CC BY
148РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
ШУМОВОЙ РАДИОЛОКАТОР МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА
Колесов В.В., Мясин Е.А.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, http://www.cplire.ru Москва 125009, Россия Поступила 31.08.2018
Сверхширокополосные радиолокационные технологии на основе шумовых сигналов характеризуются хорошей электромагнитной совместимостью, могут эффективно использоваться при составлении радиолокационного портрета объекта, а также в системах мониторинга, позиционирования и управления, работающих в условиях интенсивных помех. В работе на основе ЛПД-генератора шума разработан, создан и исследован макет шумового радиолокатора, работающий в диапазоне 8-мм и обладающий шириной спектра частот шумового сигнала до 1 ГГц и использующий двойную спектральную обработку сигнала. Экспериментальное исследование макета шумового радиолокатора в лабораторных условиях продемонстрировало высокую разрешающую способность по дальности порядка 15 см. Экспериментально исследовалась помехоустойчивость модели радиотехнического канала на основе шумоподобной несущей при воздействии двух типов помех: синусоидальной узкополосной помехи, близкой по частоте к передаваемому сигналу, и широкополосной помехи, согласованной по спектру с передаваемым сигналом. Результаты экспериментов показали, что для обоих типов помехи предельная помехоустойчивость макета шумового радиолокатора составляет ~25 дБ.
Ключевые слова: сверхширокополосные технологии, сложные сигналы, шумовые сигналы, радиолокатор, генератор шума, миллиметровый диапазон, двойная спектральная обработка, помехоустойчивость, разрешающая способность, электромагнитная совместимость
УДК 621.391_
Содержание
1. Введение (235)
2. Методы обработки радиолокационных сигналов (237)
3. Структура шумового радиолокатора (238)
4. измерение дальности в шумовой рЛС (238)
5. разрешающая способность и точность спектральных измерений (240)
6. Широкополосные диодные генераторы шума миллиметрового диапазона волн (242)
7. Макет приёмо-передающего блока ШрЛ (243)
8. радиолокационное измерение расстояния (244)
9. исследование разрешающей способности макета ШрЛ по дальности (244)
10. оценка помехозащищенности ШрЛ при воздействии узкополосных и широкополосных помех (247)
11. Заключение (248)
Литература (249)
приложение
Мясин Е.А. Шумотрон или моя жизнь в 16
отделе ирЭ ран (251)
1. ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в радиолокации активно развивается перспективное направление, представляющее широкополосные и
сверхширокополосные технологии. В рамках этого направления представляется возможным перейти к качественно новому уровню решения радиолокационных задач по дистанционному обнаружению объектов. В дополнение к энергетическому критерию (на уровне "да" "нет") обнаружения объекта на фоне шумов и подстилающей поверхности можно перейти к формированию радиолокационного портрета объекта и разработке систем автоматического распознавания объекта по его портрету, что качественно увеличивает информационные возможности радиолокационных систем (РЛС). Радиолокация сигналами с широким спектром частот позволяет осуществлять высокоточные, информативные измерения параметров отражающих объектов в сложных условиях электромагнитной обстановки при воздействии активных и пассивных помех [1, 2].
КОЛЕСОВ В.В., МЯСИН Е.А..
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
Основными современными технологиями, которые могут обеспечить реализацию этих возможностей, являются:
• технологии формирования, излучения и приема широкополосных сигналов, основанные на динамическом хаосе [3],
• технологии обработки широкополосных сигналов, основанные на фрактальном анализе и выявляющие структурные особенности радиолокационного портрета цели, что позволяет обнаруживать и распознавать малоконтрастные цели в режиме реального времени в автоматическом режиме при сопоставлении сигнала с эталонным радиолокационным портретом [4].
Одним из перспективных направлений, позволяющих существенно увеличить информативность РЛС, является применение короткоимпульсных сверхширокополосных сигналов с шириной спектра, достигающих 1 ГГц и более. В радиолокации с СШП повышение информативности происходит благодаря уменьшению импульсного объема РЛС по дальности. Так, при изменении длительности зондирующего импульса с 1 мкс до 1 не глубина импульсного объема уменьшается с 300 м до 30 см. Сверхширокополосные радиолокаторы с импульсным излучением длительностью менее одной наносекунды обладают высоким пространственным разрешением порядка нескольких сантиметров при измерении дальности. При обнаружении объектов на значительном удалении от радиолокатора достигается необходимое соотношение сигнал/помеха на входе приемника за счет гигантской пиковой мощности для одиночных сверхкоротких импульсов [5, 6].
В радиолокаторах с непрерывным во времени излучением сверхширокополосных зондирующих сигналов, например, шумовых, можно получить такое же соотношение сигнал/ помеха на входе приемника при уменьшении во много раз средней мощности непрерывных излучений. Сжатие шумовых сигналов в радиолокационном приемнике производится во временной области за счет корреляционной свертки, либо в частотной области в процессе двойной спектральной обработки [7].
Шумовые СШП радиолокаторы непрерывно излучают в окружающее пространство случайные электромагнитные сигналы с низкой спектральной плотностью мощности. Наряду с высокой информативностью и разрешающей способностью измерений шумовые радары характеризуются скрытностью, низкой вероятностью перехвата (Low Probability of Intercept) собственных шумовых излучений и электромагнитной совместимостью с другими работающими средствами, включая узкополосные системы [8].
Определенным недостатком для всех РЛС с непрерывным излучением является проникновение в приемный тракт сигнала из передатчика, поэтому задача формирования узкой диаграммы направленности и эффективного экранирования антенн представляется достаточно важной [9].
Повышение точности и разрешающей способности радиолокационных измерений связано с усложнением структуры и расширением полосы частот зондирующего сигнала. Основными требованиями,
предъявляемыми к шумовым радиолокаторам, являются высокая информативность и разрешающая способность измерений, скрытность, низкая вероятность перехвата собственных шумовых излучений и электромагнитная совместимость с другими работающими средствами, включая
узкополосные системы [10].
К числу перспективных направлений в радиолокации относится применение сложных широкополосных и сверхширокополосных зондирующих сигналов. Использование сигналов, сформированных на основе хаотических алгоритмов, позволяет достичь практически наивысшей помехоустойчивости РЛС к воздействию различных помех [11]. Развитие техники дискретных систем и цифровой обработки практически на частотах зондирующих сигналов существенно расширяет границы применения современных РЛС на основе фазированных решеток с адаптивным управлением их режимами и совместной обработкой сигналов.
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
Применение СШП сигналов в РЛС позволяет:
• повысить точность измерения расстояния до объекта и разрешающую способность по дальности и угловым координатам, эффективность, устойчивость РЛС к воздействию внешних и узкополосных электромагнитных излучений, и помех;
• распознавать классы и типы объектов;
• упростить аппаратуру защиты от всех видов пассивных помех; устранить интерференционные провалы в диаграмме направленности при наблюдении за объектом под низкими углами. Перспективным направлением применения
широкополосных сигналов в радиолокации является применение фазоманипулированных сигналов непрерывного излучения с большой базой (до 106) и минимальной пиковой мощностью [12]. Такие ШП сигналы получили название шумоподобных зондирующих сигналов. Радиолокационные системы с ШП сигналом обнаружения наземных объектов обладают повышенными помехоустойчивостью и скрытностью работы [13].
Наиболее полно требованию
одновременного разрешения по дальности и скорости отвечают шумовые сигналы. Основными достоинствами шумовых сигналов по сравнению с другими сложными сигналами являются следующие:
• шумовой зондирующий сигнал подобен внутренним шумам приемника станции радиотехнической разведки, что обеспечивает существенное повышение скрытности работы РЛС, что затрудняет, во-первых, зарегистрировать факт работы РЛС и, во-вторых, определить параметры её зондирующего сигнала;
• учитывая перспективность перевода РЛС малой дальности действия в миллиметровый диапазон радиоволн, следует иметь в виду, что РЛС с шумоподобным сигналом достаточно просто могут быть сопряжены с системами пассивной локации;
• из общих положений теории информации следует, что усложнение формы сигнала и увеличение его длительности позволяет повысить его информативность [14].
2. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ
Методы обработки сигнала — это составная часть получения радиолокационной
информации (РЛИ), математическое описание которых является достаточно сложным. Процедура обработки
радиолокационных сигналов является одним из важнейших процессов выделения полезной информации. Особое место отводится также аппаратуре, которая может успешно применяться для решения задач построения радиоизображений по данным отраженных сигналов от обнаруживаемых объектов [15].
В радиолокаторах с непрерывным во времени излучением сверхширокополосных зондирующих сигналов, например шумовых, можно получить такое же соотношение сигнал/помеха на входе приемника при уменьшении во много раз средней мощности непрерывных излучений. Сжатие шумовых сигналов в радиолокационном приемнике производится во временной области за счет корреляционной свертки, либо в частотной области в процессе двойной спектральной обработки. Радиолокация с двойной спектральной обработкой основана на интерференции полностью некогерентных опорного и принятого шумовых сигналов [16, 17]. Применение методов спектральной обработки шумового сигнала позволяет повысить точность радиолокационных измерений, т.к. частотные измерения в настоящее время обладают максимально возможной точностью.
Двойная спектральная обработка сигналов (double spectral processing), иногда именуемая кепстральной обработкой (cepstrum processing), является альтернативным методом по отношению к корреляционной обработке сигналов в шумовой радиолокации. В результате двойной спектральной обработки удается получить составляющую отклика на выходе приемника в виде функции взаимной корреляции излучаемого сигнала и шумовых отражений от обнаруженного объекта. Воздействие помех с распределенным спектром на приемник приводит к уменьшению корреляционного пика во вторичном спектре относительно уровня шумов [19].
КОЛЕСОВ В.В., МЯСИН Е.А..
