ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2023. №9
Текст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.9.10
УДК: 535.4(076.5); 621.382
ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ФОТОННАЯ СИСТЕМА
ФАЗОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ В СПУТНИКОВОМ РАДИОКАНАЛЕ
А.Г. Прыгунов1, А.П. Зуйков2, В.С. Лободинов2
1Донской государственный технический университет,
344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
2Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи,
344038, г. Ростов-на-Дону, ул. Нансена, д. 130
Статья поступила в редакцию 24 мая 2023 года
Аннотация. Необходимым условием качественного решения телекоммуникационных, инфокоммуникационных и навигационных задач в спутниковых системах связи является наличие в спутниковых радиоканалах высокоточной системы синхронизации. Указано, что на работу системы синхронизации обмена данными в спутниковых радиоканалах оказывает отрицательное влияние ряд внешних факторов, таких, например, как наличие эффекта Доплера, ошибки в определении относительных скоростей и направлений перемещения искусственных спутников Земли (ИСЗ), наличие времени запаздывания передаваемого сигнала из-за значительных расстояний между узлами сети спутниковой связи. Приведены основные недостатки современных систем синхронизации, используемых в спутниковых радиоканалах, и сделан вывод о том, что имеет место относительно высокая вероятность срыва синхронизма. Указано, что первичным видом синхронизации в спутниковом радиоканале является фазовая синхронизация, погрешности которой влияют на все последующие виды синхронизации (тактовую, кадровую и цикловую). Анализ технических характеристик современных систем фазовой синхронизации в спутниковых радиоканалах позволил сделать вывод об актуальности поиска нового подхода к построению этих систем, обеспечивающего повышение быстродействия и точности их работы. Возможным направлением решения этой задачи является использование в измерительной аппаратуре, обеспечивающей функционирование и синхронизацию спутниковых радиоканалов, элементов голографической фотоники с опорой на голографические чувствительные элементы. В статье решается задача построения голографической фотонной системы фазовой синхронизации в спутниковом радиоканале. Предлагается техническое решение для повышения быстродействия, чувствительности и точности системы фазовой синхронизации путём использования в конструкции этой системы объёмной отражательной Фурье-голограммы. Разработан вариант структурной схемы голографической фотонной системы фазовой синхронизации и описана работа этой схемы. Предложено конструктивное построение оптических элементов разработанной структурной схемы в виде электрооптических модуляторов и дефлекторных оптических систем. Указаны отдельные особенности построения этих конструктивных элементов. Сформулировано функциональное назначение объёмной отражательной Фурье-голограммы в конструкции голографической фотонной системы фазовой синхронизации. Исследованы закономерности изменения параметров оптических полей в голографических фотонных элементах системы фазовой синхронизации спутникового радиоканала. На конкретных численных примерах показана возможность обеспечения высокой чувствительности и точности голографической фотонной системы фазовой синхронизации.
Ключевые слова: спутниковый радиоканал, фазовая синхронизация, голографическая фотоника, объёмная отражательная Фурье-голограмма, чувствительность, точность, закономерности изменения параметров.
Финансирование: работа подготовлена в рамках научной темы «Разработка беспилотных технологий на основе комплексной поэтапной оптимизации с редукцией экстремальных задач и инструментов нейро-нечёткого моделирования (FZNE-202 2-0006).».
Автор для переписки: Прыгунов Александр Германович, agprygunov@mail.ru
Литература
1. Спилкер Д. Цифровая спутниковая связь. Москва, Связь. 1979. 592 с.
2. Куликов Г.В. Нгуен В.З. Влияние погрешностей синхронизации на помехоустойчивость когерентного приема сигналов М-ФМ. Russian Technological Journal. 2019. Т.7. №5. С.47-61. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-5-47-61
3. Дереча Е.В., Привалов Д.Д. Исследование алгоритма фазовой синхронизации GMSK-сигналов для низкоорбитальных систем спутниковой связи. Техника радиосвязи. 2017. №2. С.87-95.
