Экспериментальная оптимизация энергетических характеристик георадара с непрерывным линейно-частотно-модулированным излучением

In recent years, research has been actively carried out aimed at developing the concept of construction and ways of technical implementation of ground penetrating radars with continuous wave linear-frequency-modulated (LFM) radiation. The key prerequisites for the creation of such systems are the complex consideration of the operating conditions of the radio channel in the near field, including the features associated with multichannel leakage of the probing signal components into the reception path, the presence of multipath reflections from the covering surface, the variable speed of the electromagnetic wave, and the provision of linear processing of a continuous group broadband radio signal with large dynamic range. The paper proposes and describes a scheme of a laboratory stand for LFM GPR research and optimization of the energy characteristics in modes with critical levels of reflections. The results of experiments on the analysis and optimization of the parameters of the end-to-end transfer characteristic of the radio channel are presented. Response studies were performed for two types of antennas at different suspension heights. The responses of the system to an increase in the durtion of the probing pulse and a change in the type of window function were evaluated. An empirical dependence of signal losses during propagation in radio channels of LFM GPR has been established. The conducted studies will improve the energy characteristics of ground penetrating radars with continuous LFM radiation by increasing the detection efficiency of shallow and near-surface objects.В последние годы активно проводятся исследования, направленные на развитие концепции построения и путей технической реализации георадаров с непрерывным линейно-частотно-модулированным (ЛЧМ) излучением. Ключевыми предпосылками создания таких систем являются комплексный учет условий работы радиоканала в ближней зоне, включая особенности, связанные с многоканальным просачиванием компонент зондирующего сигнала в тракт приема, наличием многолучевых отражений от укрывающей поверхности, переменной скоростью электромагнитной волны, и обеспечение линейной обработки непрерывного группового широкополосного радиосигнала с большим динамическим диапазоном. Предложена и описана схема лабораторного стенда, предназначенного для исследования и оптимизации энергетических характеристик георадаров с непрерывным ЛЧМ-излучением в режимах с критическими уровнями отражений. Представлены результаты экспериментов по анализу и оптимизации параметров сквозной передаточной характеристики радиоканала. Выполнены исследования откликов для двух типов антенн на разных высотах подвеса. Проведена оценка реакций системы на увеличение длительности зондирующего импульса и изменение типа оконной функции. Установлена эмпирическая зависимость потерь сигнала при распространении в радиоканалах георадаров с непрерывным ЛЧМ-излучением. Выполненные исследования позволят усовершенствовать энергетические характеристики георадаров с непрерывным ЛЧМ-излучением, повысив эффективность обнаружения малозаглубленных и приповерхностных объектов

ПОРТАТИВНЫЙ ЛЧМ РАДАР ПОДПОВЕРХНОСТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

The results of the design of a portable FMCW ground penetrating radar is considered. The results of experimental studies of the device are presented.В статье рассматриваются вопросы проектирования портативного радара с широкополосным непрерывным линейно-частотно-модулированным излучением для подповерхностного зондирования заглубленных объектов. Приводятся описание конструктивного построения и результаты лабораторных исследований разработанного устройства

ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР МЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА НА СПИРАЛЬНЫХ РЕЗОНАТОРАХ

The results of the development and experimental verification of the bandpass helical resonator filter in the VHF range, made in the original design concept with improved manufacturability are presented.Представлены результаты разработки, моделирования и экспериментальной проверки полосового фильтра метрового диапазона на спиральных резонаторах, реализованного в оригинальном конструктивном исполнении с улучшенной технологичностью