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
3. СТРУКТУРА ШУМОВОГО РАДИОЛОКАТОРА
Радиолокационный шумовой сигнал п(£) с полосой частот А/предполагается стационарным и эргодическим, что позволяет находить статистические характеристики случайных процессов, усредняя по времени отдельные реализации. Это обстоятельство важно в шумовой радиолокации при корреляционной, либо двойной спектральной обработке непрерывных шумовых сигналов в реальном времени. Процедура усреднения по ансамблю множества статистически независимых реализаций случайных процессов является удобным методом теоретического исследования в шумовой радиолокации, однако, редко используется на практике при измерении взаимно корреляционной функции излучаемого и принятого шумовых сигналов из-за сложности или невозможности осуществления самой процедуры усреднения в реальном времени.
На выходе шумового генератора часть излучаемого сигнала ответвляется в опорный канал приемника. Уровень опорного сигнала может плавно регулироваться с помощью управляемого аттенюатора. Опорный сигнал поступает на вход линейного сумматора в схеме приемника радара. На другой вход линейного сумматора поступает аддитивная смесь сигналов от приемной антенны. Принципиальным отличием радара, основанного на интерференции и двойной спектральной обработке широкополосных сигналов, является операция линейного суммирования принятого зондирующего и опорного шумовых сигналов в линейной части приемника.
Двойная спектральная обработка
радиолокационных сигналов производится в частотной области в отличие от корреляционной свертки сигналов, которая осуществляется во временной области. Альтернативные методы радиолокации с корреляционной и двойной спектральной обработкой сигналов обладают принципиальными отличиями в схемах построения приемников, однако, приводят к близким результатам при осуществлении радиолокационных измерений [20].
Типичный вид модельного спектра суммарного шумового сигнала представлен на рис. 1 фрагментом спектрограммы на
^ ДО), с/В
3.02
3.04
3.06
3.08
Рис. 1. Фрагмент спектра сверхширокополосного суммарного шумового сигнала.
средней частоте / = 3050 МГц. Фрагмент спектра в полосе частот 100 МГц представляет собой интерференционную картину из 10 чередующихся полос для спектральной плотности мощности в зависимости от текущей частоты /
Исходный спектр суммарного шумового сигнала простирается в широкой полосе частот А/~ 2000 МГц с нижней частотой/ ~ 2000 МГц и верхней частотой / ~ 4000 МГц. Фрагмент спектра на рис. 1 измерен при зондировании точечного объекта, удаленного от локатора на расстоянии Ь = 15 метров. Отраженный от объекта сигнал задерживается на время Т = = 10-7 секунды. Количество интерференционных полос или максимумов в исходном спектре суммарного сигнала составит большую величину N = А/Т = 200.
При сокращении полосы частот А/ зондирующего шумового сигнала уменьшается количество интерференционных максимумов и минимумов в спектре суммарного сигнала. Когда полоса частот составит А/ = 10 МГц, то в спектре наблюдается всего один интерференционный максимум N = А/Т = 1. Интерференция частично когерентных шумовых сигналов с узкой полосой частот А/" < 10 МГц происходит при условии Т < т, когда относительная задержка Т = 10-7 с становится меньше времени когерентности т ~
1/А/
4. ИЗМЕРЕНИЕ ДАЛЬНОСТИ В ШУМОВОЙ РЛС
При сложении некогерентных задержанных сигналов наблюдается периодическая
интерференционная картина в спектральной области измерений. Спектр суммарного сигнала модулирован функцией с периодом Fm = 1/Т обратно пропорциональным относительной задержке сигналов.
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
Период модуляции Р спектра в частотной области обратно пропорционален относительной задержке Т зондирующих сигналов:
$ = 1=
т т
1
Т - т 1\ 10
(1)
О Р
Рис 2. Вторичный спектр суммарного шумового сигнала.
Появление во вторичном спектре О (Р) информационного пика в виде функции взаимной корреляции отраженного и опорного сигналов приводит к обнаружению удаленного объекта радиолокатором с двойной спектральной обработкой сверхширокополосного шумового
С учетом соотношения Т = 2Ь, /с из выражения (1) следует, что искомая дальность до цели однозначно вычисляется в виде:
сигнала.
А = 2 Т0 +— . (2)
Здесь Т0 является известной задержкой тракта в опорном канале.
Условие некогерентности для задержанных сигналов запишется в виде
Д//Рт >> 1. (3)
Из (3) следует, что при интерференции полностью некогерентных шумовых сигналов укладывается много масштабов Рт периодической модуляции спектра (9) в полосе частот радиолокационного сигнала.
В полосе спектра Д/ суммарного сигнала содержится много интерференционных полос (рис. 1) и укладывается много масштабов Рт периодической модуляции так, что Д// Рт >> 1. Период Рт = 1/Т спектральной модуляции содержит полезную информацию об относительной задержке Т = Т1 — Т0 радиолокационных сигналов. Если измерить период Рт спектральной модуляции, можно однозначно определить искомую дальность по формуле (2).
Вторичный спектр О (Р) содержит полезный спектральный пик на средней частоте Р1 и низкочастотные компоненты сигнала и помехи, сосредоточенные в основном вблизи нулевой частоты (рис. 2).
В процессе вычисления вторичного спектра О (Р) выделяется информационный спектральный пик и производится обнаружение удаленного объекта. Для определения параметров объекта измеряется средняя частота Р, а также уровень информационного пика. Искомая дальность до объекта однозначно находится по формуле
А=£ 2
То + $
0 V
(4)
Таким образом, однозначное определение искомой дальности и коэффициента передачи Ь в канале распространения осуществляется в результате второго преобразования Фурье для спектра суммарного сигнала.
Уровень низкочастотных составляющих может превышать информационный пик при воздействии сильных помех. Чтобы избежать искажений информационного пика, можно осуществить компенсацию мешающих низкочастотных составляющих во вторичном спектре. С этой целью производится двойной спектральный анализ принимаемых излучений при отсутствии полезных отражений, когда нет информационного пика во вторичном спектре. В результате математической операции вычитания вторичных спектров при наличии и отсутствии полезного сигнала остается только информационный пик в виде огибающей функции взаимной корреляции. Средняя частота Р1 информационного пика однозначно определяет искомую дальность до объекта.
Радиолокационный приемник с двойным спектральным анализом осуществляет измерение функции взаимной корреляции для отраженного и излучаемого сигналов. Такой приемник можно рассматривать в качестве оптимального приемника корреляционного типа в первом приближении при большом времени усреднения, когда мала дисперсия случайной оценки для измеряемой функции взаимной корреляции [21].
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
5. РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ И ТОЧНОСТЬ СПЕКТРАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Разрешающая способность радиолокационных измерений определяется возможностью различения двух близко расположенных объектов. Отметки от двух объектов с задержками Г п (Т + АР) можно разрешить при измерении вторичного спектра, если отвечающие им информативные спектральные пики Са(Р— РТ) и Сл(Р-РТ + АР) разнесены по частоте на ширину спектрального пика (рис. 3).
Каждый спектральный пик во вторичном спектре описывается функцией взаимной корреляции для сигналов с соответствующей относительной задержкой. Ширина каждого спектрального пика равна АР = I' 'т^ и определяется временем когерентности т. радиолокационного сигнала с точностью до постоянной величины I .
Таким образом, два спектральных пика во вторичном спектре разрешаются, если они смещены на частоту АР = РТ + АТ— РТ = Iг АГ, которая превышает ширину спектрального пика
АРс=1\ тс
АР > АР С или АГ>тс (5)
Разрешение по дальности при локации двух точечных отражателей, находящихся на удалении Р п Р + АР составит величину с
М =
2А/'
(6)
Рис.3.
корреляционная функция, ширина главного лепестка которой на уровне первого минимума равна т = 1/А/ и обратно пропорциональна полосе зондирующего сигнала. При двойной спектральной обработке различаются два отраженных сигнала, если они разнесены во времени на интервал, превышающий время корреляции.
Оценка точности измерения дальности до объекта Р находится при дифференцировании выражения (6)
V 51' V 57.
дЬ = — 2
ЗР+-
V Р V V
5 £ 5
Дифференциал (7) приводится к виду
(7)
5Ь =
ь-1-^ 2
б¥„
311__
р К
8 Р/ Р является
сдТп
относительной
Каждый информативный пик Са(Р - РТ) и Са(Р - РТ + АТ) во вторичном спектре представляет собой функцию взаимной корреляции для опорного и отраженного от данной цели сигналов. При зондировании целей шумовыми сигналами с равномерным спектром в полосе частот А/"измеряется взаимно
о
Здесь
погрешностью измерения средней частоты Р для информационного пика во вторичном спектре б (Р). Дифференциал (8) зависит также от относительной погрешности (81Р)/ Iг определения скорости частотной развертки Iг для первого анализатора спектра и от ошибки определения постоянной задержки 8Г0 в опорном канале приемника. В свою очередь вторичный спектр б (Р) вычисляется Фурье преобразованием от первичного спектра. Относительная ошибка 8Р/Р измерения средней частоты Р для информационного пика во вторичном спектре б (Р) определяется относительной погрешностью 8//А/измерения первичного спектра с полосой частот А/. Тогда выражение для квадрата ошибки при измерении дальности Р приводится к окончательному виду
¥
^2
Р
с8Р
(9)
Ошибка измерения дальности становится меньше при снижении погрешностей (бТ^/Т ^ п 8Т. Если отсутствует ошибка при установке скорости частотной развертки 8Р" = 0 и точно известна постоянная задержка в опорном канале 8Г0 = 0, то погрешность измерения дальности до цели Р находится в виде
5£ А/'
5Ь =
2
(10)
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
Т.е. ошибка измерения дальности уменьшается при увеличении полосы частот зондирующего сигнала Д/ и при улучшении разрешающей способности / первого анализатора спектра [22].
Таким образом, основные результаты применения двойной спектральной обработки сигнала сводятся к следующему.
При сложении полностью некогерентных отраженного от объекта и опорного сигналов наблюдается периодическая
интерференционная картина в спектральной области измерений. Спектр суммарного сигнала модулирован функцией с периодом, обратно пропорциональным относительной задержке сигналов. В полосе спектра суммарного сигнала содержится много интерференционных полос и укладывается много масштабов периодической модуляции, когда относительная задержка сигналов во много раз превосходит время когерентности.
Измерение периода спектральной модуляции производится за счет Фурье преобразования спектральной плотности суммарного
сигнала как периодической функции от частоты. Вторичный спектр суммарного сигнала содержит полезный спектральный пик на средней частоте и низкочастотные компоненты вблизи нулевой частоты. Полезный спектральный пик соответствует взаимно корреляционной функции для задержанного и опорного радиолокационных сигналов. Средняя частота информационного пика определяется относительной задержкой сигналов, а величина пика зависит от ослабления сигналов в каналах распространения. Измерив частоту и уровень спектрального информационного пика, однозначно определяют дальность до объекта и коэффициент передачи в канале распространения.
Разрешающая способность и точность радиолокационных измерений методом двойного спектрального анализа определяются полосой частот зондирующего сигнала. Точность измерения дальности повышается при улучшении разрешающей способности первого анализатора спектра и за счет введения известной задержки в опорном канале радиолокатора.
Двойной спектральный анализ является квазиоптимальной обработкой сигналов в том
смысле, что вторичный спектр суммарного сигнала содержит информативные пики в виде функции взаимной корреляции для полезных отражений и опорного сигнала.
Кроме информативных пиков на основных частотах во вторичном спектре содержатся комбинационные составляющие на разностных частотах. Каждая комбинационная составляющая на разностной частоте является функцией взаимной корреляции для пары сигналов, принятых от соответствующих парциальных отражателей. Появление комбинационных составляющих на разностных частотах во вторичном спектре свидетельствует об обнаружении сложного объекта из парциальных точечных отражателей. Наибольшая частота в спектре комбинационных составляющих определяет радиальный размер сложного объекта.
Появление комбинационных составляющих на разностных частотах может вызвать трудности при идентификации основных спектральных пиков во вторичном спектре. Чтобы избежать неоднозначности измерений дальности, следует ввести в приёмный канал дополнительную задержку и осуществить частотное разделение спектральных пиков во вторичном спектре. Тогда основные спектральные пики смещаются в высокочастотную часть вторичного спектра, а комбинационные пики остаются в области низких частот. Граничная частота, разделяющая основные и комбинационные пики во вторичном спектре, определяется наибольшими радиальными размерами сложного объекта.
Зона обнаружения для радиолокатора со спектральным анализом может простираться непосредственно от приемо-передающих антенн, если в приемном тракте установлена дополнительная задержка на необходимую величину и выполнено условие для интерференции полностью некогерентных сигналов. Наибольшая дальность обнаружения определяется разрешающей способности спектрального анализа по частоте. Повышение наибольшей дальности обнаружения достигается за счет постоянной задержки в опорном канале радиолокатора.
Спектральный метод радиолокации позволяет получить такую же информацию о дальности,
как и при взаимно корреляционном методе, однако не имеет практических ограничений при использовании сверхширокополосных шумовых сигналов. С увеличением полосы частот зондирующих сигналов до единиц гигагерц реализация шумовых корреляторов с управляемыми или многоотводными линиями задержки на априорно неизвестное время является технически сложной задачей.
Информация о дальности до объекта непрерывно распределена по всему спектру сверхширокополосного суммарного сигнала. Определение истинной дальности возможно по фрагментам общего спектра, когда остальные участки спектра утрачены или поражены, например, сильными активными помехами. В этом случае уменьшается разрешающая способность, и информативность спектральной интерферометрии. Подобный эффект восстановления информации по части интерференционной картины наблюдается в когерентной оптике и голографии.
6. ШИРОКОПОЛОСНЫЕ ДИОДНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ШУМА МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ВОЛН
В основу построения экспериментальных макетов диодных ГШ были положены принципы стохастизации колебаний в электронно-волновых системах с задержкой. Сравнительный анализ характеристик шумового сигнала твердотельных полупроводниковых генераторов на диодах Ганна и лавино-пролётных диодах (ЛПД) в сантиметровом диапазоне волн, определил выбор активного элемента для генератора шума в пользу последних. ЛПД использовались и в генераторах шума (ГШЛПД) миллиметрового диапазона волн [23].
Маломощные генераторы (с мощностью до 100 мВт) могут быть разработаны в твердотельном варианте по однодиодной схеме с использованием ЛПД. Анализ отечественной элементной базы показал, что в качестве ЛПД могут быть использованы отечественные промышленные однопролётные диоды 2А717А-Г, диапазона 33ГГц-37.5ГГц, либо КА717-В, Г диапазона 37.5 ГГц-53,5 ГГц, которые обеспечивали в однодиодных генераторах гармонических колебаний выходную мощность
до 100 мВт и перекрывали диапазон от 8 мм до 6 мм. При этом диапазон рабочих токов этих диодов варьировался от 100 мА до 150 мА, а напряжение пробоя было 20...22В. Для работы с диодами серии КА-717-А-Г был создан специальный источник питания, обеспечивающий работу ЛПД при высоких напряжениях пробоя и больших рабочих токах.
За основу конструкции генератора была взята волноводная конструкция однодиодного генератора гармонических колебаний на ЛПД (ГЛПД) с внутриволноводным открытым резонатором. Схематически конструкция резонаторной камеры ГЛПД представлена на рис. 4.
На рис. 4 видно, что автогенератор включает в себя следующие элементы: внутриволноводный открытый резонатор, образованный
диском, которым оканчивается токоввод, и теплоотводом ЛПД, устройство перестройки резонансной частоты (подвижный плунжер) и развязывающий фильтр в цепи питания и дополнительный перестраиваемый резонатор (на рис. 4 не показан). Регулировка связи с нагрузкой осуществлялась с помощью винта связи, расположенного в центре широкой стенки волновода между диодом и нагрузкой. Диод размещался в стандартном волноводе 7.2х3.4 мм. Никаких других фильтрующих устройств типа резонансных окон или резонансных зазоров не использовалось.
В данной конструкции регулировкой тока через диод и настроечных элементов можно получить в ГЛПД режим стохастической
1 I ж я ИР
р аш
тт
1 с
11111 1 \ Щ
Рис. 4. Конструкция резонаторной камеры ГЛПД.
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
генерации с полосой частот ~400МГц- 000МГц и выходной мощностью ~50 мВт...30 мВт соответственно в 8 мм диапазоне длин волн.
Явление стохастизации колебаний является фундаментальным свойством нелинейной автоколебательной динамической системы, а состояние генерации стохастических (шумовых) колебаний таким же естественным, как и генерация регулярных колебаний. Колебательная система ГШЛПД не имеет линии внешней обратной связи, изменением коэффициента передачи которой можно изменять степень нелинейности в системе. Она представляет собой сложный многомодовый резонатор, и поэтому невозможно выделить один управляющий параметр, изменением которого можно было бы менять режимы работы генератора, не изменяя нелинейную характеристику его активного элемента или свойства колебательной системы
[24]. Это обстоятельство существенно усложняет поиск и настройку стохастических режимов, как при экспериментальном исследовании такого генератора, так и при математическом моделировании происходящих в нём процессов
[25]. Поэтому для экспериментального исследования сигнала, генерируемого ГЛПД в зависимости от изменения различных управляющих элементов конструкции и тока через диод, был создан специальный стенд, позволяющий измерять не только выходную мощность, но и спектральную характеристику генерируемого сигнала. Следует отметить, что для некоторых применений необходимо иметь представление о распределении вероятностей сигнала или о распределении вероятностей его огибающей, на основе анализа которых можно судить о степени близости их соответственно к Гауссову или Релеевскому распределению. Этот факт в достаточной мере послужил основанием для выбора ЛПД в качестве активного элемента для генератора шума [26].
7. МАКЕТ ПРИЁМО-ПЕРЕДАЮЩЕГО БЛОКА ШРЛ
Блок-схема макета приёмо-передающего блока ШРЛ представлена на Рис. 5. Измерительная часть шумового радиолокатора обеспечивает двойную спектральную обработку суммарного сигнала для определения дальности до объекта
Рис. 5. Блок-схема приёмо-передающего блока ШР-1: 1 - источник питания, 2 - генератор и/ума 8 мм диапазона волн, 3 - вентиль-развязка, 4 - направленный ответвитель опорного сигнала, 5 - излучающая антенна, б - аттенюатор, 7 - сумматор принятого и опорного сигналов, 8 - приемная антенна, 9 - анализатор спектра, 10 - АЦП, 11- ЭВМ.
и содержит в своём составе два анализатора спектра (АС). Первый — высокочастотный, с помощью которого производится анализ спектра суммарного сигнала (отраженный от объекта сигнал + опорный сигнал) на несущей частоте миллиметровом диапазоне длин волн. Второе спектральное преобразование осуществляется с помощью стандартного АЦП, подключенного к персональному компьютеру.
Аппаратная часть шумового радиолокатора представлена на Рис. 6.
Ширину спектра ГШ можно регулировать с помощью рабочего тока через диод. Так, например, при токе диода I — 93 мА ширина спектра составляет 700 МГц, а при токе 1= 100 мА
2
Рис. 6. Макет приёмо-передающего блока ¡11 Р. I: 1 -. I/ /, (генератор шума 8 мм диапазона волн, 2 - источник питания, 3 - ферритовый вентиль-развязка, 4 - направленный ответвитель опорного сигнала, 5 - излучающий рупор, б -аттенюатор, 7 - приемный рупор, 8 - сумматор принятого и опорного сигналов.
ширина спектра ГШ равна 800 МГц. При этом выходная мощность составляет соответственно 3.6 мВт и 4.4 мВт.
8. РАДИОЛОКАЦИОННОЕ ИЗМЕРЕНИЕ РАССТОЯНИЯ
Для проверки расчетных теоретических соотношений, сделанных в рамках анализа метода двойной спектральной обработки сигнала, при измерении расстояний с помощью разработанного приемо-передающего блока в лабораторных условиях были проведены тестовые измерения на расстояниях Ь = 3.5 м и Ь = 10 м до отражателя сигнала. Калибровка макета ШРЛ заключается в определении аппаратурных констант, зависящих от взаимного расположения излучающих антенн отражателя, необходимых для метрологических радиолокационных измерений. Передвижная стойка с макетом ШРЛ показана на Рис. 7.
