RU2496123C1 - Маркер - субгармонический параметрический рассеиватель - Google Patents
Маркер - субгармонический параметрический рассеиватель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496123C1 RU2496123C1 RU2012111796/07A RU2012111796A RU2496123C1 RU 2496123 C1 RU2496123 C1 RU 2496123C1 RU 2012111796/07 A RU2012111796/07 A RU 2012111796/07A RU 2012111796 A RU2012111796 A RU 2012111796A RU 2496123 C1 RU2496123 C1 RU 2496123C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parametric
- antenna
- frequency
- subharmonic
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к пассивным маркерам-ответчикам, являющимся вторичными источниками электромагнитного излучения, которые могут быть использованы в качестве радиоответчика в поисковых системах. Достигаемый технический результат - повышение эффективности за счет лучшего согласования нелинейного элемента и антенной системы. Сущность изобретения заключается в том, что предлагается конструкция нелинейного элемента субгармонического параметрического рассеивателя, являющегося не двухполюсником, а четырехполюсником, соответственно, антенная система субгармонического параметрического рассеивателя может быть изготовлена в виде двух антенн, настроенных на частоты зондирующего сигнала и ответного сигнала на частоте субгармоники зондирующего сигнала, которые, во-первых, более эффективны по сравнению с широкополосной или двухчастотной антенной прототипа, а во-вторых, могут быть лучше согласованы с соответствующими выходами нелинейного элемента. 2 ил.
Description
Изобретение относится к пассивным маркерам-ответчикам, являющимся вторичными источниками электромагнитного излучения.
Известен [Бабанов Н.Ю., Горбачев А.А., Ларцов С.В., С.П. Тараканков, Чигин Е.П. Об использовании эффекта нелинейного рассеяния радиоволн при поиске терпящих бедствие на воде // Радиотехника и электроника, 2000, т.45, N6, с.676] нелинейный пассивный маркер в виде нелинейного рассеивателя для размещения на спасательном жилете. Нелинейный рассеиватель представляет собой антенну, нагруженную на нелинейную нагрузку, в которой происходит искажение зондирующего сигнала. В результате нелинейный рассеиватель переизлучает в пространство сигнал на частоте второй гармоники зондирующего сигнала. Использование сигнала, рассеянного на частоте второй гармоники зондирующего сигнала, в качестве информативного признака позволяет селектироваться от отражений границы вода-воздух, не генерирующих гармоники при их облучении. Таким образом, поисковая система, располагаясь на подвижном носителе, излучает в пространство зондирующий сигнал, очищенный от собственных гармоник, а принимает сигнал на частоте второй гармоники зондирующего сигнала. Факт регистрации приемником сигнала на частоте второй гармоники зондирующего сигнала говорит о нахождении в области облучения нелинейного пассивного маркера. Данное техническое решение выбрано в качестве аналога.
Нелинейный пассивный маркер в виде нелинейного рассеивателя обладает целым рядом преимуществ: может быть очень легким и дешевым, не содержит элемента питания, не требует обслуживания, хорошо подходит для размещения на спасательных жилетах, в том числе уже имеющихся. На спасательном жилете всегда можно разместить несколько нелинейных рассеивателей, так чтобы хотя бы один находился над поверхностью воды. Для устранения влияния тела человека [Агрба Д.Ш., Бабанов Н.Ю., Бычков О.Н., Васенкова Л.В., Горбачев А.А., Ларцов С.В., Тараканков С.П., Чигин Е.П. Нелинейные рассеиватели как средства маркировки // Радиотехника, 1998, N10, с.96] предложено использовать для нелинейного пассивного маркера в виде нелинейного рассеивателя антенны с рефлектором, обращенным к телу человека. На нелинейный элемент тело человека влияния не оказывает, так как он является сосредоточенным полупроводниковым прибором. Особенностью данного нелинейного рассеивателя является то, что его нелинейной нагрузкой является диодный мост, эффективно преобразующий зондирующий сигнал в ответный сигнал на частоте второй гармоники зондирующего сигнала. Одновременно мостовая схема, являясь четырехполюсником, позволяет подключить к имеющимся двум входам две антенны, настроенные на разные частоты.
