Диссертация (Радиотехнические приёмно-преобразующие устройства оптико-электронных систем), страница 4

Инновации. Инвестиции» (Санкт-Петербург,2000); на выставке-презентации «Золотые инновации России» (Москва, 2000); на VIIIмеждународной выставке систем связи и телекоммуникаций «Норвеком-2001» (СанктПетербург, 2001). На 2-й международной выставке «EDUCOM-96» экспонат «Учебнаяустановка «Волоконно-оптическая линия связи» награждён дипломом за высокий уровеньэкспозиции.РазработанныевдиссертацииэкспериментальныеобразцыППУрентгено-абсорбционного сепаратора представлялись на: 1) Международной выставке и конгрессе«Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (Санкт-Петербург, 2008). Экспонат отмечендипломом и награжден золотой медалью выставки, 2) II Международной выставке иконгрессе «Перспективные технологии XXI века» (Москва, 2008). Экспонат отмечендипломом и награжден золотой медалью выставки, 3) Петербургской технической ярмарке(Санкт-Петербург, 2008). Экспонат отмечен дипломом и награжден серебряной медальювыставки.Личный вклад: Автор диссертации внес определяющий вклад в выбор тематикиисследования, постановку задач конкретных работ, их планирование и осуществление.Основная часть приводимых результатов была получена автором лично, либо совместно ссоавторами публикаций.

Все экспериментальные исследования планировались и выполнялисьлично автором, под его руководством и при непосредственном участии автора.Публикации: Основные материалы по теме диссертации были опубликованы в 58 печатныхработах, в том числе в 1 монографии; в 12 публикациях, индексируемых в системахцитирования Scopus и Web of Science; в 16 публикациях, входящих в Перечень ВАКМинобрнауки России.17Структура и объем работы:Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, спискаиспользуемых сокращений, приложений и изложена на 309-ми страницах машинописноготекста, включая 260 страниц основного текста со 159-ю рисунками и 10-ю таблицами, списокиспользуемых сокращений, 5 приложений, 12 актов внедрения результатов работы на 14страницах.

Список литературы содержит 191 наименование и занимает 16 страниц.Основные положения, выносимые на защиту:1. Комплексная оптимизация параметров ФПУ на основе предложенных в работеэквивалентных канонических шумовых схем усилителей с отрицательной обратнойсвязью позволяет обеспечить высокие уровни чувствительности (до единиц пВт при скоростипередачи порядка единиц Кбит/с) или скорости передачи (до единиц Гбит/с причувствительности единиц мкВт) в ФПУ ВОСПИ.2. Достижение высокой чувствительности (до единиц пА/√Гц) и максимальногодинамического диапазона ППУ (до 100 дБ) с использованием прибора на поверхностныхакустическихволнах приминимальныхнелинейных искажениях(не выше 1 %)обеспечивается комплексной оптимизацией параметров пьезоплаты и усилителя как единогоцелого.

Минимизация общего уровня шума сводится к минимизации коэффициента шумаприемно-усилительноготрактаприограничениях,наложениекоторыхсвязаносудовлетворением характерных для данного класса устройств технических параметров.Решениепоставленнойзадачиможетбытьосуществленометодомнелинейногопрограммирования при соответствующих классу устройств нелинейных ограничениях.3. Рассеяние электромагнитных волн оптического диапазона аэрозольными частицами вППУ газоанализатора на основе эффекта молекулярных ядер конденсации имеетинтерференционныйнемонотонныйхарактер.Интенсивностьрассеянногополявнаправлении «вперед» значительно (примерно в 100 раз) превышает величину интенсивностив обратном направлении и убывает с увеличением длины волны оптического излучения и угласветорассеивания.

Интенсивность светорассеяния воздухом в фотометрируемом объемегазоанализатора на основе эффекта молекулярных ядер конденсации максимальна иодинакова в направлениях угла рассеяния 0° («вперед») и 180° («назад») и минимальна приуглах рассеяния 90°, причем резко уменьшается (~ 1 4 ) с увеличением длины волныоптического излучения и по своему значению сопоставима со светорассеянием аэрозольнымичастицами. В ультрафиолетовой области оптического излучения равенство мощностейсветорассеяния воздухом и аэрозольной частицей достигается при меньших углахсветорассеяния, чем в видимой и инфракрасной области.184. Чувствительность фотоприёмного устройства на основе интегратора фототока ППУ сусреднением тангенса угла наклона зависимости фототока от времени и результатовизмерений и с использованием фотоэлектронного умножителя позволяет осуществлятькалибровку газоанализатора на методе МоЯК по светорассеянию воздуха в фотометрируемомобъеме камеры фотометра, а также достигать предела чувствительности газоанализаторов наметоде МоЯК к определяемым примесям на уровне спонтанной нуклеации ядрообразования,а не предельной чувствительности ППУ оптико-электронной системы.5.

