Устройство стабилизации рабочей точки электрооптического модулятора интенсивности для аппаратуры навигации и связи

<Тешетневс^ие чтения. 2016

Для данных вариантов проработано построение КА на базе перспективных платформ малого класса разработки АО «ИСС». Основным требованием была возможность совместного запуска всех КА одной РН «Союз-2», что задавало соответствующие ограничения на массу и габариты спутников [4-5]. Сравнительные характеристики КА представлены в табл. 2.

Вид блоков из КА в стартовом положении в ЗПГ РН представлен на рисунке.

Выводы. В результате проведенных исследований был предложен облик малых космических аппаратов на средней круговой орбите для построения перспективной системы спутниковой связи в интересах Российской Федерации. Космические аппараты разрабатывались с учетом существующих отечественных средств выведения и возможности запуска с космодрома Плесецк. Проведенные исследования подтверждают реализуемость перспективной системы спутниковой связи, планируются дальнейшие работы по уточнению облика системы с целью оптимизации ее параметров.

Библиографические ссылки

1. Спутниковые системы связи и вещания : спра-вочно-аналитическое издание. М. : Радиотехника, 2008. № 1. 384 с.

2. Головков В. В., Есипенко А. А., Кузовников А. В. Система спутниковой связи на низких орбитах для обеспечения высокоскоростной передачи данных // Наукоемкие технологии. 2016. № 7. С. 19-21

3. Кузовников А. В., Косенко В. Е., Головков В. В., Леонов С. Н., Зимин И. И. Предложения по созданию многоспутниковой системы связи на низких орбитах с учетом имеющихся средств группового выведения.

4. Блинов В. Н., Иванов Н. Н., Сеченов Ю. Н., Шалай В. В. Малые космические аппараты. Мини-спутники. Унифицированные космические платформы для малых космических аппаратов : справ. пособие. Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. 348 с.

5. Малые космические аппараты информационного обеспечения / под ред. В. Ф. Фатеева. М. : Радиотехника. 2010. 320 с.

References

1. Sputnikovye sistemy svyazi i veshchaniya (spravochno-analiticheskoe izdanie). M. : Radiotekhnika, 2008. № 1. 384 р.

2. Golovkov V. V., Esipenko A. A., Kuzovnikov A. V.

Sistema sputnikovoy svyazi na nizkikh orbitakh dlya obespecheniya vysokoskorostnoy peredachi dannykh // Naukoemkie tekhnologii. 2016. № 7. Р. 19-21

3. Kuzovnikov A. V., Kosenko V. E., Golovkov V. V., Leonov S. N., Zimin I. I. Predlozheniya po sozdaniyu mnogosputnikovoy sistemy svyazi na nizkikh orbitakh s uchetom imeyushchikhsya sredstv gruppovogo vy-vedeniya.

4. Blinov V. N., Ivanov N. N., Sechenov Yu. N., Shalay V. V. Malye kosmicheskie apparaty. Minisputniki. Unifitsirovannye kosmicheskie platformy dlya malykh kosmicheskikh apparatov : sprav. posobie. Omsk : Izd-vo OmGTU, 2010. 348 р.

5. Malye kosmicheskie apparaty informatsionnogo obespecheniya / рod red. V. F. Fateeva. M. : Radiotekhnika, 2010. 320 р.

© Валов М. В., Головков В. В., Тарлецкий И. С., Зимин И. И., Леонов С. Н., 2016

УДК 621.396.6

УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯТОРА ИНТЕНСИВНОСТИ ДЛЯ АППАРАТУРЫ НАВИГАЦИИ И СВЯЗИ

В. В. Владимиров1, М. Ю. Реушев2,3, С. Л. Никитин2,3

красноярский научный центр Сибирского отделения РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50

2000 НПФ «Электрон» Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50

3Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: reuqem@mail.ru

Разработан волоконный электрооптический модулятор интенсивности с устройством стабилизации рабочей точки его передаточной функции на основе пропорционально-интегрального регулятора. Результаты исследований направлены на повышение помехоустойчивости систем связи с использованием ВОЛС.

