RU90222U1

RU90222U1 - GROUP PARAMETRIC DIFFUSER

Info

Publication number: RU90222U1
Application number: RU2009117824/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Юрьевич Бабанов; Александр Сергеевич Корсаков; Сергей Викторович Ларцов; Иван Сергеевич Ларцов
Original assignee: Сергей Викторович Ларцов
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2009-12-27

Abstract

Групповой параметрический рассеиватель в виде группы размещенных определенным образом параметрических рассеивателей, отличающийся тем, что один или несколько параметрических рассеивателей в группе параметрических рассеивателей отличаются от остальных тем, что интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для их возбуждения, меньше, чем для остальных параметрических рассеивателей из данной группы.A group parametric scatterer in the form of a group of parametric scatterers arranged in a specific way, characterized in that one or more parametric scatterers in the group of parametric scatterers differ from the others in that the pump signal intensity necessary for their excitation is lower than for the rest of the parametric scatterers from this groups.

Description

Полезная модель относится к пассивным маркерам-ответчикам, являющимся вторичными источниками электромагнитного излучения.The utility model relates to passive responder markers, which are secondary sources of electromagnetic radiation.

Известен по [Горбачев П.А. Формирование сигналов системой пассивных субгармонических рассеивателей // Радиотехника и электроника, 1995, т40, N11, стр.1606-1610.] группой параметрический рассеиватель позволяющий решать задачу обнаружения объектов, в частности людей или грузов, маркированных с помощью пассивных нелинейных маркеров-ответчиков, в качестве которых используются параметрические рассеиватели. На объекте поиска предварительно размещается параметрический рассеиватель, область пространства, в которой может находиться объект поиска, облучается зондирующим сигналом на частоте f. Принимается рассеянный маркером сигнал на частоте субгармоники, равной f/2. В случае превышения порога обнаружения принимается решение о наличии в зоне обнаружебния объекта поиска.Known for [Gorbachev P.A. Signal generation by a system of passive subharmonic diffusers // Radio Engineering and Electronics, 1995, T40, N11, pp. 1606-1610.] A group of parametric diffuser that allows solving the problem of detecting objects, in particular people or goods, marked with passive nonlinear responder markers, in which are used parametric diffusers. The parametric scatterer is previously placed on the search object, the region of space in which the search object can be located is irradiated with a probing signal at a frequency f. A signal scattered by the marker is received at a subharmonic frequency equal to f / 2. If the detection threshold is exceeded, a decision is made about the presence of a search object in the detection zone.

Данный группой параметрический рассеиватель обладает существенным недостатком, а именно не достаточной эффективностью, поскольку либо нет возможности использовать импульсный зондирующий сигнал, либо не обеспечивается когерентный прием рассеянного сигнала. Это связано с тем, что при возбуждении каждого радиоимпульса, рассеянного маркером сигнала на частоте субгармоники, возможны два равновероятных значения фазы, отличающиеся на п.В результате рассеянный на субгармонике сигнал не когерентен, даже при когерентном зондирующем сигнале. При обнаружении совокупности параметрических рассеивателей и импульсном зондирующем сигнале, указанный эффект будет проявляться в том, что амплитуда рассеянного сигнала будет случайным образом меняться от радиоимпульса к радиоимпульсу, то есть будет наблюдаться паразитная амплитудная модуляция.This group of parametric scatterers has a significant drawback, namely, not sufficient efficiency, because either it is not possible to use a pulsed probing signal, or coherent reception of the scattered signal is not provided. This is due to the fact that upon excitation of each radio pulse scattered by the signal marker at the subharmonic frequency, two equally probable phase values are possible, which differ by p. As a result, the signal scattered by the subharmonic is not coherent, even with a coherent probe signal. Upon detection of a combination of parametric scatterers and a pulsed probe signal, this effect will manifest itself in the fact that the amplitude of the scattered signal will randomly change from a radio pulse to a radio pulse, i.e., parasitic amplitude modulation will be observed.

Указанный недостаток преодолен в способе обнаружения одиночных и групповых параметрических рассеивателей, известному по [Ларцов С.В. Зондирующий сигнал для обнаружения параметрических рассеивателей // «Радиотехника», 2000, N5, стр.8-12.].This drawback is overcome in the method for detecting single and group parametric scatterers, known from [Lartsov S.V. A probe signal for detecting parametric scatterers // Radio Engineering, 2000, N5, pp. 8-12.].

Предложено формировать зондирующий сигнал в виде последовательности пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов сигнала накачки с частотой высокочастотного заполнения f и длительностями радиоимпульсов т и последовательности пачек узкополосных когерентных синхронизирующих радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения f/2 и длительностями радиоимпульсов τ₁. При этом обе последовательности обладают одинаковыми, периодами следования радиоимпульсов и периодами следования пачек. Длительность радиоимпульсов синхронизирующего сигнала существенно меньше длительности радиоимпульсов сигнала накачки.It is proposed to generate a probing signal in the form of a sequence of packs of narrow-band coherent radio pulses of a pump signal with a high-frequency filling frequency f and durations of radio pulses t and a sequence of packets of narrow-band coherent synchronizing radio pulses with a high-frequency filling frequency f / 2 and durations of radio pulses τ ₁ . In this case, both sequences have the same periods of repetition of radio pulses and periods of repetition of packs. The duration of the radio pulses of the clock signal is significantly less than the duration of the radio pulses of the pump signal.

