RU207935U1 - Устройство определения угла прихода отраженного радиолокационного сигнала - Google Patents
Устройство определения угла прихода отраженного радиолокационного сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- RU207935U1 RU207935U1 RU2021119224U RU2021119224U RU207935U1 RU 207935 U1 RU207935 U1 RU 207935U1 RU 2021119224 U RU2021119224 U RU 2021119224U RU 2021119224 U RU2021119224 U RU 2021119224U RU 207935 U1 RU207935 U1 RU 207935U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- amplitude
- arrival
- angle
- electro
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
- G02B6/29317—Light guides of the optical fibre type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
- G02B6/29317—Light guides of the optical fibre type
- G02B6/29319—With a cascade of diffractive elements or of diffraction operations
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
- G02B6/2935—Mach-Zehnder configuration, i.e. comprising separate splitting and combining means
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в радиолокации и радиофотонике. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное устройство, является снижение погрешности измерений. Технический результат достигается тем, что в устройстве определения угла прихода отраженного радиолокационного сигнала, состоящем из лазера, оптического разъединителя, блока электрооптических модуляторов, оптического объединителя, фотодетектора, электронного векторного анализатора цепей, блок электрооптических модуляторов содержит тандемные амплитудный и фазовый модуляторы, включенные параллельно. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использован в радиолокации и радиофотонике.
Известно устройство по статье Cao Z., van den Boom Н.Р.А., Lu R., Wang Q., Tangdiongga E., and Koonen A.M.J. IEEE Photonics Technol. Lett. 2013. Vol. 25(19). pp. 1932-1935. Однако это предложение сложно конструктивно, а также требуют сложных систем обработки сигналов на промежуточной частоте, что ограничивает их широкополосность.
За прототип принято устройство по статье Simple photonics-based system for Doppler frequency shift and angle of arrival measurement (Optics Express Vol.28, Issue 9, pp. 14028-14037). Непрерывное излучение лазера попадает в блок электрооптических модуляторов на основе параллельного двухпортового модулятора Маха-Цендера DD-MZM. Отраженный сигнал на частоте ƒS принимается двумя антеннами, которые подключены к двум входным радиочастотным портам MZM1 и MZM2 внутри DD-MZM. DD-MZM через основной MZM смещены в нулевую рабочую точку, что позволяет частично подавить неинформативную компоненту несущей лазерного излучения ƒC и получить двухчастотное излучение ƒC±ƒS с разностной частотой 2 ƒS.
Основным недостатком вышеуказанного устройства является высокая погрешность измерений. DD-MZM, установленный в нулевой рабочей точке, не обеспечивает полного подавления несущей частоты лазера на выходе блока модуляторов, что приводит к погрешности определения УП за счет появления вклада остаточной амплитуды несущей в амплитуду информативной составляющей, так и появлению биений на удвоенной информативной частоте.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное устройство, является снижение погрешности измерений.
Технический результат достигается тем, что устройство определения угла прихода отраженного радиолокационного сигнала, состоящее из лазера, оптического разъединителя, блока электрооптических модуляторов, оптического объединителя, фотодетектора, электронного векторного анализатора цепей, при этом, что блок электрооптических модуляторов содержит тандемные амплитудный и фазовой модуляторы, включенных параллельно.
Устройство изображено на фиг. 1, где
1 – Лазер;
2 - Оптический разъединитель;
3 - Блок электрооптических модуляторов (тандемные одно портовые амплитудный и фазовый модуляторы, ТАФМ);
4 - Оптический разъединитель;
5 – Фотодетектор;
6 - Электронный векторный анализатор цепей;
7 - Амплитудный модулятор маха-Цендера;
8 - Фазовый модулятор Маха-Цендера.
Блок электрооптических модуляторов 3 построен на двух тандемных амплитудно-фазовых модуляторах, состоящих из последовательно включенных амплитудного модулятора Маха-Цендера 7 и фазового модулятора 8.
На два параллельных ТАФМ1 и ТАФМ2 последовательно поступает отраженный от объекта микроволновый сигнал с временной задержкой, величина которого определяется углом прихода. При этом исходные компоненты оптического излучения на входе тандемно-амплитудно-фазового модулятора полностью подавляются.
По относительной временной задержке между сигналами каждого антенного элемента можно вывести угол падения и, следовательно, направление на источник. Угол прихода определяется из
Измерение τ при скорости света в вакууме позволяет оценить УП отраженного от объекта сигнала.
Общая структура включения ТАФМ параллельная. На два параллельных ТАФМ1 и ТАФМ2, образующих измерительный канал, последовательно поступает отраженный от объекта микроволновый сигнал на частоте ƒS с временной задержкой τ, величина которой определяется УП ϕ. При этом исходные компоненты оптического излучения на входе ТАФМ ƒC полностью подавляются, что существенно отличает предложенное решение от известных в лучшую сторону с точки зрения повышения точности измерений.
