Обычный радиолокатор фиксирует наличие объекта в пространстве, и может измерить расстояние до него. Однако в настоящее время актуальной задачей радиолокации стало построение т.н радиоизображений, то есть визуальных изображений объектов, конструируемых на основе анализа отраженных от них радиоволн.
За рубежом уже продемонстрированы возможности расширения методов традиционной радиолокации за счет использования широкополосных по частоте радиосигналов и обработки сигналов в оптической форме. В этом случае удается не только определить расстояние до объекта, но также и восстановить его визуальный облик и размер, а в ряде случаев определить угловые скорости вращающихся объектов.
Собственный метод построения радиоизображений предложили ученые НИЯУ МИФИ. Как рассказал заведующий лабораторией дизайна и СВЧ измерений НИЯУ МИФИ Роман Рыжук, в основе данного метода лежит радиофотонная регистрация радиоголограммы (амплитудно-фазового распределения поля на поверхности приемной антенны) с последующей компьютерной обработкой сигнала.
Важная особенность метода заключается в том, что радиосигнал преобразуется в оптический, а оптический – в электрический, и только последний уже может быть проанализирован с помощью компьютера, с использованием т.н. преобразований Фурье.
Как пояснил Роман Рыжук, преобразование радиосигнала в оптический необходимо для того. чтобы информацию от приемных антенн, которые могут находиться на большом расстоянии от обрабатывающего центра можно было передавать по оптико-волоконному кабелю без существенных потерь и с использованием широкополосности.
При этом, в схеме предложенной учеными НИЯУ МИФИ, в момент превращение радиоволн в световые СВЧ сигнал, идущий от приемной антенны, смешивается с так называемым опорным СВЧ-сигналом, вырабатываемым генератором; это позволяет анализирует различие фаз двух сигналов.
«Мы предложили схему радиофотонной обработки сигнала, когда принимаемый рупорной антенной СВЧ сигнал в оптическом тракте смешивается с опорным СВЧ сигналом при помощи двойного параллельного модулятора Маха-Цендера. На выходе схемы фотодетектор преобразует оптический сигнал в электрический. Выходной ток фотодетектора позволяет восстановить амплитудно-фазовое распределение принимаемого сигнала», - поясняет Роман Рыжук.
Ученые провели серию экспериментов, в которых для восстановления пространственного распределения СВЧ радиосигнала передвигали приемную антенну и ориентировали ее под разными углами обзора. По словам Романа Рыжука, исследования подтвердили работоспособность принципиальной схемы и радиофотонной методики обработки сигналов в диапазоне 5 ГГц для измерения амплитудно-фазовых распределений СВЧ поля.
«Разработанные нами методики перспективны для построения схемотехнических решений узлов радиофотонного локатора, позволяющего восстановить пространственный облик цели на основе получения радиоизображений объекта, полученных из нескольких точек наблюдения», - отметил заведующий лабораторией.
Исследования проводились в рамках стратегического проекта «Радиофотоника и квантовая сенсорика» программы «Приоритет-2030».
