0724-1-opreview (Радиотехнические приёмно-преобразующие устройства оптико-электронных систем)

отзыв официального оппонента, д.т.н, профессора Кривошейкина Анатолия Валентиновича на диссертацию Владимира Дмитриевича Купцова «РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЕМНО-ПРЕОБРАЗУ1ОЩИЕ УСТРОЙСТВА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ», представленную на соискание ученой степени ДОКТОРА технических наук по специальности 05.12.04— «Радиотехника в том числе системы и усгройства телевидения». В состав оптико-электронных систем входит приемно-преобразующее устройство (ППУ), которое содержит фотоприемное устройство„устройство выделения синхросигнала и декодер данных.

В частном случае в составе ППУ может присутствовать волоконно-оптическая система передачи информации (ВОСПИ). Так ВОСПИ видеосигнала включает в себя радиотехническое ППУ в составе приемопередающего модема. Для выделения ТВ каналов в многоканальных телевизионных системах используются фильтры на поверхностно акустических волнах «ПАВ). Радиотехническое ППУ фазомодулированных оптических сигналов содержит фотоприемное устройство, усилители амплитудной и фазовой модуляции, блок управления, блок регистрации и обработки информации. Можно продолжить примеры многообразия устройств, входящих в оптоэлектронную систему в зависимости от ее назначения. В волоконнооптических системах приемо-передающие устройства должны обеспечивать высокую чувствительность к оптическому сигналу в сочетании с высокими скоростями передачи информации.

В частности в газоанализаторах полезным сигналом является фототок, пропорциональный интенсивности рассеянной оптической волны. В рентгено абсорбционных сепараторах сигнал представляет собой преобразованный сцинтиллятором свет, регистрируемый фотоприемным устройством. Практически для всех радиотехнических приемно-преобразующих устройств принципиальным является прием слабых сигналов на фоне шумов. Технические характеристики фотоприемного устройства в составе приемо-передатчика преобразователя являются основными при проектировании всей системы связи. Фотоприемное устройство в составе преобразователя ВОЛС должно обладать рядом повышенных технических характеристик: широким динамическим диапазоном, оптимальной АЧХ, технологичностью в производстве и т.д.

В отечественной и западной литературе представлены результаты исследований для определенного вида сигналов, обрабатываемых приемо- преобразовательными устройствами. В связи с появлением новых видов' оптикоэлектронных систем эти результаты явно недостаточны. Поэтому следует признать актуальными исследования автора, проведенные для ряда новых приемо-преобразующих усгройств, результаты которых изложены в тексте диссертации. представленной к зашите.

Степень обоснованности научных положений, выводов н рекомендаций, сформулированных в диссертации. Высокая степень обоснованносги результтггов исследований, проведенных в рамках выполненной работы, обусловлена тем, что, несмотря на различие в областях применения. все рассматриваемые в настоящей диссертации ППУ объединены общей радпотехнической методологией. Она состоит в применении эквивалентных шумовых схем усилительных и фильтруюших устройств.

использовании методов оптимизации параметров ППУ для достижения заданного отношения сигнал/шум. Достоверность н новизна исследований, полученных результатов, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации. Степень достоверности результатов работы определяется: преемственностью с апробированными теоретическими и практическими подходами к вопросам разработки методик проектирования П! 1У оптикоэлектронных систем; соответствием результатов расчетов чувствительности фотоприемных устройств и интеграторов фототока с чувствительностью серийно выпускаемых и экспериментыьных ФПУ, волоконно-оптических телевизионных модемов; соответствием расчетных и экспериментальных значений коэффициента шума акустоэлектропных устройств на ПАВ: удовлетворительным совпадением результатов расчета светорассеяния аэрозольными частицами и воздухом с проведенными измерениями на базовом детекторе МоЯК.

Все теоретические результаты диссертации согласуются с современными научными представлениями и данными отечественных и зарубежных научных источников, а также подтверждак1тся их представительным обсуждением в научных изданиях и выступлениях на научных конференциях международного.

всероссийского и межвузовского уровней. Научная новизна сформулирована в 11 пунктах - основные из них: ° Впервые разработан метод расчета чувствительности фотоприемных устройств ППУ, основанный на использовании выражений для коэффициента шума усилителя ФПУ. ° На основе выявленной связи чувствительности фотоприемного устройства ППУ с параметрами фот оде гектора и усилителя фототока впервые разработан метод оптимизации фото приемных устройств ППУ с целью достижения высокой чувствительности н быстродействия ФПУ путем обоснованного выбора формы его амплитудно-частотной характеристики.