В результате возбуждение параметрического рассеивателя происходит в условиях существования внешнего воздействия на частоте возбуждения. В этих условиях фаза возбуждаемого колебания на частоте субгармоники перестает быть случайной и определяется фазой внешнего воздействия, то есть фазой радиоимпульсов синхронизирующего сигнала.As a result, the excitation of a parametric scatterer occurs under conditions of the existence of an external action at the excitation frequency. Under these conditions, the phase of the excited oscillation at the subharmonic frequency ceases to be random and is determined by the phase of the external action, i.e., the phase of the radio pulses of the clock signal.

Фаза высокочастотного заполнения синхронизирующего радиоимпульса соответствует символу выбранного закона кодирования фазы, что позволяет формировать рассеянный сигнал в виде последовательности радиоимпульсов, фазы высокочастотного заполнения которых определяются определенным выбранным заранее законом кодирования фазы. Такая последовательность радиоимпульсов может когерентно накапливаться в приемнике.The phase of the high-frequency filling of the synchronizing radio pulse corresponds to the symbol of the selected phase coding law, which makes it possible to form a scattered signal in the form of a sequence of radio pulses, the phases of the high-frequency filling of which are determined by a certain phase coding law selected in advance. Such a sequence of radio pulses can coherently accumulate in the receiver.

Однако радиоимпульсы такого синхронизирующего сигнала являются помехой приему полезного сигнала, так как будут рассеиваться от окружающих параметрический рассеиватель предметов и подстилающей поверхности и поступать на вход приемника одновременно с полезным сигналом. Устранить такую помеху за счет временной селекции не возможно, ее можно только скомпенсировать. Поэтому после синхронизирующего радиоимпульса предложено излучать компенсирующий радиоимпульс с противоположной фазой, при этом синхронизирующий радиоимпульс задает выбранный закон кодирования фазы рассеянного сигнала, а компенсирующий радиоимпульс необходим для взаимокомпенсации обоих радиоимпульсов в оптимальном приемнике сигнала, принимаемого на частоте субгармоники.However, the radio pulses of such a synchronizing signal interfere with the reception of the useful signal, since they will be scattered from the objects surrounding the parametric diffuser and the underlying surface and arrive at the receiver input simultaneously with the useful signal. It is not possible to eliminate such interference due to temporary selection, it can only be compensated. Therefore, after a synchronizing radio pulse, it was proposed to emit a compensating radio pulse with the opposite phase, while the synchronizing radio pulse sets the selected coding law for the phase of the scattered signal, and the compensating radio pulse is necessary for the mutual compensation of both radio pulses in the optimal receiver of the signal received at the subharmonic frequency.

Таким образом, излучается пара коротких, следующих друг за другом, вспомогательных радиоимпульсов: один из них, а именно первый радиоимпульс, является синхронизирующим сигналом, а другой радиоимпульс, является компенсирующим радиоимпульсом.Thus, a pair of short, consecutive, auxiliary radio pulses is emitted: one of them, namely the first radio pulse, is a synchronizing signal, and the other radio pulse is a compensating radio pulse.

Задний фронт первого синхронизирующего радиоимпульса из пары совпадает с передним фронтом второго синхронизирующего радиоимпульса из пары. Фаза высокочастотного заполнения второго синхронизирующего радиоимпульса из пары всегда отличается на π от фазы высокочастотного заполнения первого синхронизирующего радиоимпульса из пары. Кроме того, передний фронт радиоимпульсов зондирующего сигнала должен либо совпадать с задним фронтом первого синхронизирующего радиоимпульса, либо опережать его на время не превышающее τ₁.The trailing edge of the first synchronizing radio pulse from the pair coincides with the leading edge of the second synchronizing radio pulse from the pair. The phase of the high-frequency filling of the second synchronizing radio pulse from the pair always differs by π from the phase of the high-frequency filling of the first synchronizing radio pulse from the pair. In addition, the leading edge of the radio pulses of the probe signal must either coincide with the trailing edge of the first synchronizing radio pulse, or be ahead of it by a time not exceeding τ ₁ .

Подобный зондирующий сигнал предложено использовать для получения отраженного сигнала от нелинейной отражательной решетки из параметрических рассеивателей, то есть группы расположенных в определенном порядке параметрических рассеивателей. При этом будет снята неопределенность суммарной диаграммы обратного нелинейного рассеяния группы параметрических рассеивателей, обнаруженная в [Горбачев П.А. Формирование сигналов системой пассивных субгармонтческих рассеивателей // Радиотехника и электроника, 1995, т40, N11, стр.1606-1610.]. Синхронизирующий радиоимпульс, навяжет свою фазу всем параметрическим рассеивателям в группе. В результате диаграмму обратного нелинейного рассеяния можно прогнозировать, при этом суммарный рассеянный сигнал, как у всякой отражательной решетки, возрастет.It was proposed to use such a sounding signal to obtain a reflected signal from a nonlinear reflective array from parametric scatterers, i.e., groups of parametric scatterers arranged in a certain order. In this case, the uncertainty of the total backward nonlinear scattering diagram of the group of parametric scatterers discovered in [Gorbachev P.A. Signal Formation by a System of Passive Subharmonious Diffusers // Radio Engineering and Electronics, 1995, T40, N11, pp. 1606-1610.]. A synchronizing radio pulse will impose its phase on all the parametric scatterers in the group. As a result, the backward nonlinear scattering diagram can be predicted, while the total scattered signal, like any reflective grating, will increase.