В то же время нелинейные рассеиватели обладают существенным недостатком, а именно малым коэффициентом преобразования мощности зондирующего сигнала в мощность рассеянного сигнала на частоте гармоники. Кроме того, электронные блоки поисковой системы и другие электронные приборы, расположенные на носителе, создают помехи на частоте гармоники и ограничивают чувствительность приемника поисковой системы.
Известно техническое решение [Горбачев П.А. Формирование сигналов системой пассивных субгармонических рассеивателей // Радиотехника и электроника, 1995, т.40, N11, стр.1606-1610] - нелинейный маркер - параметрический рассеиватель в виде электрического диполя, с длиной плеч, равной половине длины волны зондирующего сигнала, нагруженный на параметрический контур, состоящий из переменной емкости, в качестве которой использовался полупроводниковый диод, и проволочной индуктивности. В данной конструкции параметрический контур является открытым колебательным контуром с сосредоточенной переменной емкостью. Принцип работы нелинейного пассивного маркера - параметрического рассеивателя - основан на возникновении параметрической генерации в параметрическом контуре на частоте половинной субгармоники и переизлучении этого сигнала в пространство.
Пассивный маркер - параметрический рассеиватель - по сравнению с нелинейным пассивным маркером в виде нелинейного рассеивателя отличает большая помехозащищенность, поскольку в подавляющем большинстве случаев бытовая и специальная электроника не будут рассеивать сигналы на частотах субгармоник, так-как маловероятно ожидать наличие условий параметрической генерации. Кроме того, для нелинейных пассивных маркеров - параметрических рассеивателей - характерна большая (на один-два порядка) эффективность, по сравнению с нелинейными пассивными маркерами в виде нелинейного рассеивателя.
Указанные свойства нелинейных параметрических рассеивателей указывают на перспективность их использования для маркировки. Поэтому в качестве прототипа принят нелинейный пассивный маркер - параметрический рассеиватель по патенту РФ №2336538, G01S 13/74, опубл.20.01.2008. Маркер - субгармонический параметрический рассеиватель, состоит из нелинейного элемента, включающего параметрический генератор, и антенной системы, включающей антенну, нагруженную на параметрический генератор, состоящий из индуктивности и нелинейной емкости и настроенный на половинную частоту зондирующего сигнала.
Однако предложенный в прототипе маркер - субгармонический параметрический рассеиватель, как и все известные к настоящему времени параметрические рассеиватели, имеет конструкцию нелинейного элемента в виде двухполюсника, подключенного к антенне. Это предполагает использование антенны с двумя кратными рабочими частотами, эффективная настройка которой - сложная техническая проблема, что и является недостатком прототипа.
В изобретении поставлена задача повышения эффективности работы субгармонического параметрического рассеивателя за счет обеспечения лучшего согласования нелинейного элемента и антенной системы.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в маркере - субгармоническом параметрическом рассеивателе, состоящем из нелинейного элемента, включающего параметрический генератор, и антенной системы, включающей антенну, нагруженную на параметрический генератор, состоящий из индуктивности и нелинейной емкости и настроенный на половинную частоту зондирующего сигнала, в состав нелинейного элемента включены еще три параметрических генератора, настроенных на половинную частоту зондирующего сигнала, при этом все четыре параметрических генератора включены последовательно друг за другом, а первый параметрический генератор соединен с четвертым параметрическим генератором, кроме того, в состав субгармонического параметрического рассеивателя включена вторая антенна, при этом первая антенна настроена на частоту зондирующего сигнала и подключена к точкам соединения первого и второго параметрических генераторов и соединения третьего и четвертого параметрических генераторов, а вторая антенна настроена на половинную частоту зондирующего сигнала и подключена к точкам соединения первого и четвертого параметрических генераторов и соединения второго и третьего параметрических генераторов.
Суть изобретения заключается в том, что предлагается конструкция нелинейного элемента субгармонического параметрического рассеивателя, являющегося не двухполюсником, а четырехполюсником, соответственно, антенная система маркера - субгармонического параметрического рассеивателя выполнена в виде двух антенн, настроенных на частоты зондирующего сигнала и ответного сигнала на частоте субгармоники зондирующего сигнала, которые, во-первых, более эффективны, по сравнению с широкополосной или двухчастотной антенной прототипа, а во-вторых, могут быть лучше согласованы с соответствующими выходами нелинейного элемента.