Для двух промеренных расстояний были найдены соответствующие коэффициенты а и Ь, являющиеся постоянными для данной конфигурации ШРЛ, в результате решения системы уравнений:
Ц = аОО + Ь0,
Ц =аО2 + Ц0,
(11)
где О1 = 99.4 Гц, О2 = 293.3 Гц - измеренные частоты во вторичном спектре сигнала после двойной спектральной обработки.
В результате решения системы уравнений (11) получены следующие значения этих постоянных: а = 0.0335, Ь0 = 0.174 м.
Для проверки полученных коэффициентов проводились измерения на промежуточных расстояниях в 6.37 м и 7.1 м по измеренным значениям модуляционных частот О3 = 185 Гц и О4 = 207 Гц, полученных по методу двойной спектральной обработки сигнала с анализатора спектра С4-60. Контрольные замеры расстояния лазерным дальномером дали практически точное совпадение (до 10 см) с радиолокационными измерениями, полученными по методу двойной спектральной обработки сигнала.
Модуляционные частоты, соответствующие различным расстояниям до отражателя, в первичном спектре определялись на основе вторичного спектрального преобразования первичного суммарного спектра отраженного сигнала с опорным сигналом. Фотография суммарного спектра отраженного сигнала с опорным сигналом на экране С4-60 показана на
Рис. 8.
9. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МАКЕТА ШРЛ ПО ДАЛЬНОСТИ
Для реализации максимального разрешения по дальности необходимо было расширить полосу до максимально возможной в данной конструкции передающего модуля. Для этого в ГШ использовался высокочастотный диод КА717Б. На рис. 9 показаны виды широкополосных спектров шумового сигнала спектра при разных рабочих токах ГШ. Необходимо отметить, что расширение полосы
Рис. 7. Передвижная стойка с макетом ШРЛ.
Рис. 8. Суммарный спектр отраженного сигнала с опорным сигналом на экране С4-60 (масштабовразвертки —50 МГц/дел).
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
а) спектральная характеристика ГШ в шумовом режиме при токе 136 мА. Масштаб200 МГц/дел. Р = 4.3 мВт. Ширина спектра ~ 800 МГц, неравномерность спектра ~3 дБ.
Рис. 9. Виды спектров
снижает интегральную мощность шумового сигнала до единиц милливатт.
Как видно на рис. 9, максимальная ширина спектра составляет —1000 МГц, при этом высокочастотная часть спектра (выше 700 МГц) имеет значительную неравномерность и меньшую величину плотности мощности шума.
Для получения максимальной амплитуды в модуляционном сигнале суммарного частотного спектра необходимо варьировать уровень мощности опорного сигнала.
Регулировка ответвляемой мощности от излучаемого шумового сигнала проводилась с помощью откалиброванного прецизионного аттенюатора. График калибровки аттенюатора представлен на рис. 10.
На Рис. 11 приведена фотография суммарного спектра отраженного сигнала с опорным сигналом на экране С4-60 при расстоянии до отражателя 2.4 м. На Рис. 11 видно, что эффективно формирует вторичный
ДБ
б-спектральная характеристика ГШ в шумовом режиме при токе 145 мА Масштаб 100 МГц/дел. Р = 3.5 мВт. Ширина
спектра ~ 1000 МГц, неравномерность спектра ~5 дБ. шумового сигнала ГШ.
спектр только центральная часть первичного спектра сигнала, приведенного на Рис. 8. Таким образом, ожидаемая разрешающая способность составит —0,14 м.
На Рис. 12, 13 и 14 представлены результаты двойной спектральной обработки сигнала с анализатора спектра С4-60 при расстоянии до отражателя 2.4, 2.55 и 2.7 м.
Как видно на Рис.12 отметка от отражателя во вторичном спектре определяется частотой О = 143.3Гц.
Как видно на Рис. 13 отметка от отражателя во вторичном спектре определяется частотой О = 150 Гц.
Из рис. 14 видно, что отметка от отражателя во вторичном спектре определяется частотой О = 156.55 Гц.
Таким образом, реальная разрешающая способность макета ШРЛ при определении дальности определяется достигнутыми характеристиками шумового сигнала и в данном случае составляет 15 см.
Получение необходимых характеристик РЛС по дальности обеспечивается использованием существующих приемо-передающих модулей соответствующей мощности с необходимыми
Ед. лимба
Рис. 10.
Рис. 11. Суммарный спектр отраженного сигнала с опорным сигналом на экране С4-60, масштаб -200 МГц/ дел (расстояние до отражателя 2,4м).
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
Рис. 12. Результаты двойной спектральной обработки сигнала с входными и выходными параметрами. Значения всех основных параметров для ШРЛ можно получить из основного уравнения радиолокации:
^max
= 4
tPlrG„G,Aff
(12)
где Ктах - максимальная рабочая дальность ШРЛ, Рг — мощность излучения радиопередатчика, Р — минимальная мощность сигнала на
ГС-Ш1П
входе приемника, Gtr и Grc — коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, S -эффективная площадь рассеяния отражателя, X - длина волны излучаемого сигнала.
Из соотношения (12) видно, что для увеличения дальности необходимо повышать мощность передатчика, увеличивать чувствительность приемника и использовать антенны с максимальными коэффициентами усиления. Параболические антенны в ММ-диапазоне длин волн обладают значительными коэффициентами
анализатора спектра С4-60 прирасстоянии до отражателя 2.4 м. усиления 104-105 в зависимости от размеров параболоида. Компанией Agilent Technologies для улучшения чувствительности измерительной аппаратуры используются эксклюзивные технологии, такие как малошумящий сигнальный тракт и специальная технология уменьшения собственных шумов (Noise Floor Extention), позволяющие устранить шум, связанный с искажениями, дополнительно расширить динамический диапазон и обеспечить средний уровень собственных шумов приемника -140 дБм на частоте 50 ГГц.
Таким образом, чтобы обеспечить рабочую дальность ШРЛ порядка 500 м с эффективной площадью рассеяния объекта 1 м2 с потенциальным разрешением по дальности порядка 10 см (полоса зондирующего шумового сигнала 1 ГГц), с использованием параболических антенн диаметром 1 м и чувствительностью смесителя на входе приемника -140 дБм, необходимо
md1
Рис. 13. Результаты двойной
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
Рис. 14.
льтаты
1ИЛ 1ЯЛ 15вт рчЕоиасу. нх
сигнала с анализатора спектра С4-60 при расстоянии до отражателя 2.7 м.
использовать передатчик с интегральной мощностью излучения порядка 200 Вт.
10. ОЦЕНКА ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ ШРЛ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ УЗКОПОЛОСНЫХ И ШИРОКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ
Важным качеством шумовых РЛС с непрерывным излучением является энергетическая скрытность от средств электронной разведки. Излучаемые в эфир сигналы ШРЛС при поступлении на вход приемников находятся под шумами и поэтому неотличимы от них по своим корреляционным свойствам.
Расширение полосы частот сигнала обычно достигается за счет такой модуляции несущего колебания, которая формирует модулированный сигнал с полосой частот более широкой, чем у модулирующей функции. Эффективным способом расширения спектра сигнала является его фазовая модуляция [27]. Она реализуется на базе дискретного фазового манипулятора. Для обеспечения широкой полосы частот наиболее эффективным является использование п-модулятора, в котором реализуются два состояния, соответствующие отсутствию сдвига фазы (нулевой сдвиг) и сдвигу фазы на п. Такие модуляторы эффективно реализуются в мостовых схемах с переключающимир-1-п диодами.
Экспериментально исследовалась
помехоустойчивость модели радиотехнического канала на основе шумоподобной несущей (Рис. 15). Кодеры реализовывали один из разработанных алгоритмов генерации класса хаотических сигналов.
Расширение спектра передаваемого сигнала от СВЧ-генератора (1) производилось с помощью
микроволнового фазового манипулятора ФМ1 (3). СВЧ сигнал на средней частоте Р поступал на вход ФМ управление которого осуществлялось хаотической бинарной последовательностью импульсов от кодера (6). В результате на выходе ФМ1 (3) наблюдался шумовой сигнал с непрерывным спектром.
Сигнал с частотой Рт поступал на вход фазового модулятора, управляемого хаотической бинарной последовательностью импульсов от цифрового кодера. На выходе сигнал имел непрерывный шумоподобный спектр. К этому сигналу подмешивался сигнал помехи, суммарный сигнал излучался передающей и принимался приемной антеннами. В приемном модуле производилась свертка принятого сигнала, для этого он подавался на идентичный модулятор, на который подавалась идентичная хаотическая бинарная последовательность.
Рис. 15. Блок-схема эксперимента по исследованию помехоустойчивости канала с шумоподобной несущей. СВЧ-генераторы сигнала и помехи -1 и 2 соответственно; фазовые модуляторы ФМ1, ФМ2 и ФМ3 - 3, 4 и 5; кодеры 6 и 7; СВЧ-сумматор - 8; регулируемая линия задержки - 9; передающая и приемная СВЧ-антенны -10, 11, анализатор спектра -12.
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
В эксперименте по определению помехоустойчивости использовались два вида помех: синусоидальная помеха, близкая по частоте к передаваемому СВЧ-сигналу, и широкополосная помеха, согласованная по спектру с передаваемым сигналом (Рис. 15). Широкополосная помеха формировалась с помощью микроволнового фазового манипулятора ФМ (4). Управление ФМ2 (4) осуществлялось отдельным кодером (7) с той же тактовой частотой, что и у кодера(6) передатчика. Кодирующие последовательности обоих кодеров (6) и (7) различны и некоррелированы во времени. Эксперимент выполнялся при синхронизме кодирующих последовательностей для модемов передатчика и приемника, что обеспечивалось применением регулируемой задержки (9). Обратное когерентное сжатие по частоте принятого сигнала производилось модемом (5) в схеме приемника.