Известный по [Ларцов С.В. Зондирующий сигнал для обнаружения параметрических рассеивателей // «Радиотехника», 2000, N5, стр.8-12.] групповой параметрический рассеиватель, в виде группы размещенных определенным образом параметрических рассеивателей выбран прототипом полезной модели.Known for [Lartsov S.V. A probe signal for detecting parametric scatterers // Radio Engineering, 2000, N5, pp. 8-12.] A group parametric scatterer, in the form of a group of parametric scatterers placed in a certain way, was selected as a prototype of a utility model.

Недостатком прототипа является то, что при обнаружении группового параметрического рассеивателя, в виде группы размещенных определенным образом параметрических рассеивателей, например в виде нелинейной отражательной решетки из параметрических рассеивателей, детерминированность диаграммы обратного нелинейного рассеяния приводит к тому, что увеличение величины рассеянного сигнала происходит только в области главных лепестков, при этом появляются направления, где рассеянный сигнал отсутствует, что может привести к пропуску цели.The disadvantage of the prototype is that upon detection of a group parametric scatterer, in the form of a group of parametric scatterers placed in a certain way, for example, in the form of a nonlinear reflective array of parametric scatterers, the determinism of the backward nonlinear scattering pattern leads to the fact that the magnitude of the scattered signal occurs only in the main petals, while there are directions where the scattered signal is absent, which can lead to missed targets.

В полезной модели поставлена задача устранения пропуска цели из-за наличия нулей в диаграмме обратного нелинейного рассеяния группового параметрического рассеивателя.The utility model poses the problem of eliminating missed targets due to the presence of zeros in the inverse nonlinear scattering diagram of a group parametric scatterer.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что предлагается техническое решение, а именно групповой параметрический рассеиватель, в виде группы размещенных определенным образом параметрических рассеивателей, при этом один или несколько параметрических рассеивателей в группе параметрических рассеивателей отличаются от остальных тем, что интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для их возбуждения, меньше, чем для остальных параметрических рассеивателей из данной группы.The solution to this problem is achieved due to the fact that a technical solution is proposed, namely a group parametric scatterer, in the form of a group of parametric scatterers placed in a certain way, while one or more parametric scatterers in the group of parametric scatterers differ from the others in that the pump signal necessary for their excitation, less than for the rest of the parametric scatterers from this group.

Суть полезной модели заключается в том, что предлагается техническое решение в виде группового параметрического рассеивателя, для которого может быть применен режим мерцания, который позволяет устранить пропуск цели из-за наличия нулей в диаграмме обратного нелинейного рассеяния групп параметрических рассеивателей (в частности решеток из них). В этом режиме синхронизация параметрических рассеивателей в группе происходит то от волны зондирующего сигнала, то есть от внешнего синхронизирующего радиоимпульса, то от внутреннего источника синхронизации (источников), которым выступает один или несколько первых возбудившихся параметрических рассеивателей. Соответственно вид диаграмм обратного нелинейного рассеяния для этих случаев может быть разным: где в первом случае был ноль - во втором случае может быть максимум. Для того, чтобы указанный источник синхронизации образовался, необходимо, чтобы определенный (определенные) параметрический рассеиватель возбудился раньше других. А для этого необходимо, чтобы у этого параметрического рассеивателя интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для его (их) возбуждения, была меньше чем у остальных. Кроме того, амплитуда радиоимпульсов накачки должна нарастать монотонно. Если амплитуда радиоимпульсов накачки растет резко, то есть передний фронт прямоугольный, то возбуждение параметрических рассеивателей в группе будет происходить одновременно от синхронизирующего радиоимпульса.The essence of the utility model is that a technical solution is proposed in the form of a group parametric scatterer, for which a flicker mode can be applied, which eliminates the missed target due to the presence of zeros in the backward nonlinear scattering diagram of groups of parametric scatterers (in particular, gratings from them) . In this mode, the synchronization of the parametric scatterers in the group occurs either from the wave of the probing signal, that is, from the external synchronizing radio pulse, then from the internal synchronization source (sources), which is one or more of the first excited parametric scatterers. Accordingly, the form of the backward nonlinear scattering diagrams for these cases can be different: where in the first case it was zero - in the second case there can be a maximum. In order for the specified synchronization source to form, it is necessary that a certain (defined) parametric diffuser is excited earlier than others. And for this, it is necessary that for this parametric scatterer the intensity of the pump signal wave necessary for its (their) excitation is less than for the others. In addition, the amplitude of the pump radio pulses should increase monotonously. If the amplitude of the pump radio pulses increases sharply, that is, the leading edge is rectangular, then the excitation of the parametric scatterers in the group will occur simultaneously from the synchronizing radio pulse.

Заявленное техническое решение может быть реализовано с помощью обнаружителя групповых параметрических рассеивателей, структурная схема которого представлена фиг.1, где 1 - генератор синусоидального сигнала, 2 - удвоитель, 3 - фазовый модулятор, 4 - амплитудный модулятор, 5 - генератор опорных импульсов, 6 - формирователь, 7, 8 - высокочастотные усилители, 9, 10, 12 - антенны, 11 - групповой параметрический рассеиватель, 13 - высокочастотный усилитель, 14 - аналого-цифровой преобразователь, 15 - сигнальный процессор, 16 - индикатор.The claimed technical solution can be implemented using a detector of group parametric scatterers, the structural diagram of which is shown in Fig. 1, where 1 is a sinusoidal signal generator, 2 is a doubler, 3 is a phase modulator, 4 is an amplitude modulator, 5 is a reference pulse generator, 6 is shaper, 7, 8 - high-frequency amplifiers, 9, 10, 12 - antennas, 11 - group parametric scatterer, 13 - high-frequency amplifier, 14 - analog-to-digital converter, 15 - signal processor, 16 - indicator.

