. 1–7.
Belkin M.E., Golovin V., Tyschuk Y., Vasil’ev M., Sigov A.S. Computer-Aided Design of Microwave-Photonics-based RF Circuits and Systems. In book IntechOpen “RF Systems, Circuits and Components”. Chapter 4. 2018. P. 61–81.
Belkin M.E., Golovin V., Tyschuk Y., Sigov A.S. A simulation technique for designing next-generation information and communication systems based on off-the-shelf microwave electronics computer tool. Int. J. Simulation and Process Modelling. 2018. V. 13. № 3. P. 238–254.
Бахвалова Т.Н., Белкин М.Е., Емельянов А.А., Топорков Н.В., Масной В.А. Фазотемпературные характеристики оптических волокон и кабелей при распределении опорных радиосигналов по волоконно-оптической линии // Радиотехника. 2017. Т. 81. № 10. С. 184–188.

[1] Seeds J., Williams K.J. Microwave Photonics. IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology. 2006. V. 24. № 12. P. 4628–4641.

[2] Capmany J., Novak D. Microwave photonics combines two worlds. Nature Photonics, 2007. V. 1. № 1. P. 319–330.

[3] Urick V.J., McKinney J.D., Williams K.J. Fundamentals of microwave photonics. John Willey & Sons Inc. New Jersey: Hoboken 2015.

[4] Mailloux R.J. Phased Array Antenna Handbook. Artech House. Boston. 2005. 515 p.

[5] Hansen R.C. Phased Array Antennas. John Willey & Sons Inc.; New Jersey. 2009. 547 p.

[6] Skolnik M.I., Radar Handbook. 3rd ed. McGraw-Hill. 2008.

[7] Malacarne A. et al. An Ultrawide-Band VCSEL-Based Radar-Over-Fiber System. 2019 International Topical Meeting on Microwave Photonics (MWP). Ottawa. Canada. Oct. 2019. 4 p.

[8] Belkin M.E., Bakhvalova T., Sigov A.C. Design Principles of 5G NR RoF-Based Fiber-Wireless Access Network. In Book “Recent Trends in Communication Networks”. 2019. P. 121–145.

[9] Malacarne A. et al. Coherent Dual-Band Radar-Over-Fiber Network with VCSEL-Based Signal Distribution. IEEE Journal of Lightwave Technology. 2020. V. 38. № 22. P. 6257–6264.

[10] Chen V.C., Martorella M. Inverse Synthetic Aperture Radar Imaging. Principles, Algorithms and Applications. SciTech Publishing, Edison. New Jersey. 2014.

[11] Белкин М.Е., Белкин Л.М. Разработка нелинейной модели полупроводникового фотодетектора с полосой в СВЧ диапазоне // Труды РНТОРЭС им. А.С. Попова. Сер.: Научная сессия, посвященная дню радио. Выпуск LXV. М., 2010. С. 162–164.

[12] Белкин М.Е., Головин В.В., Тыщук Ю.Н. Моделирование динамических характеристик наноструктурных устройств радиофотоники с помощью электронной САПР AWRDE // Наноматериалы и наноструктуры. 2015. Т. 6. № 3. С. 38–46.

[13] Белкин М.Е., Головин В.В., Тыщук Ю.Н., Кудж С.А., Сигов А.С. Моделирование оптических модуляторов интенсивности излучения на базе интерферометра Маха-Цандера при помощи программного средства расчета СВЧ цепей NI AWR Design Environment. Российский технологический журнал. 2016. Т. 4. № 5. С. 3–16.

[14] Belkin M.E., Golovin V., Tyschuk Y., Sigov A.S. Modeling key photonics components based on off-the-shelf microwave electronics computer tool. The 29th European Modelling & Simulation Symposium, (EMSS2017) pp., Barcelona, Spain. 2017. 18–20 September. P. 1–7.

[15] Belkin M.E., Golovin V., Tyschuk Y., Vasil’ev M., Sigov A.S. Computer-Aided Design of Microwave-Photonics-based RF Circuits and Systems. In book IntechOpen “RF Systems, Circuits and Components”. Chapter 4. 2018. P. 61–81.

[16] Belkin M.E., Golovin V., Tyschuk Y., Sigov A.S. A simulation technique for designing next-generation information and communication systems based on off-the-shelf microwave electronics computer tool. Int. J. Simulation and Process Modelling. 2018. V. 13. № 3. P. 238–254.

[17] Бахвалова Т.Н., Белкин М.Е., Емельянов А.А., Топорков Н.В., Масной В.А. Фазотемпературные характеристики оптических волокон и кабелей при распределении опорных радиосигналов по волоконно-оптической линии // Радиотехника. 2017. Т. 81. № 10. С. 184–188.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи