RU177053U1 - Нелинейный радиолокатор - Google Patents

Нелинейный радиолокатор Download PDF

Info

Publication number
RU177053U1
RU177053U1 RU2017122722U RU2017122722U RU177053U1 RU 177053 U1 RU177053 U1 RU 177053U1 RU 2017122722 U RU2017122722 U RU 2017122722U RU 2017122722 U RU2017122722 U RU 2017122722U RU 177053 U1 RU177053 U1 RU 177053U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
radar
linear
signals
source
Prior art date
Application number
RU2017122722U
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Борисович Антипов
Сергей Эдуардович Шипилов
Владимир Петрович Якубов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ)
Priority to RU2017122722U priority Critical patent/RU177053U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU177053U1 publication Critical patent/RU177053U1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/56—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области радиолокационной техники определения местоположения или обнаружения объектов с использованием отражения или переизлучения радиоволн и может быть применена для обнаружения и идентификации объектов, содержащих нелинейные электрические контакты.Достигаемый технический результат состоит в упрощении конструкции и улучшении обнаружительной способности нелинейного радиолокатора.Нелинейный радиолокатор содержит два источника сигналов, генерирующих сигналы в близких частотных диапазонах, и схему объединения сигналов, связанную с антенной. Источник первого сигнала снабжен низкочастотным модулятором, а между источником второго сигнала и схемой объединения сигналов включен векторный рефлектометр.