Сигнальные выходы 1 и 2 генератора синусоидального сигнала 1 соединены с входом с удвоителя частоты 2 и сигнальным входом 1 фазового модулятора 3. Удвоитель частоты 2 соединен с сигнальным входом 1 амплитудного модулятора 4. Выход амплитудного модулятора 4 соединен с входом высокочастотного усилителя 7. Выход высокочастотного усилителя 7 соединен со входом антенны 10.Signal outputs 1 and 2 of the sinusoidal signal generator 1 are connected to the input from the frequency doubler 2 and the signal input 1 of the phase modulator 3. The frequency doubler 2 is connected to the signal input 1 of the amplitude modulator 4. The output of the amplitude modulator 4 is connected to the input of the high-frequency amplifier 7. The output of the high-frequency amplifier 7 is connected to the input of the antenna 10.

Выход фазового модулятора 3 соединен с входом высокочастотного усилителя 8. Выход высокочастотного усилителя 8 соединен СВЧ трактом со входом антенны 9.The output of the phase modulator 3 is connected to the input of the high-frequency amplifier 8. The output of the high-frequency amplifier 8 is connected by the microwave path to the input of the antenna 9.

Генератор опорных импульсов 5 соединен с входом формирователя 6. Выход 1 формирователя 6 соединен с управляющим входом 2 амплитудного модулятора 4, выход 2 формирователя 6 соединен с управляющим входом 2 фазового модулятора 3. Выход 3 формирователя 11 соединен с вспомогательным входом 2 сигнального процессора 15.The reference pulse generator 5 is connected to the input of the shaper 6. The output 1 of the shaper 6 is connected to the control input 2 of the amplitude modulator 4, the output 2 of the shaper 6 is connected to the control input 2 of the phase modulator 3. The output 3 of the shaper 11 is connected to the auxiliary input 2 of the signal processor 15.

Антенна 12 соединена со входом высокочастотного усилителя 13, настроенном на частоту f/2. Выход высокочастотного усилителя 13 соединен со входом 14 - аналого-цифрового преобразователя 14. Выход аналого-цифрового преобразователя Нсоединен с сигнальным входом 1 сигнального процессора 15, выход сигнального процессора 15 соединен со входом индикатора 16.The antenna 12 is connected to the input of the high-frequency amplifier 13 tuned to the frequency f / 2. The output of the high-frequency amplifier 13 is connected to the input 14 of the analog-to-digital converter 14. The output of the analog-to-digital converter is connected to the signal input 1 of the signal processor 15, the output of the signal processor 15 is connected to the input of the indicator 16.

В зоне облучения антенн 9, 10, 12 расположен групповой параметрический рассеиватель 11 в виде 2-х параметрических рассеивателей, расположенных на расстоянии λ/2, где λ длина волны сигнала накачки. При этом интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для их одного из параметрических рассеивателей, меньше, чем для второго параметрического рассеивателя.In the irradiation zone of antennas 9, 10, 12 there is a group parametric scatterer 11 in the form of 2 parametric scatterers located at a distance of λ / 2, where λ is the wavelength of the pump signal. In this case, the intensity of the pump signal wave necessary for their one of the parametric scatterers is less than for the second parametric scatterer.

Обнаружитель групповых параметрических рассеивателей работает следующим образом.The detector group parametric scatterers works as follows.

Генератор синусоидального сигнала 1 генерирует непрерывный сигнал на частоте f/2. Этот сигнал проходит через удвоитель и поступает на сигнальный вход 1 амплитудного модулятора 4. Одновременно этот сигнал поступает на сигнальный вход 1 фазового модулятора 3.The sine wave generator 1 generates a continuous signal at a frequency f / 2. This signal passes through the doubler and enters the signal input 1 of the amplitude modulator 4. At the same time, this signal enters the signal input 1 of the phase modulator 3.

Одновременно генератор опорных импульсов 5 формирует тактовую последовательность, поступающую на вход формирователя 6. Указанная тактовая последовательность синхронизирует работу излучающей части обнаружителя параметрических рассеивателей, ее осциллограмма представлена на фиг.2, кривая 1.At the same time, the reference pulse generator 5 generates a clock sequence supplied to the input of the shaper 6. This clock sequence synchronizes the operation of the radiating part of the detector of parametric scatterers, its oscillogram is shown in figure 2, curve 1.

Тактовая последовательность в формирователе 6 преобразуется в последовательность видеосигналов управления фазовым модулятором 3 (фиг.2, кривая 2) и амплитудным модулятором 4 (фиг.2, кривая 3). При этом последовательность видеосигналов управления амплитудным модулятором 4 содержит информацию о выбранном законе кодирования, а последовательность видеосигналов управления фазовым модулятором 3 содержит информацию об альтернативном законе кодирования. В кодовое слово выбранного закона кодирования состоит из трех чередующиеся символов «1»,«0»,«1», а альтернативный закон кодирования содержит одинаковые символы «1»,«1», «1».The clock sequence in the shaper 6 is converted into a sequence of video signals for controlling the phase modulator 3 (Fig. 2, curve 2) and the amplitude modulator 4 (Fig. 2, curve 3). In this case, the sequence of video signals controlling the amplitude modulator 4 contains information about the selected coding law, and the sequence of video signals controlling the phase modulator 3 contains information about the alternative coding law. The code word of the selected coding law consists of three alternating characters “1”, “0”, “1”, and the alternative coding law contains the same characters “1”, “1”, “1”.