Отраженный сигнал в измерительном канале, принимаемый двумя антеннами, подключенными к радиочастотным входам ТАФМ1 и ТАФМ2 имеют разность фаз θ, соответствующую УП ϕ и временной задержке τ
где k - целое число.
Суммарное электрическое поле на выходе ТАФМ1 и ТАФМ2 может быть описано как
где Еin - амплитуда электрического поля лазерного излучения, попадающего в ТАФМ, αi - потери, вносимые ТАФМ, J1(m,φ) - функция Бесселя первого порядка первого рода, m и φ - параметры амплитудного и фазового преобразования в ТАФМ, зависящие от амплитуды отраженного сигнала.
Выходной оптический сигнал блока ТАФМ поступает на фотодетектор, который генерирует фототок.
Амплитуда фототока на частоте ƒS может быть получена из уравнения (3) и определяется как
где 
- чувствительность фотодетектора, a Pin - мощность входного лазерного излучения для ТАФМ1, 2.
Электрическая мощность на частоте ƒS, то есть информационная пиковая мощность для получения информации об УП, может быть получена из уравнения (4) и определяется выражением
где RL - сопротивление нагрузки фотоприемника. Уравнение (5) показывает, что мощность информационного пика зависит от разности фаз θ отраженных сигналов на двух радиочастотных ТАФМ1 и ТАФМ2. Следовательно, УП отраженного сигнала ϕ может быть найден через определения θ из уравнения пиковой мощности (5), τ - из уравнения (2) и ϕ - из уравнения (1).
Основная погрешность разработанного измерителя УП и прототипа [13] заключается в том, что индекс амплитудной модуляции, определяемый параметрами отраженного сигнала как паралельного двухпортового модулятора Маха-Цендера, так и в ТАФМ, может меняться в широких пределах. Для ТАФМ прием отраженного сигнала без изменений приводит к минимальным искажениям информативной компоненты, в то время как в прототипе от его амплитуды зависит и уровень подавления несущей частоты, и уровень высших составляющих второго порядка.
В устройстве используется узкополосный лазерный источник с распределенной обратной связью с центральной длиной волны 1550 нм и шириной линии менее 10 МГц. Выход устройства контролировался с помощью ЭВАЦ Rohde & Schwarz FSH8, обладающий диапазоном частот до 8 ГГц, с подключением к ПК через программу FSH8 View для сохранения результатов измерений в виде массивов данных. В качестве амплитудных модуляторов АММЦ был использован амплитудный модулятор Маха-Цендера, предоставленный ПАО «ПНППК», Пермь. Фазовая модуляция осуществлялась с помощью электрооптического модулятора Thorlabs LN53S-FC. В качестве тестовой частоты использовалась частота 6,5 ГГц.
Claims (1)
- Устройство определения угла прихода отраженного радиолокационного сигнала, состоящее из лазера, оптического разъединителя, двух блоков электрооптических модуляторов, включенных параллельно, оптического объединителя, фотодетектора, электронного векторного анализатора цепей, отличающееся тем, что блок электрооптических модуляторов содержит тандемные амплитудный и фазовый модуляторы, включенные последовательно.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021119224U RU207935U1 (ru) | 2021-07-01 | 2021-07-01 | Устройство определения угла прихода отраженного радиолокационного сигнала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021119224U RU207935U1 (ru) | 2021-07-01 | 2021-07-01 | Устройство определения угла прихода отраженного радиолокационного сигнала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU207935U1 true RU207935U1 (ru) | 2021-11-25 |
Family
ID=78719666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021119224U RU207935U1 (ru) | 2021-07-01 | 2021-07-01 | Устройство определения угла прихода отраженного радиолокационного сигнала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU207935U1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU99191U1 (ru) * | 2010-07-09 | 2010-11-10 | Михаил Евсеевич Белкин | Многодиапазонный когерентный датчик сверхвысокочастотных и оптических сигналов (варианты) |
| WO2012090024A1 (pt) * | 2010-12-10 | 2012-07-05 | Universidade De Aveiro | Sistema e método fotónico de medição da frequência por modulação electro-óptica complementar |
| RU2675410C1 (ru) * | 2018-02-21 | 2018-12-19 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Радиофотонный широкополосный приемный тракт на основе ммшг-модулятора с подавлением собственных шумов лазера |
