Исследование и разработка динамических запоминающих устройств на основе волоконно-оптической элементной базы

• Автор: Кукуяшный, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.12.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Введение
1. Динамические запоминающие устройства
на основе волоконно-оптических структур
2. Динамическое запоминающее устройство с
радиочастотной связью
2.1. Постановка задачи
2.2. Сигнальная модель
2.3. Моделирование прохождения через ДЗУ
шумовых компонент
2.4. Работа ДЗУ в непрерывном режиме
2.5. Работа ДЗУ в условиях наличия
информации о моменте прихода сигнала
2.6. Обобщенная схема ДЗУ с радиочастотной
обратной связью
2.7. Работа ДЗУ в режиме с коэффициентом передачи в петле обратной связи больше или
равном единице
2.8. Определение требований, предъявляемых
к частотной характеристике ДЗУ
2.9. Разработка методики проектирования ДЗУ
2.10. Пример расчета ДЗУ с радиочастотной
обратной связью
2.11. Техническая реализация ДЗУ с
радиочастотной обратной связью
2.12. Основные выводы
3. Динамическое запоминающее устройство с волоконно-оптической рециркуляционной
структурой
3.1. Постановка задачи
3.2. Сигнальная модель ДЗУ с волоконнооптической рециркуляционной структурой
3.3. Моделирование прохождения через ДЗУ
шумовых компонент
3.4. Особенности обработки сигнальных и шумовых компонент в ДЗУ с волоконнооптической рециркуляционной структурой
3.5. Экспериментальные исследования динамического запоминающего устройства с волоконно-оптической рециркуляционной
структурой
3.6. Основные выводы
4. Динамическое запоминающее устройство с оптическим усилителем в волоконнооптической рециркуляционной структуре
4.1. Постановка задачи
4.2. Моделирование прохождения через ДЗУ
сигнальной и шумовых компонент
4.3. Обобщенная схема ДЗУ с оптическим усилителем в волоконно-оптической
рециркуляционной структуре
4.4. Оценка вклада шумовых составляющих
ДЗУ
4.5. Работа ДЗУ в режиме с коэффициентом в петле обратной связи больше или равном
единице
4.6. Определение требований, предъявляемых
к частотной характеристике ДЗУ
4.7. Разработка методики проектирования ДЗУ
4.8. Пример расчета ДЗУ с оптическим усилителем в волоконно-оптической
рециркуляционной структуре
4.9. Сравнительный анализ ДЗУ с радиочастотной обратной связью и ДЗУ с оптическим усилителем в волоконнооптической рециркуляционной структуре
4.10. Верность воспроизведения
запоминаемого импульсного радиосигнала
4 11. Особенности работы ДЗУ при длительности входного сигнала больше чем
длительность задержки
4.12 Использование ДЗУ для решения
некоторых задач конфликтной радиолокации
4.13. Основные выводы
5. Определение требований к структурным элементам ДЗУ, выполненным на основе
волоконно-оптической элементной базы
5.1. Постановка задачи
5.2. Источники и приемники оптического
излучения, внешние модуляторы
5.3. Оптические усилители
5.4. Волоконные световоды
5.5. Оптические соединители
5.6. Оптические ответвители
5.7. Оптические переключатели и оптические
изоляторы
5.8. Основные выводы
Заключение
Список использованных источников