Сигналы управления фазовым модулятором 3 формируются в виде следующих друг за другом через определенный период времени пар видеоимпульсов. Временной интервал между видеоимпульсами внутри пары тоже определен. Полярность сигналов в паре всегда противоположна. Полярность первого видеоимпульса в паре задается соответственным порядковым символом альтернативного закона кодирования.The control signals of the phase modulator 3 are formed in the form of pairs of video pulses following each other after a certain period of time. The time interval between video pulses within a pair is also determined. The polarity of the signals in a pair is always the opposite. The polarity of the first video pulse in a pair is specified by the corresponding ordinal symbol of the alternative coding law.

Информация о выбранном законе кодирования в сигнале управления амплитудным модулятором 4 содержится не в амплитуде, а в моменте появления видеоимпульса управления амплитудным модулятором 4. Все сигналы управления смеют одинаковую длительность и полярность. Позиция переднего фронта видеоимпульса управления амплитудным модулятором 4 совпадает с передним фронтом первого видеоимпульса в паре видеоимпульсов управления фазовым модулятором 3, если символы соответствующие порядковые символы кодового слова выбранного и альтернативного законов кодирования совпадают, то есть первые и третьи порядковые символы. Если эти символы не совпадают, то позиция переднего фронта видеоимпульса управления амплитудным модулятором 4 совпадает с задним фронтом второго ивидеомпульса в паре видеоимпульсов управления фазовым модулятором 3. В частности это вторые символы.Information about the selected coding law in the control signal of the amplitude modulator 4 is contained not in the amplitude, but at the time of the appearance of the video pulse control of the amplitude modulator 4. All control signals laugh at the same duration and polarity. The position of the leading edge of the control video pulse of the amplitude modulator 4 coincides with the leading edge of the first video pulse in the pair of video control pulses of the phase modulator 3, if the symbols correspond to the ordinal symbols of the codeword of the selected and alternative coding laws, i.e., the first and third ordinal symbols. If these symbols do not match, then the position of the leading edge of the video control pulse of the amplitude modulator 4 coincides with the trailing edge of the second video pulse in the pair of video control pulses of the phase modulator 3. In particular, these are the second symbols.

Сигналы управления фазовым модулятором 3 формируются на выходе 2 формирователя 6 и поступают на управляющий вход 2 фазового модулятора 3. Фазовый модулятор 3 формирует сигнал в соответствии с полярностью управляющих видеоимпульсов. В результате формируется последовательность пачек узкополосных когерентных пар следующих друг за другом вспомогательных радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения f/2, с длительностью каждого из парных радиоимпульсов τ₁, при этом τ₁<<τ. Фаза первого радиоимпульса из пары определяется альтернативным закону кодирования и чередуется от радиоимпульса к радиоимпульсу. Синхронизирующим выступает то первый радиоимпульс из пары (1-я и 3-я пара радиоимпульсов), то второй (вторая пара радиоимпульсов). Осциллограмма этой последовательности представлена на фиг.2, кривая 4.The control signals of the phase modulator 3 are generated at the output 2 of the shaper 6 and fed to the control input 2 of the phase modulator 3. The phase modulator 3 generates a signal in accordance with the polarity of the control video pulses. As a result, a sequence of packs of narrow-band coherent pairs of consecutive auxiliary radio pulses with a high-frequency filling frequency f / 2, with a duration of each of the paired radio pulses τ _{1 is formed} , with τ ₁ << τ. The phase of the first radio pulse from the pair is determined by an alternative coding law and alternates from the radio pulse to the radio pulse. The first radio pulse from the pair (the 1st and 3rd pair of radio pulses) is the synchronizing one, then the second (the second pair of radio pulses). The oscillogram of this sequence is presented in figure 2, curve 4.

Сформированная последовательность пачек узкополосных когерентных пар следующих друг за другом вспомогательных радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения f/2 проходит через высокочастотный усилитель 8 и антенну 9 при помощи которой излучается в пространство в направлении параметрического рассеивателя 11.The formed sequence of packs of narrow-band coherent pairs of successive auxiliary radio pulses with a high-frequency filling frequency f / 2 passes through a high-frequency amplifier 8 and an antenna 9 by which it is radiated into space in the direction of the parametric scatterer 11.

Одновременно сигналы управления амплитудным модулятором 4 поступают на управляющий вход 2 амплитудного модулятора 4. Амплитудный модулятор 4 в соответствии с управляющим сигналом на входе 2 формирует последовательность прямоугольных радиоимпульсов с частотой высокочастотного заполнения частоте f.Simultaneously, the control signals of the amplitude modulator 4 are fed to the control input 2 of the amplitude modulator 4. The amplitude modulator 4 in accordance with the control signal at the input 2 forms a sequence of rectangular radio pulses with a high-frequency filling frequency f.

