В перспективе данная разработка станет фундаментом для создания радиолокационного комплекса, основанного на принципах фотоники. Благодаря своим выдающимся свойствам он сможет обнаруживать значительно более мелкие объекты, такие как птицы в районе аэродрома, что недоступно традиционным радарным системам.
Каждый день сотни тысяч пассажиров и логистических компаний используют гражданскую авиацию, поэтому обеспечение безопасности аэропортов – приоритетная задача для этой сферы. К примеру, в настоящее время одним из факторов, вызывающих неисправности и авиакатастрофы, является присутствие птиц на взлетно-посадочных полосах.
Для защиты территории аэропорта необходимы специализированные системы мониторинга, предназначенные для обнаружения потенциальных опасностей. В качестве ключевого элемента в них используется радиолокация, которая обеспечивает контроль за воздушным пространством, навигацию, предотвращает столкновения и позволяет отслеживать изменения погодных условий.
Современные радиолокационные станции — это высокоточные комплексы, которые могут «видеть» сквозь сложные погодные условия на значительные расстояния. Однако возможности их развития постепенно сталкиваются с физическими пределами электроники, особенно при поиске небольших объектов, таких как птицы в районе аэродрома. Для их надежного обнаружения необходимо переходить к новым физическим принципам радиолокации и разрабатывать системы, способные функционировать в более широком частотном диапазоне и с пониженным уровнем шумов.
Ограниченная ширина полосы частот и нестабильность радиосигнала являются существенными недостатками традиционных радиолокационных станций, что негативно сказывается на точности измерений и усложняет выявление слабых отражений. С целью решения этих проблем специалисты Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» в рамках программы «Приоритет 2030» осуществляют разработку фотонного радара – системы, использующей свет для формирования и обработки сигналов. В качестве индустриального партнера проекта выступает группа компаний «Элемент», являющаяся ведущим российским разработчиком и производителем микроэлектроники.
«Разработан лабораторный прототип передающего тракта фотонного радара. На текущем этапе система обеспечивает устойчивое формирование широкополосных сигналов и характеризуется низким уровнем шумов, что является важным показателем для высокоточной радиолокации нового поколения» , – по словам руководителя проекта, профессора кафедры радиотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Владимир Михайлович Кутузов.
Разработанный в ЛЭТИ прототип состоит из лазерного излучателя, электрооптического модулятора, оптоэлектронного генератора, фотоприемника и линии оптоволоконной передачи, имитирующей канал связи с антенной.
Предложенное решение позволило убедительно показать достоинства фотонного метода в радиолокации. В ходе работы были достигнуты высокая частотная стабильность и минимальный уровень шумов, реализована возможность формирования ультраширокополосных сигналов с разрешением по дальности, достигающим нескольких сантиметров, и открыт потенциал для точного определения и классификации объектов с низкой заметностью – начиная от имитаций птиц и заканчивая небольшими надводными аппаратами.
«Лабораторный макет создан с использованием компонентов, разработанных в ЛЭТИ в рамках другого проекта, посвященного фотонным интегральным схемам. Данный экземпляр демонстрирует, как отдельные разработки университета могут быть объединены в единую технологическую цепочку. В будущем наша разработка может быть применена в радарных системах нового поколения, обеспечивающих безопасность воздушного пространства аэропорта» , – отметил Владимир Михайлович Кутузов.
В скором времени специалисты ЛЭТИ намереваются закончить работу над приемным трактом и приступить к его испытаниям в связке с передатчиком. На последующем этапе запланирована разработка антенной системы, которая будет осуществлена совместно с кафедрой теоретических основ радиотехники (ТОР) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и при участии промышленных партнеров.
Разработка опытного образца первого в России фотонного радара представляет собой одно из приоритетных направлений в области радиофотоники стратегического технологического проекта «Реализация разработки суверенных технологий и организации производства комплектующих для систем силовой электроники и фотонных информационных систем осуществляется в рамках программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030», национального проекта «Молодежь и дети» и инициативы Десятилетия науки и технологий. ГК «Элемент» выступает индустриальным партнером данного проекта».