В качестве критерия помехоустойчивости принималось превышение свернутого сигнала на выходе приемного устройства (12) над шумовым фоном в зависимости от отношения сигнал/ помеха на входе приемника.
На Рис. 16 представлены результаты измерения отношения сигнал/помеха (^ на выходе приемного устройства в зависимости от соотношения уровней помехи и сигнала на входе приемника (^ /для двух видов помехи: узкополосной (1) и широкополосной (2). Предельная помехоустойчивость для радиотехнического канала с расширением спектра определяется отношением сигнал/помеха на
О 5 10 15 20 25 30
эга^ (ав)
Рис. 16. Отношение сигнал/помеха (Зс/Зш) на выходе приемного устройства в зависимости от соотношения уровней помехи и сигнала на входе приемника (Зш/Зс) для двух видов помехи: узкополосной (1) и широкополосной (2).
входе приемника, при котором восстановление сигнала становится невозможным при заданном времени усреднения.
Таким образом, результаты экспериментов показывают, что для обоих типов помехи предельная помехоустойчивость составляет ~25 дБ. При воздействии узкополосной помехи спектр суммарного сигнала и помехи на входе приемника имеет вид непрерывного в полосе широкополосного шума, соответствующего принятому сигналу с расширением спектра, над уровнем которого возвышается синусоидальная помеха. Декодер в приемнике обеспечивает свертку и выделение полезного сигнала. Одновременно имеет место "размывание" мощности узкополосной помехи по спектру во всей полосе, превращая помеху в шумовой пьедестал, над которым возвышается свернутый сигнал.
11. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Практически всем современным пользователям радиолокационных систем требуется увеличение количества и повышение качества информации, получаемой из наблюдаемого пространства. Многофункциональность и эффективность современных радиолокационных систем может быть обеспечена разработкой и применением эффективных широкополосных технологий, нетрадиционных цифровых алгоритмов и новых адаптивных прикладных решений по проблеме обработки сигналов и изображений с целью выделения и распознавания различных классов малоконтрастных объектов.
В настоящей работе на основе ЛПД-генератора шума разработан, создан и исследован макет шумового радиолокатора, работающий в диапазоне 8-мм и обладающий шириной спектра частот шумового сигнала до 1 ГГц. В состав макета входят ЛПД-модуль генератора шума, выполненный на основе однодиодной схемы, работающий в 8-ми миллиметровом диапазоне длин волн с интегральной выходной мощностью от 40 мВт и неравномерностью спектральной характеристики порядка 6 дБ. Приемный и передающий модули включают в себя антенны, элементы волноводного тракта: согласующие элементы, развязки, направленные ответвители, детекторные головки, аттенюаторы. Компьютеризированный блок управления обеспечивал программно-алгоритмическое
сопровождение режимов работы и двойную спектральную обработку сигнала.
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
ШУMOВOИ РАДИOЛOKАTOР 249
MИЛЛИMETРOВOГO ДИАПАЗOHА
Экспериментальное исследование макета шумового радиолокатора в лабораторных условиях продемонстрировало достаточно высокую точность радиолокационных измерений дальности во всем диапазоне измерений при двойной спектральной обработке сигнала, а также высокую разрешающую способность по дальности 15 см (при эффективной ширине полосы В00- 900 МГц).
Экспериментально исследовалась
помехоустойчивость модели радиотехнического канала на основе шумоподобной несущей. Предельная помехоустойчивость для
радиотехнического канала с расширением спектра определялась отношением сигнал/помеха на входе приемника, при котором восстановление сигнала становится невозможным при заданном времени усреднения. В эксперименте по определению помехоустойчивости использовались два вида помех: синусоидальная помеха, близкая по частоте к передаваемому сигналу, и широкополосная помеха, согласованная по спектру с передаваемым сигналом. Результаты экспериментов показали, что для обоих типов помехи предельная помехоустойчивость составляет ~25 дБ.
Таким образом, сверхширокополосные радиолокационные технологии на основе шумовых сигналов характеризуются хорошей электромагнитной совместимостью, могут эффективно использоваться при составлении радиолокационного портрета объекта, а также в системах мониторинга, позиционирования и управления, работающих в условиях интенсивных помех.
AИТЕРАТУРА
1. Иммореев ИЯ. Cверхширокополосные радары: новые возможности, необычные проблемы, системные особенности. Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение, 199В, 4:25-56.
2. Бункин БВ, Реутов АП. Направления развития радиолокационных систем. Наукоемкие технологии, 2002, 4:8-12.
3. Kolesov VV, Potapov AA. The Information Technologies on Dynamic Chaos for Telecommunication, Radar and Navigation Systems. Electromagnetic Phenomena, 2005, 5(2(15)):В9-104.
4. Potapov AA. The Textures, Fractal, Scaling Effects and Fractional Operators as a Basis of New Methods of Information Processing and Fractal Radio Systems Designing. Proc. SPIE, 2009, 7374:73740E-1-73740E-14 (http://spie.org/x64B. html?product_id=B29032).
5. Верба BC, Дод ВК, Трофимов АА, Чернышев МИ. Применение сверхкоротких импульсов
в радиолокационных системах авиационных комплексов дозора. Материалы I межд. конф. "Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы врадиолокации, связи и акустике". Суздаль, 2005. М.: Труды РНТОРЭС им. А.С. Попова, 2005, вып. 1.
6. Скосырев ВК, Осипов МЛ. Особенности и свойства короткоимпульсной радиолокации. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Спец. вып. "Радиоэлектроника"', 1999, №4.
7. Чапурский ВВ. Функции неопределенности СШП многочастотных сигналов. Тр. конф. "Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике". Суздаль, 27-29 сент. 2005, с. 21-25.
8. Быстров РП, Дмитриев ВТ, Потапов АА, Соколов АВ. Вопросы перспективной радиолокации. Под ред. А.В. Соколова. М.: Радиотехника, 2003, с. 20-48.
9. Kolesov VV, Fionov AS, Gorshenev VN. The modeling of the radioabsorbing medium on the basis of composite materials from the polyvinylchloride plastisols. RENSIT, 2014, 2(2):138-161.
10. Варакин ЛЕ. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985.
11. Belyaev RV, Kalinin VI, Kolesov VV. Interference immunity of a spread spectrum communication system based on chaotic binary codes. J. of Communications Technology and Electronics, 2003, 48(10):1157-1185.
12. Belyaev RV, Kalinin VI, Kolesov VV Formation of a noise-like carrier in spread spectrum communication systems. J. of Communications Technology and Electronics, 2001, 4б(2):214-223.
13. Belyaev RV, Vorontsov GM, Kislov VYa, Kolesov VV, Krupenin SV, Popov AM, Ryabenkov VI. Complex Chaotic Discrete Signals in Telecommunications, Radar and Navigation Systems. J. of Communications Technology and Electronics, 2006, 51(9):1116-1128.
14. Гринев АЮ. (ред.) Широкополосные и сверхширокополосные сигналы и системы. М.: Радиотехника, 2009.
15. Solovyev NA, Slukin GP, Chapursky VV. Model of radio image of objects in the holographic radar systems of the planned survey on the basis of the method of analytical approximation. J. of Communications Technology and Electronics, 2018, 63(6): 619-624. DOI: 10.7868/S0033849418060153.
16. Калинин ВИ. Сверхширокополосная радиолокация с двойной спектральной обработкой шумовых сигналов. Радиотехника, 2005, 3:25-35.
17. Астанин ЛЮ, Костылев АА. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. М.: Радио и связь, 1989.
18. Радзиевский АТ, Трифонов ПА. Обработка сверхширокополосных сигналов и помех. М.: Радиотехника, 2009.
19. Chapursky VV, Sablin VN, Kalinin VI, Vasilyev IA. Wideband Random Noise Short Range Radar with Correlation Processing for Detection of Slow
КОЛЕСОВ В.В., МЯСИН Е.А.
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
moving Objects behind the Obstacles. Proc. of the 10th Intern. Conf. on Ground Penetrating Radar. Delft, Netherlands, 2004. P. 199-202.
20. Kalinin VI, Chapursky VV The effectiveness of dual spectral analysis in noise radar under the action of reflections from local objects. J. of Communications Technology and Electronics, 2006, 51(3):303-313.
21. Zalogin NN, Kalinkevich AA, IKrillin KA. Calculation of the signal-to-noise ratio for a radar station operating by the method of double spectral analysis of a noise signal. J. of Communications Technology and Electronics, 1993, 38(2) :278.
22. Калинин ВИ, Чапурский ВВ, Черепенин ВА. Сверхширокополосная шумовая радиолокация с высоким пространственным разрешением. Тр. 3-й Всеросс. научно-технич. конф. "Радиолокация и радиосвязь". Москва, 2009, с. 194-196.
23. Kislov VYa, Myasin EA, Zalogin NN. On nonlinear stochastization of self-oscillations in an electron-wave generator with delayed feedback. J. of Communications Technology and Electronics, 1980, 25(10):2160.
24. Kalyanov EV, Kalinin VI, VYa. Kislov VYa. Parametric excitation of complex and chaotic oscillations in a dynamical system with a resonator in a chain of delayed feedback. Journal of Communications Technology and Electronics, 2002, 47(8):984-997.