В результате формируется последовательность пачек узкополосных когерентных прямоугольных радиоимпульсов сигнала накачки с частотой высокочастотного заполнения f и длительностью радиоимпульсов τ. Осциллограмма этой последовательности представлена на фиг.2, кривая 5.As a result, a sequence of packs of narrow-band coherent rectangular radio pulses of a pump signal with a high-frequency filling frequency f and a duration of radio pulses τ is formed. The oscillogram of this sequence is presented in figure 2, curve 5.

Эта последовательность усиливается усилителем 7 и поступает вход антенны 10 при помощи которой излучается в пространство в направлении параметрического рассеивателя 11.This sequence is amplified by the amplifier 7 and the input of the antenna 10 enters through which it is radiated into space in the direction of the parametric diffuser 11.

На групповом параметрическом рассеивателе 11 формируется последовательность пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов рассеянного сигнала. Каждый радиоимпульс этой последовательности соответствует символу выбранного закона кодирования, то есть каждая посылка состоит из трех радиоимпульсов с одинаковыми фазами высокочастотного заполнения. Осциллограмма этой последовательности представлена на фиг.2, кривая 5.A group of parametric scatterer 11 forms a sequence of packs of narrow-band coherent radio pulses of the scattered signal. Each radio pulse of this sequence corresponds to a symbol of the selected coding law, that is, each package consists of three radio pulses with the same high-frequency filling phases. The oscillogram of this sequence is presented in figure 2, curve 5.

Радиоимпульсы рассеянного сигнала принимаются антенной 12, усиливаются высокочастотным усилителем 13 и поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 14, где входной сигнал оцифровывается. Оцифрованный сигнал поступает на сигнальный процессор 15, где производится когерентное накопление по алгоритму, обеспечивающему максимальный уровень когерентного накопления принимаемого сигнала, соответствующего выбранному закону кодирования. Результат когерентного накопления сравнивается с порогом, при превышении которого подается сигнал на индикатор 16 об обнаружении цели.The radio pulses of the scattered signal are received by the antenna 12, amplified by a high-frequency amplifier 13 and fed to the input of an analog-to-digital converter 14, where the input signal is digitized. The digitized signal is fed to the signal processor 15, where coherent accumulation is performed according to an algorithm that provides the maximum level of coherent accumulation of the received signal corresponding to the selected coding law. The result of coherent accumulation is compared with a threshold, when exceeded, a signal is sent to indicator 16 about target detection.

Алгоритм работы сигнального процессора представлен на фиг.3., где 17 - разветвитель, 18 - инвертор, 19 - линия задержки на время, равное периоду следования импульсов Т, 20 - линия задержки на время, равное двум периодам следования импульсов 2Т, 21 - сумматор, 22 - оптимальный фильтр на радиоимпульс, с длительностью τ, 23 - пороговое устройство, 24 - блок определения дальности.The algorithm of the signal processor is presented in figure 3., where 17 is a splitter, 18 is an inverter, 19 is a delay line for a time equal to the pulse period T, 20 is a delay line for a time equal to two pulse periods 2T, 21 is an adder 22 is the optimal filter for a radio pulse, with a duration of τ, 23 is a threshold device, 24 is a range determining unit.

Приемник работает следующим образом. При помощи разветвителя 17, инвертора 18, линий задержек 19, 20 и сумматора 21 производится оптимальное когерентное сложение последовательности пачек узкополосных когерентных радиоимпульсов рассеянного сигнала в виде последовательности пачек из 3-х чередующихся радиоимпульсов на частоте f/2 (фиг.2 кривая 6). Процесс и результат сложения представлен на фиг.4, где осциллограмма 1 соответствует сигналу на входе 1 сумматора 4, осциллограмма 2 соответствует сигналу на входе 2 сумматора 4 (сигнал инвертирован и задержан на время Т), осциллограмма 3 соответствует сигналу на входе 3 сумматора 4 (сигнал задержан на время 2Т). Результат сложения представлен на фиг.4, кривая 4. По осциллограмме можно судить о том, что происходит когерентное накопление при некотором уширении принимаемых радиоимпульсов.The receiver operates as follows. Using the splitter 17, the inverter 18, the delay lines 19, 20 and the adder 21, the optimal coherent addition of the sequence of packets of narrow-band coherent radio pulses of the scattered signal is made in the form of a sequence of packets of 3 alternating radio pulses at a frequency f / 2 (Fig. 2 curve 6). The process and the result of addition are presented in Fig. 4, where waveform 1 corresponds to the signal at input 1 of adder 4, waveform 2 corresponds to the signal at input 2 of adder 4 (the signal is inverted and delayed by time T), waveform 3 corresponds to the signal at input 3 of adder 4 ( the signal is delayed for 2T). The result of the addition is shown in Fig. 4, curve 4. According to the oscillogram, it can be judged that coherent accumulation occurs with some broadening of the received radio pulses.

Далее сигнал проходит через оптимальный фильтр 22, настроенный на радиоимпульс, с длительностью τ и поступает на вход 1 порогового устройства 23 и на вход 1 блока 24 определения дальности. На второй вход порогового устройства 23 поступает значение заданного порога обнаружения, при превышении которого на входе порогового устройства 23 формируется сигнал об обнаружении цели, который поступает на индикатор.Next, the signal passes through an optimal filter 22 tuned to a radio pulse with a duration of τ and is fed to input 1 of the threshold device 23 and to input 1 of the range determining unit 24. The second input of the threshold device 23 receives the value of the set detection threshold, when it is exceeded, a target detection signal is generated at the input of the threshold device 23, which is sent to the indicator.