Со времен седой древности процесс рециркуляции ассоциировался у человечества с бесконечной повторяемостью - восход солнца, смена времен года и т.д. Имея перед глазами постоянные примеры бесконечной повторяемости, человечество хотело его воспроизвести в своих интересах. Например, первые прототипы вечного двигателя были основаны на эффекте рециркуляции. В настоящее время, пожалуй, трудно найти области человеческой деятельности, где в той или иной степени не использовался бы процесс рециркуляции.
С началом 20-го века, т.е. с момента изобретения и практического использования радио, принцип рециркуляции нашел новое применение. Развитие науки и техники, постоянное совершенствование элементной базы, давали новые толчки к использованию для решения тех или иных задач принципа рециркуляции. Накопители и запоминающие устройства для импульсных сигналов, фильтры, генераторы, анализаторы спектра, устройства осуществляющие компрессию сигналов и т.д. - вот области применения принципа рециркуляции в настоящее время. Весьма условно устройства, основанные на использовании принципа рециркуляции можно разбить на две группы: в первую входят генераторы, а во вторую рециркуляторы, т.е. устройства осуществляющие функциональные преобразования над внешним полезным сигналом на основе использования принципа рециркуляции. Важнейшим параметром рециркуляторов было и остается количество циклов рециркуляции, при которых параметры сообщения, находящегося в рециркуляторе еще эквивалентны с параметрами сообщения, которое было введено в рециркулятор,
В простейшем случае рециркулятор состоит из линии задержки охваченной петлей обратной связи. При подаче на вход рециркулятора какого-либо сигнала он появляется на его выходе спустя некоторое время . Можно говорить, что линия задержки в течении времени хранит этот сигнал в своей «памяти» [1]. Следовательно, рециркуляторы можно называть еще и запоминающими устройствами. Учитывая, что запоминаемая информация появляется на выходе периодически, то такие устройства можно еще называть динамическими.
Рассмотрим некоторые области практического применения динамических запоминающих устройств (ДЗУ) на основе рециркуляторов. В [1] описано использование рециркуляторов для создания динамического запоминающего устройства с длительной памятью для запоминания информации в аналоговой форме. В первом случае, применяя стабилизацию величины фактора обратной связи и компенсацию искажений сигнала в линии задержки, удалось построи ть запоминающие устройства, в которых информация в аналоговой форме сохранялась в течении 200 циркуляций. Во втором случае информация циркулирует в запоминающем устройстве в виде фазы радиочастотного заполнения импульсов и, тем самым, накопление амплитуд заменяется накоплением отклонений фазы радиоимпульсов от фазы опорного генератора. Число рециркуляций импульсов в такой системе достигало 2000. Там же в [1], описано использование запоминающих устройств на основе рециркуляторов для решения задач временной компрессии сигнала. Под временной компрессией, или сжатием во времени, сигнала понимают такой процесс, при котором длительность сигнала сокращается в несколько раз без потери информации, переносимой этим сигналом. Сокращение длительности сигнала приводит к расширению его спектра, и поэтому одно из применений временные компенсаторы нашли в анализаторах спектра.
Еще одной областью использования динамических запоминающих устройств являются анализаторы спектра интерференционного типа или анализаторы спектра рециркуляционного типа [11, 14]. Здесь полоса анализа определяется запаздыванием в линии задержки рециркуляционной структуры, а разрешающая способность и число точек преобразования зависят от числа рециркуляций обрабатываемого радиосигнала.
В [1,34,35,36-39 и др.] рассмотрены основные принципы построения накопителей импульсных сигналов, в том числе и на основе рециркуляционных структур, и получены соответствующие соотношения для устройств данного класса. В [35] указано, что для получения максимально возможного выигрыша в случае последовательностей, состоящих из

- увеличения значений мощности входного сигнала и мощности фонового шума.
Увеличение коэффициента передачи может быть достигнуто за счет уменьшения потерь в волоконно-оптическом тракте, т.е. за счет увеличения г!пом, г}фпм и уменьшения потерь на стыках и в волоконно-оптической линии задержки, а также за счет увеличения коэффициентов усиления У и ФПМ. Увеличение значения Кдел мопщ не желательно, так как при этом уменьшается коэффициент передачи в петле обратной связи.
4. Рассчитываем мощности собственных шумов структурных элементов ДЗУ, пересчитанных ко входу системы:
4.1. Мощность шума ПОМ:
Р0п) Яе2 I ДД'
ДД'
4.2. Мощность шума ФПМ:
ке|г^|+ Г)фпм Ке|г„|^0,)+ {шфпм - рктА
4.3. Мощность шума оконечного усилителя У:
Ш ь,-
к, г
5. Рассчитываем коэффициент шума ДЗУ с разомкнутой петлей обратной связи:
= ^—~—^—аа.
йзу р

6. Проверяем выполнение условия:
^ + 1 = 34,333 >2 Ш1п.
Данное условие выполняется, поэтому рассчитаем параметр В равный:
7. Определяем допустимое значение количества формируемых ДЗУ копий входного радиосигнала:
N доп.щ«. = 1+АВ
8. Проверяем выполнение условия:

9. Если данное условие выполняется, то ДЗУ с данными расчетными параметрами позволяет сформировать количество копий, большее, чем необходимое. В этом случае считаем, что ДЗУ формирует количество копий равных Ыдоп, а при достижении количества Инеобх ключ Кл2 размыкается. Таким образом в дальнейшем для ДЗУ Мдоп - ТМнеобх . В этом случае коэффициент петлевого усиления определяется выражением:
ДД'