Соглашение №14.575.21.0157

Соглашение о предоставлении субсидии № 14.575.21.0157

Тема: «Разработка базовой технологии создания сверхмалошумящих перестраиваемых спин-волновых радиофотонных СВЧ генераторов гигагерцового диапазона частот»

Научный руководитель: Б.А. Калиникос

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от «26» сентября 2017 года № 14.575.21.0157 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе №3 в период с 1.01.2019 по 30.12.2019 выполнялись следующие работы:

Анализ контрольно-измерительного лабораторного оборудования, необходимого для проведения экспериментальных исследований радиофотонных СВЧ генераторов.
Разработка лабораторного макета сверхмалошумящего перестраиваемого спин-волнового радиофотонного СВЧ генератора.
Изготовление лабораторного макета радиофотонного СВЧ генератора.
Измерения рабочих характеристик лабораторного макета радиофотонного СВЧ генератора.
Закупка измерительного оборудования для измерительного стенда для проведения измерений рабочих параметров макета радиофотонного СВЧ генератора.
Закупка комплектующих изделий и расходных материалов для изготовления лабораторного макета радиофотонного СВЧ генератора.
Обобщение результатов ПНИ, проверка их соответствия требованиям ТЗ, оценка результативности ПНИ и эффективности результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем
Технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов.
Разработка предложения о путях дальнейшего улучшения характеристик СВЧ генераторов для их использования при разработке следующих поколений радиолокационных, навигационных и информационно-коммуникационных приборов и систем.
Разработка стенда для проведения испытаний лабораторного макета радиофотонного СВЧ генератора.
Адаптация и настройка контрольно-измерительного оборудования, необходимого для метрологического обеспечения радиофотонных СВЧ генераторов.
Разработка рекомендации по возможности использования результатов, проведенных ПНИ в реальном секторе экономики.
Анализ рынка контрольно-измерительного оборудования, необходимого для метрологического обеспечения изготовления опытных образцов радиофотонных СВЧ генераторов.
Адаптация и настройка технологического оборудования, необходимого для изготовления опытных образцов радиофотонных СВЧ генераторов.
Закупка оборудования, комплектующих и расходных материалов для изготовления и измерения характеристик составных компонентов опытных образцов радиофотонных СВЧ генераторов.
Изготовление стенда для проведения испытаний опытных образцов радиофотонного СВЧ генератора.
Маркетинговые исследования для дальнейшей коммерциализации разработанного радиофотонного СВЧ генератора.
Разработка проекта технического задания на проведение ОКР «Разработка унифицированной технологии производства перестраиваемых сверхмалошумящих спин-волновых радиофотонных СВЧ генераторов».

В результате проведения работы были полностью выполнены все задачи третьего этапа проекта, посвященного разработке базовой технологии создания сверхмалошумящих перестраиваемых спин-волновых радиофотонных СВЧ генераторов гигагерцового диапазона частот. В частности:

Разработан и изготовлен лабораторный макет сверхмалошумящего перестраиваемого спин-волнового радиофотонного СВЧ генератора. Для конструкции лабораторного макета генератора была выбрана однокольцевая конструкция как наиболее простая и, соответственно, наименее затратная в производстве. При создании генератора использовалось одномодовое кварцевое волокно с диаметром 12 мкм и длиной 4 км. В качестве источника лазерного излучения использовался лазер с длиной волны оптического излучения 1.55 мкм и интенсивностью оптического излучения от 10 до 100 мВт. Для работы макета на СВЧ усилитель подавалось постоянное напряжение питания величиной 12 В. Для изготовления лабораторного макета радиофотонного СВЧ генератора в рамках заключительного этапа проекта была проведена закупка комплектующих изделий и расходных материалов.

В соответствии с ТЗ было выполнено экспериментальное измерение рабочих характеристик сконструированного лабораторного макета радиофотонного СВЧ генератора. Было показано, что перестраиваемый радиофотонный генератор имеет центральную рабочую частоту 10 ГГц и мог перестраиваться магнитным полем без срыва генерации сигнала в диапазоне 4.2 ГГц. Генерируемый сигнал имел уровень фазовых шумов не более минус 155 дБн/Гц при отстройке от центральной частоты на 10 кГц во всем диапазоне работы генератора. Для создания измерительного стенда для проведения измерений рабочих характеристик макета радиофотонного СВЧ генератора была проведена закупка измерительного оборудования, компонентов и расходных материалов.

В результате за три года выполнения проекта удалось достичь всех поставленных целей. Были получены следующие основные результаты ПНИ. Разработан комплекс научно-технических решений в области радиофотоники, позволяющий переходить к созданию новых видов перестраиваемых сверхмалошумящих генераторов монохроматического СВЧ-сигнала. В частности, впервые разработаны две оригинальные теории формирования спектра многокольцевых оптоэлектронных резонаторов на параллельном соединении линий задержки и последовательном соединении резонаторов; разработаны алгоритмы численного расчета и математические модели характеристик кольцевых резонаторов и радиофотонных генераторов СВЧ сигнала. Основываясь на теоретически показанных закономерностях и результатах моделирования, разработаны и изготовлены лабораторные макеты кольцевого резонатора на оптоволокне и сверхмалошумящего перестраиваемого спин-волнового радиофотонного СВЧ генератора, а также опытный образец радиофотонного СВЧ генератора; разработаны и изготовлены стенды для проведения измерений рабочих параметров кольцевых оптоволоконных резонаторов и сверхмалошумящих перестраиваемых спин-волновых радиофотонных СВЧ генераторов; разработаны планы проведения и методики испытаний оптоволоконных резонаторов и радиофотонных СВЧ генераторов на их основе; измерены рабочие характеристики лабораторного макета и опытного образца радиофотонного СВЧ генератора. Результаты испытаний показали характеристики, превосходящие характеристики всех известных на данный момент мировых аналогов.

Итогом всей работы стало обобщение результатов ПНИ, проверка их соответствия требованиям ТЗ, оценка результативности ПНИ и эффективности результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем. Выполненная технико-экономическая оценка показывает возможность достижения исключительного положения на рынке малошумящих СВЧ генераторов. Созданные в рамках проекта РИД (Промышленный образец «Радиофотонный СВЧ генератор») обеспечивает ООО «НТЦ АРГУС» возможность достигнуть доли продукции, в которой используются РИД, на анализируемом рынке в прогнозируемом периоде – не менее 50 %.

Разработаны предложения о путях дальнейшего улучшения характеристик СВЧ генераторов для их использования при разработке следующих поколений радиолокационных, навигационных и информационно-коммуникационных приборов и систем; разработаны рекомендации по возможности использования результатов, проведенных ПНИ в реальном секторе экономики, выполнены маркетинговые исследования для дальнейшей коммерциализации радиофотонного СВЧ генератора, а также подготовлен проект технического задания на проведение ОКР «Разработка унифицированной технологии производства перестраиваемых сверхмалошумящих спин-волновых радиофотонных СВЧ генераторов».

Таким образом, все задачи плана третьего этапа и всего проекта выполнены в полном объеме.