4. Межведомственная программа исследований и разработок в области фотоники на 2017-2020 годы. Разработана на основании Протокола заседания президиума Совета при Президенте РФ по модернизации экономики и инновационному развитию России от 9 июля 2014 г. № 4. [web]. Технологическая платформа "Фотоника". Дата обращения: 10.06.2023. URL: http://www.photonica.cislaser.com/data/program_photonica_2017-2020.pdf
5. Прыгунов А.Г. Физические основы использования объемных отражательных голограмм в устройствах радиофотоники. Электросвязь. 2021. №8. С. 54-59. http://doi.org/10.34832/ELSV.2021.21.8.009
6. Прыгунов А.Г. Физические основы использования голографического интерферометра в фотонных телекоммуникационных устройствах. Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2021. №2(42). С. 42 - 49. http://doi.org/10.24412/2221-2574-2021-242-42-49
7. Прыгунов А.Г. Анализ свойств избирательности объёмных голограмм
в радиофотонных устройствах. Журнал радиотехники [электронный журнал]. 2021. №11. http://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.11.58. Андреев А.Н., Гаврилов Е.В., Ишанин Г.Г. Оптические измерения. Москва, Университетская книга. Логос. 2008. 416 с.
9. Кирилловский В.К., Точилина Т.В. Оптические измерения. Часть 1. Введение и общие вопросы. Точность оптических измерений. Санкт-Петербург, Университет ИТМО. 2017. 49 с.
10. Коломийцов Ю.В. Интерферометры: Основы инженерной теории. Применение. Ленинград, Машиностроение (Ленинградское отделение). 1976. 296 с.
11. Островский Ю.И. Голографическая интерферометрия. Москва, Наука. 1977. 336 с.
12. Островская Г.В. Голографическая интерферометрия физических процессов. Журнал технической физики. 2016. Т.86. №6. С.1-16.
13. Прыгунов А.Г. Физические основы использования объемных отражательных голограмм в устройствах радиофотоники. Электросвязь. 2021. №8. С. 54-59. http://doi.org/10.34832/ELSV.2021.21.8.009
14. Прыгунов А.Г. Особенности применения объёмных голограмм в фотонных устройствах телекоммуникационных систем. Радиотехника. 2023. Т.87. №1. С. 116-125.
15. Macario J. et al. Full spectrum millimeter-wave modulation. Optics express. 2012. Т.20. №21. С.23623-23629.
16. Ребрин Ю.К. Управление оптическим лучом в пространстве. Москва, Советское радио. 1977. 336 с.
17. Красноплахтич А.А., Прыгунов А.А., Прыгунов А.Г. Повышение чувствительности голографического измерителя путём использования тонкой собирающей линзы. Конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников и обучающихся по итогам работы за 2013-2014 учебный год (в части молодёжной науки): сборник докладов НТК. Ростов-на-Дону. 2014. C. 314-323.
18. Безуглов Д.А., Прыгунов А.Г., Трепачев В.В. Анализ дифракции света на эталонной голограмме при измерении перемещений объектов пространственно-спектральным методом. Автометрия. 1998. №5. С.21-28.
19.Прыгунов А.Г., Прыгунов А.А., Трепачёв В.В., Трепачёва А.В. Увеличение плотности энергии информационного поля оптического интерферометра дифракционным голографическим методом. Современные проблемы радиоэлектроники. Материалы четвёртой научной международной конференции. Ростов-на-Дону. 2012. С.178-181.
20. Прыгунов А.Г., Сизов В.П., Безуглов Д.А. Метод определения перемещений объектов на основе анализа волновых фронтов оптического поля с использованием эталонных голограмм. Оптика атмосферы и океана. 1995. Т.8. №6. С. 826-830.
21. Милер М. Голография. Ленинград, Машиностроение (Ленинградское отделение).1979. 207 с.
Для цитирования:
Прыгунов А.Г., Зуйков А.П., Лободинов В.С. Голографическая фотонная система фазовой синхронизации в спутниковом радиоканале. // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.9.10