Ключевые слова: волоконный электрооптический модулятор интенсивности, передаточная функция, волоконно-оптические линии связи.

Системы управления, космическая навигация и связь

STABILIZATION DEVICE OF OPERATION POINT IN ELECTRO-OPTIC MODULATOR WITH INTENSITY FOR NAVIGATION AND COMMUNICATION EQUIPMENT

V. V. Vladimirov1, M. Yu. Reushev2,3, S. L. Nikitin2,3

'Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the RAS 50, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation

2000 NPO «Electron» 50, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation

3Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: reuqem@mail.ru

The research describes the designed fiber electrooptical modulator intensity stabilization device with its operating point based on the transfer function of the PI controller. The results of research are aimed at improving the interference immunity of communication systems using fiber optic links.

Keywords: optical intensity electro-optic modulator, the transfer function offiber-optic communication lines.

В настоящее время реализуемые и разрабатываемые проекты модернизации системы ГЛОНАСС в основном сконцентрированы на повышении стабильности бортовых и наземных стандартов частоты, синхронизации бортовых стандартов частоты по наземному эталону, уточнении модели движения космических аппаратов (КА) по орбите, повышении качества приёмопередающей аппаратуры и ряда других [1].

Известно, что на качество передачи ВЧ и СВЧ сигналов при помощи волноводов и коаксиальных кабелей отрицательно влияют как внешние электромагнитные помехи (ЭП) (англ. - EMI), так и климатические условия. В этом случае одномодовые волоконно-оптические приемопередающие устройства (ВОПП) имеют значительные преимущества над радиочастотными (РЧ) кабелями и волноводами при передаче РЧ сигналов в широком диапазоне частот [2].

Основными преимуществами волоконно-оптических линий передачи являются:

- малые затухания сигнала (<0,2 дБ/км);

- высокая пропускная способность (частота модуляции более 12 ГГц);

- невысокая стоимость;

- вес оптических кабелей значительно меньше по сравнению с радиочастотными (медными) кабелями;

- низкое влияние электромагнитных и климатических помех;

- небольшие мощности оптоволоконного передатчика (<5 мВт).

Функциональная схема волоконно-оптической лини связи устроена следующим образом.

Модуль передатчика преобразует РЧ сигнал в модулированное излучение лазера. Излучение лазера проходит через волоконно-оптический кабель (ВОК) и поступает на фотодиодный модуль оптического приемника. Фотодиодный модуль оптического приемника конвертирует модулированное излучение лазера обратно в РЧ сигнал. После конвертации РЧ сигнал поступает на вход РЧ усилителя, который является одновременно и устройством согласования импе-дансов фотодиодного модуля (обычно это источник тока с сопротивлением порядка 2 кОм) с его выходом (как правило - 50 Ом).

В качестве источников излучения для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) наибольшее распространение получили полупроводниковые лазеры (ППЛ). Обычно в ППЛ осуществляется прямая модуляция (током накачки). С ростом частоты модуляции 1 ГГц и выше прямая модуляция становится неэффективной. Начиная с 2005 года в высокоскоростных передатчиках ВОЛС используют внешние модуляторы (ВМ). Обычно применяются электрооптические модуляторы (ЭОМ) на основе интерферометра Маха-Цендера (ИМЦ), использующие электрооптический эффект Поккельса в кристаллической структуре из LiNbO3. Передаточная функция (ПФ) (зависимость выходной интенсивности на выходе ИМЦ от набегающей в плечах ИМЦ разности фаз ф) пропорциональна cos ф (рис. 1). Рабочей точке (РТ) соответствует то положение на ПФ, где наблюдается постоянная разность фаз (рис. 2). При равной оптической длине плеч ИМЦ РТ находится в максимуме ПФ, что соответствует нулевой разности фаз. Такое положение РТ соответствует максимуму ПФ, но вызывает искажение передаваемого сигнала.

