Сигнальные и шумовые характеристики радиоимпульсных автодинов с линейной частотной модуляцией миллиметрового диапазона

E. V. Bogatyrev, D. S. Vishnyakov, K. A. Ignatkov, O. A. Kuvshinov, V. Ya. Noskov

Аннотация


Разработана математическая модель для описания сигналов и шумов автодинной системы ближней радиолокации (СБРЛ) с одновременной импульсной модуляцией (ИМ) амплитуды и линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) колебаний СВЧ-генератора, находящегося под воздействием собственного отраженного излучения. Выполнены расчеты методом шагов сигнальных и шумовых характеристик, формируемых радиоимпульсным автодином в ответ на воздействие отраженного излучения от точечного объекта локации. Установлены отличительные особенности формирования сигнальных характеристик и величины среднеквадратического уровня шумов на выходе автодинного СВЧ-генератора, получаемые при приеме первого и последующих отражений от объекта локации для различных значений параметра обратной связи автодинной СБРЛ. Результаты экспериментальных исследований автодинной СБРЛ c одновременной ИМ амплитуды и ЛЧМ получены при использовании генераторного модуля, выполненного на планарном диоде Ганна 8‑миллиметрового диапазона с перестройкой частоты при помощи варикапа.


Ключевые слова


автодин; автодинный генератор; автодинный сигнал; шумовая характеристика автодина; радиоимпульсный генератор; частотная модуляция; параметр обратной связи; метод шагов; ангармонические искажения сигналов; система ближней радиолокации

Полный текст:

PDF

Литература


Носков В. Я., Смольский С. М., Игнатков К. А., Мишин Д. Я., Чупахин А. П. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 11. Основы реализации автодинов. Успехи современной радиоэлектроники. 2019;(2):5–33. DOI 10.18127/j20700784-201902-01.

Усанов Д. А., Скрипаль Ал. В., Скрипаль Ан. В. Физика полупроводниковых радиочастотных и оптических автодинов. Саратов: Изд-во Саратовского ун-та; 2003. 312 с.

Usanov D. A., Skripal A. V., Skripal, A. V., Postelga A. E. A microwave autodyne meter of vibration parameters. Instruments and Experimental Techniques. 2004;47(5):689–693. DOI 10.1023/B:INET.0000043882.16801.3a.

Alidoost S., Sadeghzade R., Fatemi R. Autodyne system with a single antenna. In: Proceedings of the 11‑th International Radar Symposium (IRS 2010). 16–18 June 2010. Vilnius, Lithuania. IEEE; 2010. P. 406–409.

Usanov D. A., Postelga A. E. Reconstruction of complicated movement of part of the human body using radio wave autodyne signal. Biomedical Engineering. 2011;45(1):6–8. DOI 10.1007/s10527-011-9198-9.

Noskov V. Ya., Ignatkov K. A., Chupahin A. P. Application of two-diode autodynes in devices for radiowave control of product dimensions. Measurement Techniques. 2016;59(7):715–721. DOI 10.1007/s11018-016-1035-9.

Чернявский А. Ж., Данилин С. А., Ворох Д. А., Данилин А. И. Применение первичных автодинных СВЧ преобразователей для диагностирования установок и оборудования энергетического и транспортного машиностроения. Датчики и системы. 2021;(3):23–36. DOI https://doi.org/10.25728/datsys.2021.3.3.

Носков В. Я., Варавин А. В., Васильев А. C., Ермак Г. П., Закарлюк Н. М., Игнатков К. А., Смольский С. М. Современные гибридно-интегральные Автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 9. Радиолокационное применение автодинов. Успехи современной радиоэлектроники. 2016;(3):32–86.

Воторопин С. Д., Носков В. Я., Смольский С. М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 5. Исследования автодинов с частотной модуляцией. Успехи современной радиоэлектроники. 2009;(3):3–50.

Носков В. Я., Смольский С. М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 6. Исследования радиоимпульсных автодинов. Успехи современной радиоэлектроники. 2009;(6):3–51.

Комаров И. В., Смольский С. М. Основы теории радиолокационных систем с непрерывным излучением частотно-модулированных колебаний. М.: Горячая линия-Телеком; 2010. 366 с.