Маркер - субгармонический параметрический рассеиватель - может быть использован в поисковой системе обнаружения жертв кораблекрушений.
Поисковая система обнаружения жертв кораблекрушений (см. фиг.1) состоит из генератора 1 зондирующего сигнала, подсоединенного к излучающей антенне 2, настроенной на частоту зондирующего сигнала, приемной антенны 3 и подсоединенного к ней приемника 4, которые настроены на частоту половинной субгармоники зондирующего сигнала и располагаются на подвижном водном или воздушном носителе, а так же размещенного на спасательном жилете маркера - субгармонического параметрического рассеивателя 5. Маркер - субгармонический параметрический рассеиватель 5 - состоит из антенны 6, настроенной на половинную частоту зондирующего сигнала, антенны 7, настроенной на частоту зондирующего сигнала и нелинейного элемента, включающего параметрические генераторы 8, 9, 10, 11, включенные последовательно друг за другом. Параметрический генератор 8 настроен на половинную частоту зондирующего сигнала и состоит из параллельно соединенных индуктивности 12 и нелинейной емкости 13 - варактора. Параметрический генератор 9 настроен на половинную частоту зондирующего сигнала и состоит из параллельно соединенных индуктивности 14 и нелинейной емкости 15 - варактора. Параметрический генератор 10 настроен на половинную частоту зондирующего сигнала и состоит из параллельно соединенных индуктивности 16 и нелинейной емкости 17 - варактора. Параметрический генератор 11 настроен на половинную частоту зондирующего сигнала и состоит из параллельно соединенных индуктивности 18 и нелинейной емкости 19 - варактора.
Параметрические генераторы 8, 9, 10, 11 являются двухполюсниками, которые соединены последовательно: параметрический генератор 8 соединен с параметрическим генератором 9, параметрический генератор 9 соединен с параметрическим генератором 10, параметрический генератор 10 соединен с параметрическим генератором 11, параметрический генератор 11 соединен с параметрическим генератором 8. Антенна 6 является двухполюсником, присоединенным к точке соединения параметрических генераторов 8, 9 и точке соединения параметрических генераторов 10, 11. Антенна 7 является двухполюсником, присоединенным к точке соединения параметрических генераторов 11, 8 и точке соединения параметрических генераторов 9, 10.
Поисковая система обнаружения жертв кораблекрушений работает следующим образом. Предварительно на спасательный жилет прикрепляют субгармонический параметрический рассеиватель 5. В случае сигнала бедствия поисковая система обнаружения жертв кораблекрушений, располагаясь на подвижном водном или воздушном носителе, излучает в пространство при помощи генератора 1 зондирующего сигнала и излучающей антенны 2 зондирующий сигнал в направлении субгармонического параметрического рассеивателя 5. Зондирующий сигнал наводится на антенне 7 и поступает на последовательно соединенные параметрические генераторы 8, 9, 10, 11, в которых возбуждаются колебания на частоте половинной субгармоники зондирующего сигнала. Этот сигнал переизлучается в пространство при помощи антенны 6 в направлении приемной антенны 3 и фиксируется при помощи приемника 4. Направление зондирования излучающей антенны 2 и приемной антенны 3 позволяет обнаружить оказавшегося за бортом человека в надетом спасательном жилете с прикрепленным к нему субгармоническим параметрическим рассеивателем 5.
В качестве генератора 1 зондирующего сигнала может быть использован измерительный генератор типа Г4-159. В качестве излучающей антенны 2 и приемной антенны 3 могут быть использованы измерительные антенны П6-33. В качестве приемника 4 может быть использован измерительный приемник типа SMV-8.5.
Антенны 6, 7 нелинейного пассивного маркера - паметрического рассеивателя 5 - могут быть изготовлены в виде дипольной, рефлекторной, полосковой или щелевой антенны по [Кочержевский Г.Н. Антенн-фидерные устройства. М.: Связь, 1972].
В качестве нелинейных емкостей 13, 15, 17, 19 может быть использован полупроводниковый диод Д3 11, аналогично [Горбачев П.А. Формирование сигналов системой пассивных субгармонических рассеивателей // Радиотехника и электроника, 1995, т 40, N11, стр.1606-1610].