NOISE RADAR OF MILLIMETER RANGE Vladimir V. Kolesov, Evgeny A. Myasin
Kotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics of Russian Academy of Sciences, http://cplire.ru Moscow 125009, Russian Federation kvv@cplire .ru, eam168@ms .ire.rssi.ru
Abstract. Practically all modern users of radar systems require an increase in the number and quality of information obtained from the observed space. Multifunctionality and efficiency of modern radar systems can be provided by the development and application of effective broadband technologies, unconventional digital algorithms and new adaptive applied solutions for the problem of processing signals and images in order to identify and recognize various classes of low-contrast objects. In the work on the basis of the IMPATT noise generator, a noise radar model working in the 8-mm range and having a frequency spectrum of the noise signal frequency up to 1 GHz was developed and investigated. The layout of the model includes an IMPATT noise generator module based on a one-diode circuit operating in an 8-millimeter wavelength range with an integrated output power of 40 mW and a non-uniform spectral characteristic of about 6 dB. Receiving and transmitting modules include antennas, waveguide elements: matching elements, impedance matcher, directional couplers, detector heads and attenuators. The computerized control unit provided program-algorithmic support of operating modes and double spectral processing of the signal. An experimental study of the noise radar model in the laboratory demonstrated a high resolution over a range of 15 cm (with an effective bandwidth of 800-900 MHz). The noise immunity of a radio engineering channel model based on a spread-spectrum signal was experimentally investigated. The maximum noise immunity for a radio channel with spreading was determined by the signal-to-noise ratio at the receiver input, at which signal restoration becomes impossible for a given averaging time. In the noise immunity experiment, two types of interference were used: sinusoidal interference, close in frequency to the transmitted signal, and broadband interference matched to the transmitted signal by the spectrum. The results of experiments showed that for both types of interference, the maximum noise immunity is ~25 dB. Thus, ultrawideband radar technologies based on noise signals are characterized by good electromagnetic compatibility, can be effectively used in the compilation of a radar portrait of an object, as well as in monitoring, positioning and control systems operating under conditions of intense interference.
Keywords: ultra-wideband technologies, complex signals, noise signals, radar, noise generator, millimeter range, dual spectral processing, noise immunity, resolution, electromagnetic compatibility UDC 621.391
Bibliography - 27 references Received - 31.08.2018 RENSIT, 2018, 10(2):235-256_DOI: 10.17725/rensit.2018.10.235
25. Kalyanov EV, Kalinin VI. Autostochastic system with parametric excitation. Technical Physics Letters, 2002, 28(13):46-50.
26. Мясин ЕА, Котов ВД. Широкополосные диодные генераторы шума миллиметрового диапазона волн. Радиотехника, 2005, 3:46-50.
27. Kalinin V, Panas A, Kolesov V, Lyubchenko V. Ultra wideband wireless communication on the base of noise technology. Proc. 16th Intern. conf. on microwaves, radar and wireless communications, MIK0N-2006, 2:615618, 2006, Krakow, Poland.
Колесов Владимир Владимирович
к.ф.-м.н, с.н.с.
ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН Москва 125009, Россия kvv@cplire.ru
Мясин Евгений Александрович
к..т.н, с.н.с.
ИРЭ им. ВА. Котельникова РАН, Фрязинский филиал Фрязино, Моск.обл. 141190, Россия eam168@ms.ire.rssi.ru
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
ПРИЛОЖЕНИЕ
шумотрон или моя жизнь в отделе
Мясин Е.А.
Содержание1
1. Дофрязинский период в лаб. 162 (251)
2. фрязинский период (252)
3. шумовой радиолокатор и широкополосные диодные генераторы шума (254)
4. Лихие 90-е (255)
5. Заключение (256) Литература (256)
1. ДОФРЯЗИНСКИЙ ПЕРИОД В ЛАБ. 162
Прочитал не без интереса повествование на тему "Моя жизнь в науке" моего коллеги г-на Н.Н. Залогина. Конечно, ему кажется, что всё было именно так, как он помнит или хочет помнить. Придётся продолжить в том же духе.
Не буду корректировать воспоминания автора о событиях, связанных с моей персоной в части получения широкополосного шумового сигнала в кольцевой системе из двух ЛБВ, но кое-какие замечания всё-таки сделаю по поводу некоторых событий в мою бытность развития и становления "хаотической" тематики в лаборатории В.Я. Кислова. Тем более, что я был его заместителем с 1968 г. по 1980 г. Да, действительно, я, Мясин Е.А., перешёл на работу в ИРЭ из предприятия п/я 1598 Средмаша через год после окончания МИФИ для того, чтобы стать выездным и иметь возможность участвовать в международных соревнованиях за рубежом. Это случилось 2 октября 1962 г. Тогда я ещё не был мастером спорта, но быть им очень хотел с детства. Рабочая атмосфера в лаборатории была настолько творческой и интересной, а главное, касалась совершенно мне незнакомых областей техники (СВЧ электроники, технической электродинамики, теории плазмы и т. д.), что я примерно на год погрузился в освоение этих новых областей знания. Уж чему-чему, а учиться по литературе в МИФИ меня научили. Ну и университетский курс математики и физики я не успел забыть. Учился с удовольствием и даже с остервенением, так как не хотел быть отстающим. В процессе этой «акклиматизации» зав. лаб. пристраивал меня к работе различных экспериментальных групп, чтобы я мог освоиться с новой для меня экспериментальной техникой.
1 Эти заметки вызваны текстом Н.Н.Залогина (см. стр. 217-234 настоящего выпуска). Написаны в 2014 году, не публиковались.
16 ирэ ран
Моим наставником и учителем, образцом отношения к получению экспериментальных результатов, в течение нескольких последующих лет стал молодой кандидат наук, Эрдени Владимирович Богданов. Под его руководством я, в конце концов, остался на установке первого в ИРЭ импульсного рубинового лазера, получил от З.С. Чернова «подпольную» кличку «смотритель лазерного маяка», и стал соавтором первой моей публикации в закрытой печати по гетеродинированию лазерного излучения с помощью фото ЛБВ десятисантиметрового диапазона.
Несмотря на невзаимопонимание,
случившееся позднее с годами совместной работы, я признателен В.Я. Кислову и за то, что он взял меня к себе в лабораторию и дал возможность в течение года постигать премудрости новой для меня науки и техники, и до конца жизни буду это помнить.
Наверное, сотрудники лаборатории сначала смотрели на меня с подозрением, всё-таки «чужак», но я этого не замечал, все они были симпатичные интеллигентные люди: и научные сотрудники, и лаборанты.
В то время коллектив лаборатории 162 был замечательно дружным: вместе отмечали знаменательные даты сотрудников, праздники, ходили на демонстрации, а позже даже вместе съели мои охотничьи трофеи — замечательную глухариную лапшу и самих двух пяти с половиной килограммовых глухарей.
Думаю, что В.Я. Кислов не пожалел, что взял меня на работу, как и многие другие сотрудники, которым я когда-то явился «чужаком» и которые благодаря открытию шумотрона получили возможность защитить кандидатские диссертации и не только их. Сегодня, к сожалению, я не могу задать В.Я. Кислову этот вопрос, так как он ушёл из жизни после трагических событий, случившихся с ним в 90е годы. И если бы не эти события он, наверное, ещё много успел сделать, так как был по-настоящему предан науке, был талантлив во всём: и в понимании физики явлений, и в разработке теоретических моделей, и в организации работы и в подборе кадров. Я был его первым аспирантом. Он меня ничему не учил, но я многому у него научился!
Здесь уместно вспомнить об упомянутой теме "Сабля", характеризующей во многом
МЯСИН Е.А..
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
характер В.Я. Кислова, его стиль работы и принятия решений. Это была первая договорная работа, в которой были записаны "суровые" параметры широкополосного шумового сигнала, необходимые к предъявлению комиссии по приёмке работы. На такое ТЗ в ИРЭ до этого, по-видимому, никто не отваживался. В Институтской стенгазете, видимо знающий об этом ТЗ аноним написал под фотографией В.Я.: "Висит над Вами "Сабля" острая, обрезаться довольно просто!".
Соисполнителем работы был Харьковский Физтех, в котором был создан макет шумового генератора на основе самодельной электродинамической системы спираль — плазма. Я (по воспоминаниям Н.Н. Залогина, молодой специалист) ездил в Харьков и придирчиво осуществлял приёмку этой части работы. За что и поплатился, так как опоздал на обратный поезд Харьков-Москва по причине радостного застолья в связи с признанием мной того, что работа выполнена в срок и в полном объёме. До Москвы пришлось добираться в теплушке товарного поезда, куда меня разрешили погрузить после встречи моих «подследственных» с начальником вокзала.
У нас в лаборатории таким генератором была ЛБВ «Веснянка», 10 кВт ЛБВ дециметрового диапазона, работавшая при непрерывной откачке. Эту ЛБВ, в которой вместо обычной пушки Пирса была встроена магнетронная пушка (как шумящая), В.Я. достал в «Титане», или, как тогда говорили, на Югозападе. ЛБВ работала при непрерывной откачке, и я был ответственным за работу на этом высоковольтном стенде. Мы получили генерацию широкополосного шума во всей полосе ЛБВ, варьируя давление остаточных газов в её объёме, но в виде шумовых полос с очень плохой степенью перекрытия. Здесь Н.Н. Залогин прав, усиления не хватало. Выходная мощность генератора при этом была, конечно, не 10 кВт, но порядка 5кВт точно, и в непрерывном режиме. Случилось это несколько раньше моей командировки в г. Харьков, поэтому я так и придирался к ним.
Работа была успешно сдана Государственной комиссии, в «пику» недоброжелателям, но не без ЧП. Во время объяснения членам комиссии принципа работы «Веснянки» я, чего раньше никогда бы не сделал, вальяжно положил локоть в металлизированном халате на металлический каркас, который служил ограждением и границей электробезопасности при работе на стенде. Результат не замедлил себя проявить. С отрицательного электрода выпрямителя,
подсоединённого к электронной пушке ЛБВ (коллектор ламы был у пола), произошёл пробой воздушного промежутка в 20-30 сантиметров на пальцы моей руки. Была искра и характерный треск. Руку я отдёрнул, но члены комиссии были не на шутку перепуганы. Произошло это в 1964 году.
Это увлечение работой не прошло для меня даром. В этом же 1964 году моя команда СК «Кунцево» стала бронзовым призёром Чемпионата СССР по ручному мячу, а мне и ряду других игроков команды было присвоено звание Мастер сорта СССР по ручному мячу. Во время вручения удостоверения тренер предложил мне стать профессиональным спортсменом.