Носков В. Я., Богатырев Е. В., Галеев Р. Г., Игнатков К. А., Шайдуров К. Д. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 14. Автодины с амплитудно-частотной модуляцией. Успехи современной радиоэлектроники. 2022;76(8):17–51. DOI https://doi.org/10.18127/j20700784–202208–02.

Носков В. Я., Богатырев Е. В., Галеев Р. Г., Игнатков К. А., Шайдуров К. Д. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 15. Сигнальные и шумовые характеристики автодинов с частотной модуляцией. Успехи современной радиоэлектроники. 2022;76(9):15–55. DOI https://doi.org/10.18127/j20700784-202209-02.

Носков В. Я., Богатырев Е. В., Галеев Р. Г., Игнатков К. А., Вишняков Д. С. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 17. Переходные процессы радиоимпульсных автодинов. Успехи современной радиоэлектроники. 2023;77(11):5–36. DOI https://doi.org/10.18127/j20700784-202311-01.

Носков В. Я., Богатырев Е. В., Игнатков К. А. Принцип построения бортового радиолокационного датчика для обнаружения быстродвижущихся целей. Успехи современной радиоэлектроники. 2019;(12):16–22. DOI 10.18127/j20700784-201912-03.

Kurokawa K. Injection locking of microwave solid-state oscillators. In: Proceedings of the IEEE. 1973;61(10):1386–1410. DOI 10.1109/PROC.1973.9293.

Носков В. Я., Смольский С. М., Игнатков К. А., Мишин Д. Я., Чупахин А. П. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 10. Основы анализа и расчета параметров автодинов с учетом шумов. Успехи современной радиоэлектроники. 2018;(3):18–52.

Гершензон Е. М., Туманов Б. Н., Бузыкин В. Т., Калыгина В. М., Левит Б. И. Общие характеристики и особенности автодинного эффекта в автогенераторах. Радиотехника и электроника. 1982;27(1):104–112.

Носков В. Я., Игнатков К. А., Смольский С. М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 7. Динамика формирования автодинных и модуляционных характеристик. Успехи современной радиоэлектроники. 2013;(6):3–52.

Noskov V. Ya., Ignatkov K. A. About applicability of quasi-static method of autodyne systems analysis. Radioelectronics and Communications Systems. 2014;57(3):139–148. DOI 10.3103/S0735272714030054.

Дамгов В. Н., Ланда П. С., Перминов С. М., Шаталова Г. Г. Стохастические автоколебания в генераторе с дополнительной запаздывающей обратной связью. Радиотехника и электроника. 1986;31(4):730–733.

Kulik V. V., Lukin K. A., Rakitynsky V. A. Autodyne effect in weak-resonant BWO with chaotic dynamics. International Journal of Infrared and Millimeter Waves. 1998;19(3):427–440. DOI https://doi.org/10.1023/A:1022555609669.

Noskov V. Ya., Ignatkov K. A. Dynamics of autodyne response formation in microwave oscillators. Radioelectronics and Communications Systems. 2013;56(5):227–242. DOI 10.3103/S0735272713050026.

Воторопин С. Д., Носков В. Я., Смольский С. М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 1. Конструкторско-технологические достижения. Успехи современной радиоэлектроники. 2006;(12):3–30.

Наливайко Б. А., Берлин А. С., Божков В. Г., Вейц В. В., Гермогенова Г. П., Либерман Л. С., и др. Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диоды: Справочник. Б. А. Наливайко (ред.). Томск: МГП РАСКО; 1992. 223 с.

Воторопин С. Д., Носков В. Я., Смольский С. М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 2. Теоретические и экспериментальные исследования. Успехи современной радиоэлектроники. 2007;(7):3–33.

Кувшинов О. А., Игнатков К. А., Носков В. Я. Применение системы ФАПЧ синтезатора частоты для регистрации автодинного отклика СВЧ генераторов. В: Скрипаль Ал. В. (ред.). Взаимодействие сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с полупроводниковыми микро- и наноструктурами, метаматериалами и биообъектами. Сборник статей двенадцатой Всероссийской научной школы-семинара. Саратов: Саратовский источник; 2025. С. 313–320.




DOI: https://doi.org/10.15826/urej.2025.9.3.002