Description

Полезная модель относится к области радиолокационной техники определения местоположения или обнаружения объектов с использованием отражения или переизлучения радиоволн и может быть применена для обнаружения и идентификации объектов, содержащих нелинейные электрические контакты типа металл-металл, полупроводник-металл либо полупроводник-полупроводник, например, скрытого оружия или электронных устройств несанкционированного съема информации.
Известен нелинейный радиолокатор [Патент США № 6057765, МПК G 08B 13/14, опубл. 2000], который позволяет обнаруживать объекты, содержащие нелинейные электрические контакты. Данное устройство содержит в своем составе антенну, передатчик гармонического зондирующего сигнала, приемник 2-й и 3-й гармоник переизлученного нелинейным объектом сигнала.
Недостатком данного устройства является низкая обнаружительная способность, обусловленная необходимостью эффективной раскачки нелинейной вольтамперной характеристики объекта. Кроме того, недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловленная необходимостью подавления в передающем тракте гармоник излучаемого сигнала, порождаемых не только активными элементами, но и пассивными элементами за счет контактных явлений в них.
Известен нелинейный радиолокатор [Патент США № 6765527, МПК G 01S 13/04; G 01S 7/41, опубл. 2004], принятый за прототип полезной модели, содержащий два источника сигналов, генерирующих сигналы с близкими по диапазону частотами f1 f2, и схему объединения сигналов, связанную с антенной. Данный радиолокатор содержит приемник, способный принимать помимо гармоник частот f1 и f2 сигналы на суммарной и разностной частотах, которые не совпадают с гармониками частот f1 и f2. Вследствие этого конструкция упрощается за счет снижения требований к подавлению гармоник. Тем не менее, поскольку суммарный и разностный сигналы далеко отнесены частотам от передаваемых сигналов, для приема этих сигналов необходимы дополнительные антенны соответствующих диапазонов. Это обстоятельство ведет к усложнению конструкции. Кроме того, для формирования комбинационных (суммарного и разностного) сигналов требуется высокий уровень обоих зондирующих сигналов, что требует наличия удвоенного числа мощных усилительных каскадов. При ограниченной мощности усилителей обнаружительная способность радиолокатора оказывается низкой.
Задача, решаемая полезной моделью – соединение преимущества более простой схемы селекции гармоник в двухчастотной схеме и преимущества меньшего числа мощных усилительных каскадов в одночастотной схеме.
Технический результат полезной модели состоит в упрощении конструкции и улучшении обнаружительной способности нелинейного радиолокатора.
Технический результат достигается тем, что в нелинейном радиолокаторе, содержащем два источника сигналов, генерирующих сигналы в близких частотных диапазонах, и схему объединения сигналов, связанную с антенной, источник первого сигнала снабжен низкочастотным модулятором, а между источником второго сигнала и схемой объединения сигналов включен векторный рефлектометр.
Достижение технического результата обусловлено следующим.
Низкочастотный модулятор первого сигнала обеспечивает зависящую от времени раскачку нелинейной характеристики объекта. При этом его усредненная проводимость на различных частотах, в том числе на частоте второго сигнала, также модулируется. Векторный рефлектометр в канале второго сигнала обеспечивает формирование модулированного отклика в соответствии с законом модуляции первого сигнала. Для получения модулированного отклика не требуется повышать мощность второго сигнала до уровня мощности первого сигнала. Благодаря этому конструкция нелинейного радиолокатора упрощается за счет уменьшения числа мощных усилительных каскадов. Конструкция упрощается также за счет использования единственной антенны, служащей как для передачи первого и второго сигналов, так и для приема отраженного модулированного сигнала на частоте f2.
Улучшение обнаружительной способности по сравнению с прототипом обусловлено характером спектра раскачки нелинейной вольтамперной характеристики объекта мощным сигналом. Возникновение гармоник или комбинационных частот связано с воздействием гармонических колебаний на нелинейный элемент. Как правило, полупроводниковые элементы имеют экспоненциальную вольтамперную характеристику. При воздействии гармонического сигнала с относительной амплитудой z гармоники тока Jn пропорциональны модифицированным функциям Бесселя 1 рода In(z). У элемента с экспоненциальной вольтамперной характеристикой проводимость G пропорциональна току, то есть содержит гармоники, также пропорциональные функциям In(z). Вторая гармоника тока, отвечающая за формирование принимаемого сигнала в обычном нелинейном радиолокаторе, пропорциональна I2(z). В предлагаемой полезной модели за формирование сигнала, поступающего в рефлектометр, отвечает усредненная проводимость G, пропорциональная I0(z) и получающая под воздействием первого сигнала малое приращение δG. Рассматривая разложение функций In(z) в ряды согласно формуле
Figure 00000001
можно увидеть, что составляющая тока на второй гармонике пропорциональна z2/8, в то время как изменение усредненной проводимости пропорционально z2/4, то есть вдвое больше, чем для второй гармоники. Кроме того, эффективность обнаружения повышается за счет характера обработки сигнала в векторном рефлектометре. Согласно соотношению между проводимостью элемента и его коэффициентом отражения, сигнал, формируемый в рефлектометре, оказывается пропорционален (1–δG)/(1+δG) ≈ 1–2δG, то есть эффект модуляции проводимости проявляется при регистрации отраженного сигнала с удвоенной эффективностью. Эти обстоятельства подтверждают улучшение обнаружительной способности предлагаемой модели.
Полезная модель поясняется иллюстрацией фиг. 1. Нелинейный радиолокатор содержит два источника сигналов 1 и 2, генерирующих сигналы в близких частотных диапазонах, и схему объединения сигналов 3, связанную с антенной 4. Антенна наводится на объект 5, обладающий нелинейной вольтамперной характеристикой. Источник первого сигнала 1 снабжен низкочастотным модулятором 6, а между источником второго сигнала 2 и схемой объединения сигналов 3 включен векторный рефлектометр 7. Работа полезной модели основана на модуляции проводимости объекта 5 под воздействием мощного сигнала от источника 1. В соответствии с законом модуляции коэффициент отражения объекта на частоте второго источника также оказывается модулированным. В результате в векторном рефлектометре 7 формируется сигнал низкой частоты, указывающий на наличие нелинейного объекта в зоне действия антенны.
Полезная модель в соответствии с заявленными признаками была испытана с использованием стандартных радиоизмерительных приборов (фиг. 2). В качестве источников использовались генераторы стандартных сигналов. Первый генератор работал на частоте 1300 МГц в режиме внутренней амплитудной модуляции 1 КГц, второй генератор – в режиме непрерывной генерации на частоте 1600 МГц. Мощность генераторов составляла 60-80 мВт. Схема объединения сигналов была выполнена на пятизвенных штыревых фильтрах и обеспечивала связь генераторов с антенной независимо друг от друга. Антенна имела вид вибратора над плоскостью, снабженного одним директором для расширения полосы частот согласования. Рефлектометр 7 был представлен комбинацией трехдецибельных делителей Вилкинсона 8 с балансным смесителем 9. Выходной сигнал усиливался селективным микровольтметром и наблюдался на осциллографе. При указанных значениях мощностей данная схема обеспечивала обнаружение типичных тестовых объектов на расстоянии до 0.5 м, что сравнимо с аналогичными показателями серийно выпускаемых нелинейных радиолокаторов с мощностью порядка 1 Вт.