Разговор был такой. «Ты сколько получаешь?» - «120 рублей.» - «Будешь получать 150 рублей, числиться на заводе инженером и четыре раза в неделю тренироваться. Договорились?». И я, не задумываясь, ответил: «Нет!», подписав, таким образом, конец своей спортивной карьере, не сразу, но, как оказалось, в обозримом будущем.
Тем не менее, тренировки и соревнования продолжались и в 1965 г, и в 1966 г, и так до 1974 г, правда, с 1970 года уже в команде второго дивизиона «Локомотив». Я отлучался с работы на сборы и соревнования, оформляя отпуск за свой счёт. Сначала это были отлучки в пределах Союза, но в 1966г моя команда стала Чемпионом СССР и получила право играть на Кубок Европейских чемпионов, и нужно было выезжать за рубеж. Нужна была характеристика от Парткома и Профкома, и я её получал, и объездил многие страны Европы, благодаря тому, что за меня поддерживал, подписывая мою положительную характеристику, Зарем Сергеевич Чернов, не известно, почему мне доверяя. Конечно, я не мог его подвести и не разу не подвёл. Кроме того, я обязан ему и тем, что стал заведующим лабораторией 168. И, конечно, я об этом всегда помню. К сожалению, его уже давно нет с нами.
Но между сборами и соревнованиями я всё-таки работал. Причем, после перерыва с особым удовольствием. Как бы то ни было, именно в 1966г мне и посчастливилось разобраться с режимами работы ЛБВ в схеме шумотрона, о котором так проникновенно повествовал Н.Н. Залогин.
2. ФРЯЗИНСКИЙ ПЕРИОД
В 1970 году я, как и большинство сотрудников лаб. 162, перешёл на работу в лаб. 166 Фрязинской части ИРЭ, о чём уже говорилось выше, и продолжал работать по исследованию свойств
различных вариантов шумотрона и возможного его внедрения в различные системы. При этом приходилось взаимодействовать и сотрудниками лаб. 168, занимавшейся внедрением результатов исследований лаб. 166 и лаб. 169, о чём будет более подробно сказано позднее.
После присуждения в 1980 г. нашей работе Государственной премии СССР руководство отдела в лице З.С. Чернова (через парламентёра Н.Н. Залогина) предложило мне участвовать в конкурсе на должность заведующего лабораторией 168, которую временно исполнял В.В. Евдокимов.
В отличие от выбора деятельности профессионального спортсмена здесь на весы были положены не только деньги (400 рублей зав. лаба, вместо 300 рублей с.н.с.), но и, вообще говоря, моя тематика. Я должен был спрыгнуть с рождённого мной поезда, набиравшего ход. Было о чем задуматься! Но тут я вспомнил (в общем-то никогда и не забывал), что в лаборатории 166 я работал в должности м.н.с. до 1977 года (после защиты кандидатской диссертации в 1970 г). Я не обращался к своему начальнику с просьбой о переводе меня на должность с.н.с., подрабатывал в качестве эксперта в Контрольном Совете
ВПТБ, иногда собираясь бросить всё к____матери.
И решение было принято: я согласился и 4 февраля 1980 г. стал заведующим лабораторией 168. И сегодня нисколько об этом не жалею! В.В. Евдокимов стал моим заместителем. В тандеме с ним мы продолжаем работать и сегодня.
Итак, формально я ушёл, но всё равно остался в этом «шуме» и, как сегодня понимаю, не мог не остаться. Но теперь я сам определял, что нужно делать, когда и кому. Первые четыре года были отданы безраздельно налаживанию работы в лаборатории, хотя и в ВНТЛ у В.Я. Кислова я чем-то несущественным занимался. Ситуация была не простой, тематика была диаметрально противоположной той, что была в лаборатории 166.
Прежде, чем продолжить об этом повествование, необходимо сделать небольшое отступление и отметить вклад лаб. 168 в развитие направления, связанного с генерацией стохастических сигналов. Об этом почему-то забыл сообщить в своём рассказе Н.Н. Залогин.
Лаборатория 168 была организована во Фрязинской части ИРЭ АН СССР в январе 1966 г. по инициативе академика Н.Д. Девяткова. Целью ее создания была разработка на основе идей, генерируемых в 16 отделе, полупромышленных экспериментальных
образцов новых электровакуумных СВЧ приборов для ускорения процесса их внедрения в промышленность. Для этого с помощью предприятия «Исток» в течение 2-х лет лаборатория была оснащена технологическим оборудованием, позволяющим, в принципе создавать отпаянные электровакуумные СВЧ приборы как в металлостеклянном, так и в металлокерамическом исполнении и проводить их экспериментальное исследование. Были привлечены высококвалифицированные кадры специалистов-технологов наряду с молодыми специалистами. Заведующим лабораторией был в это время И.М. Житких.
Первым шагом лаборатории 168 (1966-1968
г.г.) было создание на основе теоретических и экспериментальных результатов, полученных в лаб. 169 (зав. лаб. к.ф.-м.н. И.Ф. Харченко), отпаянных металлостеклянных образцов плазменных генераторов шума (ПГШ) дециметрового диапазона с выходной мощностью порядка 1 Вт в непрерывном режиме и спектральной плотностью мощности (2-5)х10-3 Вт/МГц в полосе 600-1400 МГц.
Следующим направлением деятельности лаборатории (1969-1974 г.г.) была разработка и создание серии мощных отпаянных металлокерамических образцов шумотрона совместно с сотрудниками лаб. 166 (зав. лаб.
д.ф.-м.н. Кислов В.Я.). Впервые в СССР был создан однобаллонный шумотрон непрерывного режима с выходной мощностью 2.4 кВт в полосе 100-1400 МГц и шумотрон с выходной мощностью 600-700 Вт в полосе 300-3500 МГц (рис. 6, стр. 243 этого выпуска). Однако, в связи с отсутствием в то время эффективных малогабаритных магнитных фокусирующих систем данные разработки не были внедрены в промышленность.
Тем не менее, уже в 198? году один экземпляр однобаллонного шумотрона дециметрового диапазона был поставлен для проведения исследования работы аппаратуры в одном из предприятий г. Москвы.
В момент моего прихода в лаб. 168 в 1980 году она вела (начиная с 1974 года) исследования физических процессов в оротроне — генераторе с открытой резонансной электродинамической системой и продольным электронно-волновым взаимодействием. Временно исполняющим обязанности зав. лабораторией был Валерий Вячеславович Евдокимов. Реально руководство осуществлялось из Московской части ИРЭ непосредственно З.С. Черновым и Григорием
МЯСИН Е.А..
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
Александровичем Бернашевским. Эксперименты велись в 3 см диапазоне волн. Снова пришлось учиться! Но об оротроне отдельный разговор, а теперь о возврате в «родные пенаты».
3. ШУМОВОЙ РАДИОЛОКАТОР И ШИРОКОПОЛОСНЫЕ ДИОДНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ШУМА
В 1984 году в 1 отдел пришла карточка на разработку шумового радиолокатора 8 мм диапазона. Не помню, почему меня с ней ознакомили. Наверное, по старой памяти. Пошёл к В.Я. Кислову. Спрашиваю: «Ты будешь заниматься этой работой?» Отвечает: «Нет. У меня и так других дел по горло!». «Тогда я берусь, а ты будешь также руководителем, но на первых порах твои сотрудники окажут помощь в 3 см диапазоне, т.к. никакой элементной базы 8 мм диапазона, не говоря уж генераторах шума, которые нужно создать, не имеется. Согласен?»- «Да». Так началось моё проникновение в миллиметровый диапазон длин волн и возврат к генерации стохастических колебаний уже в генераторах на лавинно-пролётных диодах. Таким образом, начало освоения миллиметрового диапазона волн (ММДВ) широкополосными диодными генераторами шума (ГШ) в ИРЭ АН СССР относится к 1984 году и связано с постановкой работ по шумовой радиолокации в 8 мм диапазоне волн [1], а «человеком из Тройки», о котором упоминал Н.Н. Залогин, был Ю. Якимчук.
Начать такие исследования (не имея никакой элементной базы 8 мм диапазона) позволил большой опыт, накопленный к этому времени в ИРЭ АН СССР по изучению явления перехода автогенераторов гармонических колебаний в режим генерации широкополосного шума. Эти исследования были проведены не только в электронно-волновых системах с задержанной обратной связью (ЗОС) [2-5], но и в полупроводниковых диодных генераторах сантиметрового диапазона волн, выполненных Н.Н. Залогиным и Р.В. Беляевым [6]. Это явление, получившее позднее название «нелинейной стохастизации колебаний в динамических системах», было обнаружено в ИРЭ АН СССР в 1966 году, причём впервые как у нас в стране, так и за рубежом, а затем детально исследовано в электронно-волновых системах с (ЗОС) [2]. К сожалению, как уже отмечал Н.Н. Залогин, из-за важного прикладного значения этих исследований в СВЧ диапазоне, основные их результаты были опубликованы значительно позднее [2-5], когда в научной литературе
начался уже настоящий бум по изучению этого фундаментального свойства нелинейных динамических систем различной природы. Проведенные в ИРЭ АН СССР исследования [2-5] привели к созданию специального класса генераторов стохастических (шумовых) колебаний — «шумотронов», особенности работы которых рассмотрены в работе [7].
В основу построения экспериментальных макетов диодных ГШ были положены необходимые признаки стохастизации колебаний в электронно-волновых системах с задержкой, что позволило начать освоение 8 мм диапазона с эксперимента и лишь спустя некоторое время рассмотреть теоретическую модель такого генератора [8]. Сравнительный анализ характеристик шумового сигнала генераторов на диодах Ганна и лавино-пролётных диодах (ЛПД) в сантиметровом диапазоне волн, выполненный авторами работы [6], определил выбор активного элемента для генератора шума в пользу последних. ЛПД использовались и в генераторах шума (ГШЛПД) миллиметрового диапазона волн.