Рис. 1. Передаточная функция ИМЦ

Линейная область ПФ соответствует точкам Quad-и Quad+ и называется «квадратурой» ПФ для ИМЦ. Смещение РТ в область квадратуры в ИМЦ осуществляется дополнительной парой электродов, на которые подается напряжение от устройства контроля рабочей точки (КРТ). В лаборатории оптических технологий отдела радиотехники и электроники при КНЦ

Фешетневс^ие чтения. 2016

СО РАН было создано устройство КРТ для ЭОМ MXAN-LN-20 фирмы Photline technologies (USA). Структурная схема КРТ представлена на рис. 3.

Рис. 2. Рабочие точки ИМЦ

К волоконно-оптическому кабелю

Сумматор

Рис. 3. Структурная схема КРТ

ППЛ - LDI-1550-DFB-1.25G-20/80 (000 «Lasers-Com», Беларусь; модулятор ИМЦ - Э0М MXAN-LN-20; Uom - напряжение смещения; ФД 1, ФД 2 -фотодиоды; ФНЧ 1, 2 - фильтры низкой частоты; 0У1, 0У2 - операционные усилители; £ - сумматор сигналов; ПИ - пропорционально-интегральный регулятор; ПЗ - переключатель зон Quad (+) или Quad (-).

При помощи оптических ответвителей часть излучения на входе и выходе ИМЦ подается на фотодиоды ФД 1, 2. Напряжение с фотодиодов усиливается, проходит через фильтры низкой частоты и поступает

на сумматор. На выходе сумматора формируется ошибка отклонения от заданного значения РТ и далее поступает на ПИ-регулятор. ПИ-регулятор - пропорциональный регулятор с интегральной составляющей, используемой для устранения статической ошибки. Интегральная часть является накопительной и позволяет учесть в данный момент времени предыдущую историю изменения входной величины. Если ИМЦ не испытывает внешних возмущений (температура, давление, влажность), постоянное смещение на выходе ПЗ стабилизируется, П-составляющая будет равняться нулю, а интегральная составляющая обеспечит Uom, при котором сигнал на выходе ИМЦ будет линейным, т. е. находится в квадратуре ИМЦ.

В ходе испытаний устройства КРТ в качестве фотоприемного модуля использовался приемник OZ 450 (USA) с ЭОМ MXAN-LN-20 фирмы Photline technologies (USA). Были проведены исследования стабильности передачи сигнала опорной частоты 100 МГц от стандарта частоты Ч1 -75 по волоконно-оптическому кабелю длиной 500 м. Суточные измерения величины среднеквадратичного двухвыборочного отклонения (СКДО) составляли значения порядка 10 15, что свидетельствует о качественной работе предложенного устройства.

Библиографические ссылки

1. Перов А. И., Харисова В. Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. 3-е изд., пере-раб. М. : Радиотехника, 2005. 688 с.

2. Бутусов М. М., Верник С. М., Балкин С. Л., Бутусов М. М. Волоконно-оптические системы передачи : учебник. М. : Радио и связь, 2007. 416 с.

References

1. Perov A. I. GLONASS. Principy postroenija i funkcionirovanija [GLONASS. The principles of construction and operation]. M. : Radiotehnika, 2005. 688 p.

2. Butusov M. M. Volokonno-opticheskie sistemy peredachi [Fiber-optic transmission system]. M. : Radio i svjaz', 2007. 416 p.

© Владимиров В. В., Реушев М. Ю., Никитин С. Л., 2016

УДК 678

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНТЕННЫХ РЕФЛЕКТОРОВ

ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫ1Х МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ НАЗЕМНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ*

А. Ю. Власов, К. А. Пасечник, И. В. Обверткин, М. А. Титов, И. В. Уваев*

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

*Е-шай: uvaev@sibsau.ru

Проводится сравнение технологии изготовления рефлекторов для наземных систем связи С, X, Ки и Ка из полимерных композиционных материалов. Предлагается для использования ламинатная и многослойная структуры.

Ключевые слова: антенный рефлектор, полимерные композитные материалы, углепластик.

*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашение от 5.06.2014 г. № 14.577.21.0076, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57714X0076).