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. Один из методов создания радиоизображений разработан и проверен в НИЯУ МИФИ.
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 радиоизобажений 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».