Большой вклад в развитие этого направления в лаб. 168 внёс инженер лаборатории, а ныне с.н.с., Виктор Дмитриевич Котов, которого мне удалось уговорить перейти с «оротронной» тематики на «твердотельную».
Конечно, договор по созданию макета ШРЛС 8 мм диапазона волн был успешно выполнен. ГШЛПД был создан. Были проведены эксперименты по исследованию работы этого локатора, в чём большая доля участия была Валерия Ивановича Калинина. Но самое главное, что на средства по этому договору в лаборатории 168 появились первые приборы и ВЧ тракт 8 мм диапазона. Далее в течение ряда лет велись работы по совершенствованию конструкции этого ГШЛПД, изучались его характеристики, процесс перехода в режим генерации шума и возможности создания на его основе ШРЛС для различных применений. Была показана возможность перекрытия всего 8 мм диапазона 4-мя — 5-ю ГШЛПД с шириной спектра 800 мГц.. .1000 мГц. Всё это проводилось по Договорам с Заказчиками, финансовые средства от которых обеспечивали возможность продолжения оснащения лаборатории оборудованием этого диапазона, что очень пригодилось для продвижения оротрона в 8 мм диапазон. Хотя работы по Договорам велись по закрытому плану, всё-таки кое-что с разрешения Заказчика по результатам эксперимента удалось
опубликовать в открытой печати, впервые в 1990 году [9]. Затем у Заказчиков появилась потребность в шумовых генераторах 3 мм диапазона. Этот диапазон был освоен также в доперестроечный период. Были созданы ГШЛПД 3 мм диапазона с шириной спектра до 8 ГГц, работающие на 2-ой гармонике генерации ЛПД 8 мм диапазона, изготавливаемых в г. Нальчике. Теория этого ГШЛПД рассмотрена в работе [10]. В теоретическое описание процесса перехода ГШЛПД в режим генерации шума большой вклад внёс молодой специалист, а позднее и аспирант, Юрий Вениаминович Андреев. И в этом случае заработанные средства дали возможность оснастить лабораторию оборудованием и волноводным трактом 3 мм диапазона. Так 3 мм панорамный измеритель КСВн, который м.н.с. лаб. 168 Борис Андреевич Белявский привёз после переделки более низкочастотного прибора из г. Вильнюса, работает и сегодня.
4. ЛИХИЕ 90-е
В лихие 90-е либерасты-реформаторы (а реально второй эшелон парт-номенклатуры) захватили власть в СССР, развалили Великую Советскую империю, и в одночасье открыли свободу словоблудию либеральных СМИ, поливающих грязью СССР, и обрушили финансирование науки, военной промышленности, образования, медицины и ... Миллионы советских людей были фактически лишены работы и месяцами не получали заработной платы. Так сотрудники катодного отдела - одного из основных отделов ФГУ НПП «Исток» - утром перед работой шли расставлять торговые палатки на рынок, а вечером их убирать. Спекулянты, бандиты и воры, накопившие миллионы на торговых базах, в магазинах, в государственных органах управления материальными ценностями в период Горбачёвской перестройки получили возможность их только частично легализовать. Они приветствовали новую власть, становясь хозяевами недвижимости, заводов, пароходов и т.д. Миллионы простых людей, чтобы выжить, стали «челноками», а вся страна превратилась в рынок ширпотреба. Чтобы кормить свои семьи, часть квалифицированных специалистов покинула страну, а часть, которая не хотела покидать Родину, вынуждена была либо стать уличными торговцами и бросить любимую работу, либо выживать в нищенских условиях, стараясь сохранить дело, в которое вложен
не один год жизни, приспосабливаясь к существующим условиям. Конечно, были и такие, которые следовали завуалированному дьявольскому совету: «Обогащайтесь!!!» г-на Ельцина. Или ожидаемо исправлялись в соответствии с вопросом г- на Березовского, между прочим, члена-корреспондента АН СССР: «Если умный, почему бедный?». Эта публика навязывала гражданам Страны, в недавнем прошлом советским людям, вместо 10 христианских заповедей (кодекса чести строителей коммунизма) свой менталитет главенства ссудного процента и успешно продолжает это делать через свои СМИ сегодня.
В эти смутные годы пришлось искать способы спасения дела, поиска хоть какого-то материального подспорья своим сотрудникам и себе. Спасла шумовая тематика. Пришлось наряду с академической тематикой заняться КВЧ-терапией (спасибо Н.Д. Девяткову и продолжателю его дела Олегу Владимировичу Бецкому). Было решено использовать в качестве источников излучения в аппаратах для КВЧ-терапии относительно узкополосные ГШЛПД, генерирующие шумовой сигнал около известных длин волн 7.1 мм, 5.6 мм, 4.9 мм [11, 12]. Было организовано ООО «ШЛЕМ» (учредители Е.А. Мясин и В.Д. Котов), которое производило и успешно реализовывало аппараты с аналогичным названием. В этой работе было задействовано большинство технических сотрудников лаборатории. Естественно публиковались результаты клинических испытаний этих аппаратов, причём не только у нас в стране, но и за рубежом [13]. В конце концов, в 2002 г. ООО приказало «долго жить», так как я понял, что сидеть одному на нескольких стульях уже тяжело и нужно сделать выбор.
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
К шумовой тематике уже в рамках академических программ лаб. 168 обращалась и в дальнейшем
[14]. В 2002 году был предложен новый способ аналого-цифровой обработки сигнала в ШРЛС
[15], реализованный экспериментально на лабораторном макете ШРЛС [16, 17]. В это же время были опубликованы результаты наших экспериментальных исследований по ГШЛПД [18]. В настоящее время эти ГШЛПД используются в экспериментальных системах радиовидения в ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН [19].
МЯСИН Е.А..
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
ЛИТЕРАТУРА
1. Волжин ВН, Якимчук ЮВ, Кислов ВЯ, Калинин ВИ, Мясин ЕА и др. Способ радиолокации. А.С.№ 792183, БЛ. №48, декабрь 1980 г.
2. Мясин ЕА, Кислов ВЯ, Богданов ЭВ. Способ генерирования электромагнитных шумовых колебаний: А.С. N1125735, опубл.23.11.84г. БЛ N43 с приоритетом от 22.06.67 г.
3. Кислов ВЯ, Залогин НН, Мясин ЕА. Исследование стохастических автоколебательных процессов в автогенераторах с запаздыванием. Радиотехника и электроника, 1979, 24(6):1118.
4. Кислов ВЯ, Мясин ЕА, Залогин НН. О нелинейной стохастизации автоколебаний в электронно-волновом генераторе с задержанной обратной связью. Радиотехника и электроника, 1980, 25(10):2160.
5. Кислов ВЯ. Теоретический анализ шумоподобных колебаний в электронно-волновых системах и автогенераторах с запаздыванием и сильной нелинейностью. Радиотехника и электроника, 1980, 25(8):1683.
6. Беляев РВ, Жерновенков АС, Залогин НН, Мельников АИ. Экспериментальное исследование возбуждения шумовых колебаний в ГЛПД. Радиотехника и электроника, 1996, 41(12):1484-1489.
7. Анисимова ЮВ, Воронцов ГМ, Залогин НН, Кислов ВЯ, Мясин ЕА. Шумотрон. Радиотехника, 2000, 2:19-25.
8. Андреев ЮВ, Мясин ЕА. Исследование динамики модели однодиодного генератора на ЛПД. Радиотехника и электроника, 1989, 33(11):2358.
9. Myasin YeA, Kotov VD, AndreevYuV. Ka-Band Lardge Bandwidth Noise Signal Source. Proc. 15th Intern. Conf. on Infrared and Millimeter Waves. Dec. 1014, 1990, Orlando, Florida, USA Conf.Digest, pp 631-633.
10. Андреев ЮВ, Мясин ЕА, Котов ВД. К вопросу о генерировании второй гармоники в модели автостохастического генератора на лавино-пролётном диоде. Радиотехника и электроника, 1991, 36(2):426-428.
11. Мясин ЕА, Котов ВД, Андреев ЮВ. Генератор с недетерминированным сигналом ММ диапазона для медико-биологических исследований. Тез. VII Всес. сем. "Применение КВЧ излучения низкой интенсивности в биологии и медицине". 13-15 ноя. 1989, Москва, стр.134.
12. Мясин ЕА, Котов ВД. Аппарат для КВЧ терапии "Шлем-1". Труды межд. симп. "Миллиметровые волны нетепловой интенсивности в медицине". Часть 3. Москва,1991, с.739-734.
13. Мясин ЕА, Котов ВД. Применение КВЧ-терапии при гипертонических кризах. Тр. межд. конф. по гипертонии, Токио, 1999, с. 108.
14. Мясин ЕА, Чёрная ЛФ. и др. Проект 2.4. Исследование распространения широкополосных сигналов миллиметрового диапазона в приземном слое атмосферы и определение на этой основе ограничений, накладываемых на предельно достижимые характеристики локационных систем с шумовыми и широкополосными сигналами. Сб. отчётов по научным проектам МНТП России "Физика микроволн". Н. Новгород, 2001, с.77-81.
15. Мясин ЕА, Котов ВД. Шумовой радиолокатор. Свидетельство на полезную модель №25797. Приоритет от 22.04.2002.
16. Мясин ЕА, Ильин АЮ, Котов ВД, Чмиль АИ. Шумовой радиолокатор 8 мм диапазона волн со спектральной и цифровой обработкой сигнала. Тр. 4-й межд. конф. "Цифровая обработка сигналов и ее применения". Москва, 2002, с. 210-213.
17. Мясин ЕА, Котов ВД, Ильин АЮ, Чмиль АИ. Шумовой радиолокатор с аналоговой и цифровой спектральной обработкой сигнала. Радиотехника, 2005, 3:36-40.
18. Мясин ЕА, Котов ВД. Широкополосные диодные генераторы шума миллиметрового диапазона волн. Радиотехника, 2005, 3:46-50.
19. Материалы отчетов ФИРЭ РАН. Отчёт лаб. 176.