В качестве индуктивностей 12, 14, 16, 18 могут быть использованы проволочные индуктивности, как в прототипе, или, например, индуктивностями могут быть отрезки коаксиальной линии передачи (например отрезок СВЧ кабеля), или отрезки коммпланарной линии (проводник между двумя слоями диэлектрика, покрытыми с внешней стороны металлическими пластинами), или отрезок полосковой линии передачи (проводник над слоем диэлектрика, покрытого с нижней стороны металлической пластиной) или щелевой линии передачи (щель, прорезанная в металлической пластине, находящейся над другой металлической пластиной).
Субгармонический параметрический рассеиватель 5 может быть выполнен в виде проволочной конструкции, представленной на фиг.2, в которой антенны 6 и 7, индуктивности 12, 14, 16, 18 выполнены из проволоки, а нелинейные емкости 13, 15, 17, 19 являются навесными элементами.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность нелинейного преобразования нелинейных пассивных маркеров - параметрических субгармонических рассеивателей, например, в поисковых системах обнаружения жертв кораблекрушений или оказавшихся за бортом.
Claims (1)
- Маркер - субгармонический параметрический рассеиватель, состоящий из нелинейного элемента, включающего параметрический генератор, и антенной системы, включающей антенну, нагруженную на параметрический генератор, состоящий из индуктивности и нелинейной емкости и настроенный на половинную частоту зондирующего сигнала, отличающийся тем, что в состав нелинейного элемента включены еще три параметрических генератора, настроенных на половинную частоту зондирующего сигнала, при этом все четыре параметрических генератора включены последовательно друг за другом, а первый параметрический генератор соединен с четвертым параметрическим генератором, кроме того, в состав субгармонического параметрического рассеивателя включена вторая антенна, при этом первая антенна настроена на частоту зондирующего сигнала и подключена к точкам соединения первого и второго параметрических генераторов и соединения третьего и четвертого параметрических генераторов, а вторая антенна настроена на половинную частоту зондирующего сигнала и подключена к точкам соединения первого и четвертого параметрических генераторов и соединения второго и третьего параметрических генераторов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012111796/07A RU2496123C1 (ru) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Маркер - субгармонический параметрический рассеиватель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012111796/07A RU2496123C1 (ru) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Маркер - субгармонический параметрический рассеиватель |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012111796A RU2012111796A (ru) | 2013-10-10 |
RU2496123C1 true RU2496123C1 (ru) | 2013-10-20 |
Family
ID=49302477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012111796/07A RU2496123C1 (ru) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Маркер - субгармонический параметрический рассеиватель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2496123C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2595775C1 (ru) * | 2015-08-04 | 2016-08-27 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Способ и устройство дистанционного обнаружения и распознавания объектов с нелинейными маркерами |
RU2652150C2 (ru) * | 2016-09-07 | 2018-04-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Полосковый мостовой пассивный нелинейный радиоответчик |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112019000514T5 (de) * | 2018-01-24 | 2020-10-22 | National University Of Singapore | Vorrichtungen, systeme und verfahren für die photodynamische therapie |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0247854A2 (en) * | 1986-05-29 | 1987-12-02 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Passive marker structure |
FR2680877A1 (fr) * | 1991-08-27 | 1993-03-05 | Champion Albert | Dispositif d'identification et de reperage de bornes routieres. |
US5440275A (en) * | 1994-07-29 | 1995-08-08 | T.N. Technologies Inc. | Marker sweep linearization system and method |
RU2108596C1 (ru) * | 1994-10-11 | 1998-04-10 | Государственный научно-исследовательский институт экстремальной медицины, полевой фармации и медицинской техники Министерства обороны Российской Федерации | Радиокомплекс розыска маркеров |