На второй вход блока 24 определения дальности поступает сигнал с формирователя 3 с информацией о моменте излучения радиоимпульса накачки, на основе которой определяют дальность до объекта поиска.The second input of the range determination unit 24 receives a signal from the shaper 3 with information about the moment of radiation of the pumping pulse, based on which the range to the search object is determined.

Помеховый сигнал вспомогательных радиоимпульсов так же поступает на вход приемника. Процесс и результат его когерентного сложения по алгоритму, реализованному в сигнальном процессоре, изображены на фиг.5. Видно, что в данном случае когерентного накопления не наблюдается.The interference signal of the auxiliary radio pulses also goes to the input of the receiver. The process and the result of its coherent addition according to the algorithm implemented in the signal processor are shown in Fig.5. It is seen that in this case, no coherent accumulation is observed.

В качестве группового параметрического рассеивателя 11 использована пара параметрических рассеивателей, расположенных на расстоянии λ/2, где λ длина волны сигнала накачки. При этом интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для их одного из параметрических рассеивателей, меньше, чем для второго параметрического рассеивателя. В описанном режиме работы обнаружителя параметрических рассеивателей оба параметрических рассеивателя возбуждаются от волны радиоимпульса накачки при наличии синхронизирующего радиоимпульса. В этом режиме эффективный рассеянный сигнал будет наблюдаться, например, если плоскость, в которой расположены параметрические рассеиватели, проходит поперек или вдоль направления волны зондирующего сигнала. Однако, если угол между направлением волны зондирующего сигнала и плоскостью в которой расположены параметрические рассеиватели составляет 60°, рассеянный сигнал будет отсутствовать, так как в этом направлении параметрические рассеиватели рассеивают противофазные колебания. Для устранения этого негативного эффекта при излучении некоторых пачек зондирующего сигнала применен режим мерцания. В этом режиме используется физическое явление, которое получило название «звон». «Звон» заключается в том, что если облучить сигналом резонансную структуру на частоте, близкой к собственной частоте колебаний, то после окончания воздействия колебание достаточно долго будет сохраняться в системе релаксируя, то есть, убывая по экспоненте с достаточно малым инкрементом затухания. Поэтому синхронизирующий радиоимпульс будет еще достаточно долго сохраняться в невозбужденных параметрических рассеивателях так как они по определению являются резонансными структурами, так как содержат параметрический контур. Монотонно растущий радиоимпульс накачки возбудит такой параметрический рассеиватель с фазой, близкой к фазе релаксирующих колебаний после окончания синхронизирующего радиоимпульса. После возбуждения одного из параметрических рассеивателей фаза второго параметрического рассеивателя будет навязываться уже этим, первьм возбудившимся параметрическим рассеивателей, при этом существенно изменится картина излучения по сравнению с одновременным возбуждением. В частности, если угол между направлением волны зондирующего сигнала и плоскостью в которой расположены параметрические рассеиватели составляет 60° параметрические рассеиватели рассеивают синфазные колебания.As a group parametric scatterer 11, a pair of parametric scatterers located at a distance of λ / 2, where λ is the wavelength of the pump signal, is used. In this case, the intensity of the pump signal wave necessary for their one of the parametric scatterers is less than for the second parametric scatterer. In the described mode of operation of the detector of parametric scatterers, both parametric scatterers are excited from the wave of the pumping pulse in the presence of a synchronizing radio pulse. In this mode, an effective scattered signal will be observed, for example, if the plane in which the parametric scatterers are located extends across or along the wave direction of the probe signal. However, if the angle between the wave direction of the probe signal and the plane in which the parametric scatterers are located is 60 °, there will be no scattered signal, since in this direction the parametric scatterers scatter antiphase vibrations. To eliminate this negative effect, certain flickers of the probe signal are emitted. In this mode, a physical phenomenon called “ringing” is used. The “ringing” is that if a resonant structure is irradiated with a signal at a frequency close to the natural frequency of the oscillations, then after the exposure is completed, the oscillation will be stored for a long time in the system, relaxing, that is, decreasing exponentially with a sufficiently small attenuation increment. Therefore, the synchronizing radio pulse will be stored for a rather long time in unexcited parametric scatterers, since they are by definition resonant structures, since they contain a parametric circuit. A monotonically growing pump radio pulse will excite such a parametric scatterer with a phase close to the phase of relaxing oscillations after the end of the synchronizing radio pulse. After the excitation of one of the parametric scatterers, the phase of the second parametric scatterer will be imposed by this first excited parametric scatterer, and the radiation pattern will change significantly compared with simultaneous excitation. In particular, if the angle between the direction of the wave of the probe signal and the plane in which the parametric scatterers are located is 60 °, the parametric scatterers scatter in-phase oscillations.

Процесс работы обнаружителя параметрических рассеивателей в режиме мерцания такой же, что и в обычном режиме и представлен на фиг.6. Отличием является то, что на основе тактовой последовательности (фиг.6, кривая 1) формирователь 6 кроме последовательности видеосигналов управления фазовым модулятором 3 (фиг.6, кривая 3) формирует последовательность видеосигналов управления амплитудным модулятором 4 (фиг.6, кривая 2), при этом передний фронт видеоимпульсов имеет вид монотонно растущей кривой. Длительность этого участка видеосигнала управления амплитудным модулятором 4 не менее, чем временной промежуток между первым и вторьм видеоимпульсами из пары видеосигнала управления фазовьм модулятором 3.The process of operation of the detector of parametric scatterers in the flicker mode is the same as in the normal mode and is presented in Fig.6. The difference is that, based on the clock sequence (Fig. 6, curve 1), the shaper 6, in addition to the sequence of video signals for controlling the phase modulator 3 (Fig. 6, curve 3) generates a sequence of video signals for controlling the amplitude modulator 4 (Fig. 6, curve 2), the leading edge of the video pulses has the form of a monotonously growing curve. The duration of this section of the video signal to control the amplitude modulator 4 is not less than the time interval between the first and second video pulses from the pair of the video signal to control the phase modulator 3.