Отклонения выходного сигнала ППУ рентгено-абсорбционного сепаратора от среднегозначения при регистрации проникающего электромагнитного излучения рентгеновскогодиапазона, прошедшего через кусковую руду, можно снизить в 50-100 раз с помощьюприменения иммерсионной среды с линейным коэффициентом ослабления рентгеновскогоизлучения, равным среднему значению по всем компонентам руды с учетом их весовогосодержания.6.Предложенная аппроксимация энергетической зависимости массовых коэффициентовослабления электромагнитного излучения рентгеновского диапазона суммой двух степенныхфункций обеспечивает относительную погрешность 1% в диапазоне энергий рентгеновскихфотонов 1-150 кэВ и позволяет проводить проектирование двуэнергетических рентгеновскихсистем.19Глава 1.

Существующие тенденции в создании современных радиотехнических приемнопреобразующих устройств оптико-электронных системВ промышленности и народном хозяйстве широко применяются оптико-электронные системы(ОЭС): волоконно-оптические системы передачи информации (ВОСПИ), в том числе системыи устройства передачи телевизионных сигналов; газоанализаторы на основе эффектапроявления молекулярных ядер конденсации (МоЯК), использующие оптико-электронныеметоды регистрации полезного сигнала; рентгено-абсорбционные сепараторы, использующиепреобразование проникающего рентгеновского излучения в диапазон длин волн видимогосвета; системы синхронизации источников ударных волн в сейсморазведке.

В каждой изперечисленных оптико-электронных систем одним из важнейших элементов являетсяприемно-преобразующее устройство (ППУ). В ВОСПИ приемно-преобразующее устройствовключает фотоприемное устройство, устройство выделения синхросигнала, декодер данных[65]. В волоконно-оптических устройствах передачи видеосигнала к радиотехническим ППУотносятся приемно-передающие модемы [116]. В случае многоканальных волоконнооптических телевизионных систем для выделения ТВ-каналов используются фильтры наповерхностных акустических волнах (ПАВ) [164].

Радиотехнические ППУ демодуляторовсенсорных фазомодулированных оптических сигналов включают фотоприемное устройство(ФПУ), усилители амплитудного и фазового модулятора и блок управления, регистрации иобработки информации (УРОИ) [133]. В газоанализаторах на основе эффекта проявлениямолекулярных ядер конденсации (МоЯК) в состав ППУ входит фотометр, блок управления,регистрации и обработки информации (УРОИ) [183].

В рентгено-абсорбционных сепараторахрадиотехническое ППУ включает позиционно-чувствительный сцинтилляционный детектор,фотоинтегратор, блок управления, регистрации и обработки информации (УРОИ) [167]. Всистемах синхронизации источников ударных волн в сейсморазведке радиотехническое ППУвключает волоконно-оптический приемно-передающий тракт (источник, волоконный кабель,фотоприемное устройство) и устройство обработки информации.Во всех перечисленных и во многих других ППУ принципиальным является приемслабых сигналов на фоне шумов. Поэтому параметры ППУ определяют техническиевозможности всей оптико-электронной системы.

Вместе с тем, специфические требования кпараметрам ППУ определяются принципиальными особенностями функционированияоптико-электронной системы. Во многих практических случаях технические требования кпараметрам ППУ не вполне удовлетворяются, что вызывает необходимость разработкинаучных и технических основ проектирования и конструирования ППУ.201.1 Методики проектирования и создания приемно-преобразующих устройствволоконно-оптических систем передачи информацииВ волоконно-оптической системе передачи информации отношение сигнала к шумуминимальнововходномблокеприемно-преобразующегоустройства(ППУ)–вфотоприемном устройстве. Характеристики всей оптико-электронной системы существеннозависят от характеристик того звена, в котором принятый сигнал имеет наименьший уровень.Следовательно, технические характеристики ППУ являются основными при проектированиивсей системы связи.Фотоприёмное устройство (ФПУ) в волоконно-оптических линиях связи должнообладатьрядомдиапазоном,повышенныхтехническихамплитудно-частотнойхарактеристик:характеристикойширокимоптимальнойдинамическимформы,малымэнергопотреблением, технологичностью при серийном производстве и т.д.

Основнойхарактеристикой является чувствительность, так как именно она непосредственно влияет надальность передачи информации в системе при заданной мощности оптического излучения впередатчике. Фундаментальное ограничение на чувствительность ФПУ накладываютвнутренние шумы входящих в его состав элементов.Исследованию вопросов построения и расчета характеристик фотоприемных устройствпосвящено значительное количество работ [59-95], среди которых в числе первых по времении по значимости необходимо назвать работы Персоника (Personic S.D.) [72,79-81]. В нихавтором разработана методика расчёта и анализа чувствительности ФПУ, амплитудночастотная характеристика которого имеет вид фильтра Найквиста, то есть имеет полосупропускания B/2 (B – скорость передачи данных).