JP2001356156A (ja) * | 2000-06-14 | 2001-12-26 | Public Works Research Institute Ministry Of Land Infrastructure & Transport | 電磁波方式レーンマーカ統合検出装置 |
RU2336538C2 (ru) * | 2006-06-28 | 2008-10-20 | Сергей Викторович Ларцов | Нелинейный пассивный маркер - параметрический рассеиватель |
RU90222U1 (ru) * | 2009-05-12 | 2009-12-27 | Сергей Викторович Ларцов | Групповой параметрический рассеиватель |
-
2012
- 2012-03-27 RU RU2012111796/07A patent/RU2496123C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0247854A2 (en) * | 1986-05-29 | 1987-12-02 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Passive marker structure |
FR2680877A1 (fr) * | 1991-08-27 | 1993-03-05 | Champion Albert | Dispositif d'identification et de reperage de bornes routieres. |
US5440275A (en) * | 1994-07-29 | 1995-08-08 | T.N. Technologies Inc. | Marker sweep linearization system and method |
RU2108596C1 (ru) * | 1994-10-11 | 1998-04-10 | Государственный научно-исследовательский институт экстремальной медицины, полевой фармации и медицинской техники Министерства обороны Российской Федерации | Радиокомплекс розыска маркеров |
JP2001356156A (ja) * | 2000-06-14 | 2001-12-26 | Public Works Research Institute Ministry Of Land Infrastructure & Transport | 電磁波方式レーンマーカ統合検出装置 |
RU2336538C2 (ru) * | 2006-06-28 | 2008-10-20 | Сергей Викторович Ларцов | Нелинейный пассивный маркер - параметрический рассеиватель |
RU90222U1 (ru) * | 2009-05-12 | 2009-12-27 | Сергей Викторович Ларцов | Групповой параметрический рассеиватель |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2595775C1 (ru) * | 2015-08-04 | 2016-08-27 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Способ и устройство дистанционного обнаружения и распознавания объектов с нелинейными маркерами |
RU2652150C2 (ru) * | 2016-09-07 | 2018-04-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Полосковый мостовой пассивный нелинейный радиоответчик |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012111796A (ru) | 2013-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yao et al. | Far-field interrogation of microstrip patch antenna for temperature sensing without electronics | |
Feng et al. | Angle-based chipless RFID tag with high capacity and insensitivity to polarization | |
Nijas et al. | Low-cost multiple-bit encoded chipless RFID tag using stepped impedance resonator | |
RU2336538C2 (ru) | Нелинейный пассивный маркер - параметрический рассеиватель | |
Kubina et al. | Wireless high-temperature sensing with a chipless tag based on a dielectric resonator antenna | |
Palazzi et al. | Highly integrable paper-based harmonic transponder for low-power and long-range IoT applications | |
Karagianni | Electromagnetic waves under sea: bow-tie antennas design for wi-fi underwater communications | |
Nimo et al. | Ambient electromagnetic wireless energy harvesting using multiband planar antenna | |
RU2496123C1 (ru) | Маркер - субгармонический параметрический рассеиватель | |
Salama et al. | An embeddable microwave patch antenna module for civil engineering applications | |
CN104729627A (zh) | 油水界面测量传感器 | |
Shen et al. | A low-cost UWB-RFID system utilizing compact circularly polarized chipless tags | |
Mazzaro et al. | Nonlinear radar: A historical overview and a summary of recent advancements | |
Rasilainen et al. | Designing harmonic transponders using lumped-component matching circuits | |
Nassar et al. | A high-efficiency, miniaturized sensor node with 3-D machined-substrate antennas for embedded wireless monitoring | |
RU2495450C1 (ru) | Субгармонический параметрический рассеиватель | |
Mishra et al. | 5.8-GHz ISM band intermodulation radar for high-sensitivity motion-sensing applications | |
Pursula et al. | Antenna effective aperture measurement with backscattering modulation | |
Aumann et al. | An asymmetrical dipole tag with optimum harmonic conversion efficiency | |
Zhang et al. | Harvesting RF energy with rectenna arrays | |
Hilton et al. | Narrowband Passive RF Tags for Frequency-Selective Harmonic Doppler Radar Tracking | |
Hong et al. | Embedded resonances for discrimination of multiple passive nonlinear targets applicable to DORT | |
RU2559155C1 (ru) | Полевой индикатор естественного электромагнитного поля земли | |
RU2491573C1 (ru) | Двухконтурный параметрический рассеиватель | |
Manteghi | An electrically small antenna for underwater applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160328 |