параметров фотодетектора и усилителя фототока. е Впервые определены условия для параметров противошумовых коррекций и усилителей в ППУ с использованием приборов на поверхностных акустических волнах, при выполнении которых ограничение на нижнюю границу динамического диапазона накладывают лишь тепловые шумы встречноштыревого преобразователя прибора на ПАВ ° Впервые определены требования к параметрам фотоприемного устройства интегрирующего типа ППУ. обеспечивающим возможность использования приближения идеально~о интегратора в расчетах чувствительности фотоприемного устройства ППУ интегрирующего типа на основе свертки автокорреляционной функции и импульсной реакции цепи Значимость для науки и практики полученных автором результатов.

Научная значимость диссертации состоит в разработке общей радиотехнической методологии многопрофильных приемно преобразующих устройств. включающих в себя радиотехнические. оптические и акустоэлектрические составляющие. Практическая значимость работы: 1. Предложенный метод эквивалентных шумовых схем позволяет повысить чувствительность фотоприемных устройств ППУ путем обоснованного выбора формы амплитудно-частотной характеристики ФПУ, параметров фотодетектора и усилителя фототока. 2. 1'азработанная методика расчета минималыюй дегектируемой девиации фазовой модуляции радиотехнических ППУ фазомодулированных оптических сигналов.

характеризующей фундаментал нос ограничение шумами ФПУ, позволяет осуществлять обоснованный выбор параметров ФПУ для удовлетворения техническим требованиям к радиотехническим ППУ фазомодулированных опгических снгналов с учетом применения в оптической схеме мулыиплексирования сигналов нескольких оптических датчиков. 3. Усовершенствованный метод расчета чувствительности фотоприемного устройства П11У с накоплением заряда на основе свертки автокорреляционной функции и импульсной характеристики цепи позволяет провести обоснованный выбор параметров фотоинтегратора с целью достижения высокой чувствительности ФПУ.

4. Разработанная методика расчета интенсивности электромагнитной волны, рассеянной аэрозольными частицами, позволяет произвести обоснованный выбор спектрального состава источника облучения аэрозольных частиц в фотометре газоанализатора на эффекте проявления МоЯК. Показано, что область длин волн оптического излучения 0,25-0,45 мкм, в которой обнаружена максимальная неравномерность интенсивности светорассеяния, предпочтительно исключать из спектрального состава источника облучения фотометра ППУ газоанализатора на МоЯК. При этом установлено, что данному критерию наилучшим образом удовлетворяют суперлюминесцентные белосветные светодиоды. 5.

Предложенная методика комплексной оптимизации ППУ с использованием приборов на ПАВ позволяет осуществить осознанный выбор параметров пьезоплаты и усилителя с целью достижения минимального коэффициента шума ППУ при минимальных искажениях. На основании разработанной методики комплексной оптимизации ППУ появляется возможность конструирования многоканальных волоконно-оптических систем передачи высококачественного телевизионного сигнала с применением фильтров на поверхностных акустических волнах с. минимальными перекрестными искажениями между каналами. 6. Предложенная методика расчета и регистрации проникающего электромагнитного излучения рентгеновского диапазона на основе аппроксимаций массовых коэффициентов ослабления суммой двух степенных функций позволяет провести обоснованный выбор состава иммерсионных сред, определяемого компонентным составом руды и обеспечивающего минимальное отклонение выходного сигнала ППУ от среднего значения.

7. Предложенная методика регистрации проникающего электромагнитного излучения рентгеновского диапазона в кусковых рудах, пустоты в которых заполнены иммерсионной средой„позволяет рассчитывать параметры ППУ рентгено-абсорбционных сепараторов для технологий извлечения различных природных минералов из кускрвых руд, а также повьюить чувствительность к обнаружению минералов в более толстом слое руды. Краткое содержание работы Во введении кратко обосновывается актуальность темы диссертации, перечислены результаты работы, имеющие научную новизну, представляющие теоретическую и практическую значимость, сформулированы положения, выносимые на защиту; охарактеризована достоверность полученных результатов и приведены сведения об их апробации. В главе 1 «Существующие тенденции в создании современных приемно-преобразующих устройств оптико-электронных систем» на основе обзора литературных источников рассматриваются вопросы проектирования и создания ППУ ВОСПИ, в том числе волоконно-оптических систем передачи высококачественного телевизионного сигнала, ППУ газоанализаторов на основе эффекта проявления МоЯК, ППУ рентгеноабсорбционных сепараторов; методик расчета чувствительности фотоприемных устройств ППУ, коэффициента шума ППУ с использованием акустоэлектронных устройств на ПАВ и методик расчета проникающего электромагнитного излучения рентгеновского диапазона через среды а также вопросы проектирования драйверов акустооптических модулятопов.