Claims (2)


  2. Нелинейный радиолокатор, содержащий два источника сигналов, генерирующих сигналы в близких частотных диапазонах, и схему объединения сигналов, связанную с антенной, отличающийся тем, что в нем источник первого сигнала снабжен низкочастотным модулятором, а между источником второго сигнала и схемой объединения сигналов включен векторный рефлектометр.
RU2017122722U 2017-06-28 2017-06-28 Нелинейный радиолокатор RU177053U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017122722U RU177053U1 (ru) 2017-06-28 2017-06-28 Нелинейный радиолокатор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017122722U RU177053U1 (ru) 2017-06-28 2017-06-28 Нелинейный радиолокатор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU177053U1 true RU177053U1 (ru) 2018-02-08

Family

ID=61186826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017122722U RU177053U1 (ru) 2017-06-28 2017-06-28 Нелинейный радиолокатор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU177053U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696851C1 (ru) * 2018-09-12 2019-08-07 Андрей Владимирович Симонов Способ обнаружения объектов беспроводных сетей передачи информации

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2205419C2 (ru) * 2001-04-20 2003-05-27 Военный институт радиоэлектроники Способ обнаружения нелинейного объекта с распознаванием типа нелинейности
US6765527B2 (en) * 2000-09-27 2004-07-20 The Johns Hopkins University System and method of radar detection of non-linear interfaces
JP2009036514A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Hitachi Ltd 車載用レーダ装置
RU2432583C1 (ru) * 2010-04-12 2011-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Способ поиска, обнаружения и распознавания электронных устройств с полупроводниковыми элементами
RU2436115C2 (ru) * 2009-02-17 2011-12-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г.Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ нелинейной радиолокации

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6765527B2 (en) * 2000-09-27 2004-07-20 The Johns Hopkins University System and method of radar detection of non-linear interfaces
RU2205419C2 (ru) * 2001-04-20 2003-05-27 Военный институт радиоэлектроники Способ обнаружения нелинейного объекта с распознаванием типа нелинейности
JP2009036514A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Hitachi Ltd 車載用レーダ装置
RU2436115C2 (ru) * 2009-02-17 2011-12-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г.Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ нелинейной радиолокации
RU2432583C1 (ru) * 2010-04-12 2011-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Способ поиска, обнаружения и распознавания электронных устройств с полупроводниковыми элементами

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696851C1 (ru) * 2018-09-12 2019-08-07 Андрей Владимирович Симонов Способ обнаружения объектов беспроводных сетей передачи информации

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gu et al. Analysis and experiment on the modulation sensitivity of Doppler radar vibration measurement
RU177053U1 (ru) Нелинейный радиолокатор
Raoult et al. Intermodulation radar for RF receiver detections
US10725164B1 (en) System and method for detecting vehicles and structures including stealth aircraft
CN101881833A (zh) 光电测距装置
US2583573A (en) Radio receiving system
Antipov et al. Parametric nonlinear locator
CN203872181U (zh) 一种电话线寻线装置
Wu et al. Detection performance improvement of FMCW Radar using frequency shift
Gumber et al. Nonlinear negative resistance-based harmonic backscatter
US2467455A (en) Radio speed and distance indicator
Takak et al. A harmonic radar simulator for modulated waveforms
JP2015040761A (ja) レーダ装置、及び、位相雑音補正方法
JP5373339B2 (ja) 無線タグ距離測定装置
RU102270U1 (ru) Параметрический эхолокатор
Schleicher Impulse-radio ultra-wideband systems for vital-sign monitoring and short-range communications
JP2007327795A (ja) 電磁波漏洩試験システム及び試験方法
RU2370792C2 (ru) Способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления
RU2012124203A (ru) Комплекс радиоэлектронного подавления системы радиосвязи
RU2726388C1 (ru) Способ позиционирования надводного/подводного объекта при его проходе по заданному фарватеру
JP7371976B1 (ja) 避雷ワイヤー断線位置測定システム
Van et al. Outage probability of vital signs detecting radar sensor system
RU2772572C1 (ru) Передатчик мультиполяризационных помех с повышенной энергетической эффективностью
Kumar et al. Optimization of Modulating Waveforms for maximum Signal-to-Noise Ratio In a FMCW Radar
JP2000266850A (ja) レーザレーダ装置

Legal Events

Date Code Title Description
QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200310

Effective date: 20200310