| CN109194410A (zh) * | 2018-07-05 | 2019-01-11 | 浙江大学 | 一种基于光电振荡器的射频信号感知装置 |
| US10345674B2 (en) * | 2015-02-12 | 2019-07-09 | Michigan Technological University | Electro-optic modulator, microwave photonic link including an electro-optic modulator, and method of communicating a signal with an electro-optic modulator |
| RU2736543C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2020-11-18 | Федеральное государственное автономное учреждение "Военный инновационный технополис "ЭРА" | Радиофотонный фазовый пеленгатор |
| RU2019127588A (ru) * | 2019-08-30 | 2021-03-01 | Федеральное государственное автономное учреждение "Военный инновационный технополис "ЭРА" | Устройство определения фазы радиолокационного сигнала |
-
2021
- 2021-07-01 RU RU2021119224U patent/RU207935U1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU99191U1 (ru) * | 2010-07-09 | 2010-11-10 | Михаил Евсеевич Белкин | Многодиапазонный когерентный датчик сверхвысокочастотных и оптических сигналов (варианты) |
| WO2012090024A1 (pt) * | 2010-12-10 | 2012-07-05 | Universidade De Aveiro | Sistema e método fotónico de medição da frequência por modulação electro-óptica complementar |
| US10345674B2 (en) * | 2015-02-12 | 2019-07-09 | Michigan Technological University | Electro-optic modulator, microwave photonic link including an electro-optic modulator, and method of communicating a signal with an electro-optic modulator |
| RU2675410C1 (ru) * | 2018-02-21 | 2018-12-19 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Радиофотонный широкополосный приемный тракт на основе ммшг-модулятора с подавлением собственных шумов лазера |
| CN109194410A (zh) * | 2018-07-05 | 2019-01-11 | 浙江大学 | 一种基于光电振荡器的射频信号感知装置 |
| RU2019127588A (ru) * | 2019-08-30 | 2021-03-01 | Федеральное государственное автономное учреждение "Военный инновационный технополис "ЭРА" | Устройство определения фазы радиолокационного сигнала |
| RU2736543C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2020-11-18 | Федеральное государственное автономное учреждение "Военный инновационный технополис "ЭРА" | Радиофотонный фазовый пеленгатор |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CHONGJIA H., HAO CH., ERWIN H.W.Ch. Simple photonics-based system for Doppler frequency shift and angle of arrival measurement // Optics Express. Vol. 28, No. 9. 27.04.2020. Pp. 14028-14037. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10797790B2 (en) | Microwave photonic vector network analyzer and method for measuring scattering parameters of microwave device | |
| WO2021259011A1 (zh) | 基于光子分数傅立叶变换器的雷达信号处理方法、系统及装置 | |
| US8565347B2 (en) | Antenna measurement system and method | |
| CN110780310A (zh) | 偏振分集双通道测速及测距相干激光雷达测量方法及装置 | |
| CN108802698A (zh) | 基于微波光子倍频与正交解调的雷达探测方法、装置 | |
| CN109286124B (zh) | 激光线宽压缩方法及系统 | |
| CN108957123B (zh) | 基于频率—相位斜率映射的微波频率测量方法及装置 | |
| CN107634807A (zh) | 基于啁啾强度调制的光矢量分析方法及装置 | |
| CN114035174A (zh) | 双通道双啁啾线性调频连续波激光雷达方法及装置 | |
| CN108267636A (zh) | 基于光子技术的调频微波信号参数测量方法及装置 | |
| CN111901035B (zh) | 一种基于色散傅里叶变换的瞬时微波频率测量装置及方法 | |
| CN112578379A (zh) | 光子辅助的脉冲体制微波雷达探测方法及装置 | |
| CN108540219B (zh) | 一种基于移频调制的相干光接收机参数测量方法、装置 | |
| De et al. | Photonics radar modeling and simulation in opti-system platform for high resolution target detection | |
| CN111289994B (zh) | 一种基于双外差混频的调频连续波激光雷达测距方法 | |
| RU207935U1 (ru) | Устройство определения угла прихода отраженного радиолокационного сигнала | |
| RU2777759C1 (ru) | Устройство определения угла прихода отраженного радиолокационного сигнала | |
| WO2019186776A1 (ja) | 測距装置及び制御方法 | |
| CN112268685B (zh) | 一种光器件频响测量方法及测量装置 | |
| CN114696899A (zh) | 基于多频外差原理和光载微波干涉的距离测量方法 | |
| RU208857U1 (ru) | Устройство определения доплеровского измерения частоты отраженного радиолокационного сигнала | |
| Ni et al. | Photonic angle-of-arrival and time-dif ference-of-arrival measurement based on dual drive 1× 2 MZM | |
| RU2774410C1 (ru) | Устройство определения доплеровского измерения частоты отраженного радиолокационного сигнала | |
| RU226545U1 (ru) | Устройство определения доплеровского изменения частоты отраженного радиолокационного сигнала | |
| CN114189281B (zh) | 基于频域相位联合的光延时测量方法及装置 |