В результате в пространство излучается зондирующий сигнал, состоящий из последовательности парных вспомогательных радиоимпульсов (фиг.6, кривая 4) и последовательности радиоимпульсов накачки с монотонно растущим передним фронтом (фиг.6, кривая 5).As a result, a probe signal is emitted into space, consisting of a sequence of paired auxiliary radio pulses (Fig. 6, curve 4) and a sequence of pumped radio pulses with a monotonically increasing leading edge (Fig. 6, curve 5).

Этот сигнал первым возбудит параметрический рассеиватель у которого интенсивность волны сигнала накачки, необходимая для его возбуждения, меньше (фиг.6, кривая 6). При этом фаза будет определяться синхронизирующим радиоимпульсом. Второй параметрический рассеиватель возбудится когда уровень зондирующего сигнала вырастет до уровня его порога возбуждения, фаза его колебаний будет определяться первьм возбудившимся параметрическим рассеивателем (фиг.6, кривая 7).This signal is the first to excite a parametric scatterer in which the intensity of the pump signal wave necessary for its excitation is lower (Fig. 6, curve 6). In this case, the phase will be determined by a synchronizing radio pulse. The second parametric scatterer is excited when the level of the probing signal rises to the level of its excitation threshold, the phase of its oscillations will be determined by the first excited parametric scatterer (Fig.6, curve 7).

В качестве генератора синусоидального сигнала 1 может быть использован стандартный генератор Г4-164. Удвоитель 2 может быть изготовлен по [С.А.Дробов, С.И.Бычков Радиопередающие устройства // Сов. Радио, М. 1968 г., стр.117-123]. Фазовый модулятор 3 может быть реализован по [С.А.Дробов, С.И.Бычков Радиопередающие устройства // Сов. Радио, М. 1968 г., стр.329-335]. Амплитудный модулятор 4 может быть реализован по [С.А.Дробов, С.И.Бычков Радиопередающие устройства // Сов. Радио, М.1968 г., стр.240-277]. В качестве генератора опорных импульсов 5 может быть использован стандартный генератор Г5-28, 6 - формирователь может быть реализован по [В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев Электроника // М. Высшая школа, 1991, издание 2-е переработанное и дополненное, стр.489-585]. В качестве высокочастотных усилителей 7, 8 могут быть использованы усилители от стандартного генератора Г4-128. В качестве антенн 9, 10, 12 могут быть использованы антенны П6-33, Групповой параметрический рассеиватель 11 может быть изготовлен на основе патента RU 2108596 С1, Радиокомплекс розыска маркеров. В качестве высокочастотного усилителя 13 может быть использован стандартный малошумящий усилитель МАХ 2640. В качестве аналого-цифрового преобразователя 14 может быть использован, АЦП ZET 230. В качестве сигнального процессора 15 может быть использован сигнальный процессор TMS 320 С 2000. В качестве индикатора 16 может быть использован компьютер типа Pentium 4.As the generator of the sinusoidal signal 1, a standard generator G4-164 can be used. Doubler 2 can be made according to [S.A.Drobov, S.I. Bychkov Radio transmitting devices // Sov. Radio, M. 1968, pp. 117-123]. Phase modulator 3 can be implemented according to [S.A. Drobov, S.I. Bychkov Radio transmitting devices // Sov. Radio, M. 1968, pp. 299-335]. Amplitude modulator 4 can be implemented according to [S.A.Drobov, S.I. Bychkov Radio transmitting devices // Sov. Radio, M.1968, pp. 240-277]. As a generator of reference pulses 5, a standard generator G5-28 can be used, 6 - the driver can be implemented according to [V.G. Gusev, Yu.M. Gusev Electronics // M. Higher School, 1991, 2nd revised and supplemented, pp. 489-585]. As high-frequency amplifiers 7, 8, amplifiers from a standard generator G4-128 can be used. Antennas P6-33 can be used as antennas 9, 10, 12, Group parametric diffuser 11 can be made on the basis of patent RU 2108596 C1, Radio detection complex markers. As a high-frequency amplifier 13, a standard low-noise amplifier MAX 2640 can be used. As an analog-to-digital converter 14, an ZET 230 ADC can be used. As a signal processor 15, a TMS 320 C 2000 signal processor can be used. As an indicator 16, it can be used a computer such as Pentium 4.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет устранить пропуск цели из-за наличия нулей в диаграмме обратного нелинейного рассеяния при обнаружении группы размещенных определенным образом параметрических рассеивателей.Thus, the proposed technical solution allows to eliminate the missed target due to the presence of zeros in the backward nonlinear scattering diagram when a group of parametric scatterers placed in a certain way is detected.

Claims

A group parametric scatterer in the form of a group of parametric scatterers arranged in a specific way, characterized in that one or more parametric scatterers in the group of parametric scatterers differ from the others in that the pump signal intensity necessary for their excitation is lower than for the rest of the parametric scatterers from this groups.