Адаптивный широкополосный малошумящий усилитель радиочастоты

Adaptive broadband low-noise radio frequency amplifiers (ABLNRFA) are widely used in the construction of systems for protecting radio receiving paths from nonlinear damage in a non-stationary electromagnetic environment (EME). One of the promising focus areas on the creation of ABLNRFA is the development of devices in the class of circuits with switched networks. The creation of such devices has certain features, since, along with the need to ensure a low noise figure and digital control of the regulation characteristic, it is required to provide high linearity and a large dynamic range (DR) of the device. This paper presents the results of the logical-heuristic synthesis of ABLNRFA with an adaptively adjustable transducer gain, which changes due to switching of transformer feedback circuits. In order to check the functional and technical characteristics of the synthesized ABLNRFA and optimize its parameters, a model was developed and studied in the ADS environment. The proposed ABLNRFA technical solution provides a discrete (23, 14, 10 and 5 dB) wideband change in the transmission coefficient, while the DR for third-order intermodulation in terms of a 1 MHz band is 83, 92, 98 and 104 dB, respectively. A step change in the transducer gain in the circuit of the lossless feedback circuit developed by ABLNRFA avoids the accumulation of additional noise in the structure and provides a low-noise figure that does not exceed 1 dB. The technical characteristics of ABLNRFA allow one to adaptively increase the overload capacity of the radio receiving path with a proportional expansion of its DR in the conditions of non-stationary EME, and thus increase the efficiency of the level protection system against nonlinear damage to the receiving paths of radio communication, radar and radio navigation.Адаптивные широкополосные малошумящие усилители радиочастоты (АШМУР) находят широкое применение при построении систем защиты радиоприемных трактов от нелинейного поражения в условиях нестационарной электромагнитной обстановки (ЭМО). Одним из перспективных направлений работ по созданию АШМУР является разработка устройств в классе схем с переключаемыми цепями. Создание таких устройств имеет определенные особенности, поскольку, наряду с необходимостью обеспечения малого коэффициента шума и цифрового управления регулировочной характеристикой, требуется обеспечить высокую линейность и большой динамический диапазон (ДД) устройства. В настоящей работе представлены результаты логико-эвристического синтеза АШМУР с адаптивно регулируемым коэффициентом передачи, который изменяется за счет переключения цепей трансформаторной обратной связи. С целью проверки функциональных и технических характеристик синтезированного АШМУР и оптимизации его параметров разработана и исследована модель в программной среде ADS. Предложенное техническое решение АШМУР обеспечивает дискретное (23, 14, 10 и 5 дБ) широкополосное изменение коэффициента передачи, при этом ДД по интермодуляции третьего порядка в пересчете к полосе 1 МГц составляет соответственно 83, 92, 98 и 104 дБ. Ступенчатое изменение коэффициента передачи в цепи трансформаторной отрицательной обратной связи разработанного АШМУР позволяет избежать накопления дополнительных шумов в структуре и обеспечивает низкий коэффициент шума, который не превышает 1 дБ. Технические характеристики АШМУР позволяют адаптивно наращивать перегрузочную способность радиоприемного тракта с пропорциональным расширением его ДД в условиях нестационарной ЭМО и таким образом обеспечить повышение эффективности системы уровневой защиты от нелинейного поражения приемных трактов средств радиосвязи, радиолокации и радионавигации

УСИЛИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ АКТИВНОЙ АНТЕННЫ ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ NAVSTAR И ГЛОНАСС

The result of development and laboratory testing low noise amplifier module for the receiving antenna of satellite navigation systems NAVSTAR / GLONASS with powered from the RF cable is described.Приведены результаты разработки и лабораторных испытаний технологичного малошумящего транзисторного усилительного модуля с питанием по радиочастотному кабелю для активной приемной антенны спутниковых систем навигации NAVSTAR и ГЛОНАСС

Самоходный подповерхностный радиолокационный обнаружитель малозаглубленных объектов

Portable, mobile and mobile subsurface radar detectors are in high needed for localizing inhomogeneities and hidden defects in monitoring the condition of road surfaces, studying the upper layer of the earth's surface during humanitarian demining and identifying caches. Despite the presence of a number of specialized devices, the problem of ensuring reliable operational detection of near-surface and shallow objects has not been fully resolved. One of the promising directions in the development of a subsurface radar detector with an increased efficiency of object detection when deepening up to 1,5 ... 2 λ is associated with the use of a continuous ultra-wideband FMCW signal and optimization of the structural design of the system, which ensures the maintenance of a given height of rise of the antenna unit above the studied environment with its high mobility. The article presents the results of the development of a self-propelled subsurface radar detector with a continuous probing signal, including the substantiation of the technical appearance of the device, the development of a concept layout and the results of experimental studies. The device is made on a four-wheeled automated platform with an adjustable console on which the antenna unit moves. With the forward movement of the platform, a sequential radar survey of the upper soil layer is performed, the results of which in the form of a surface projection of the normalized power of depth portraits are displayed on the monitor screen. The conducted field tests of the device showed reliable detection of near- and subsurface objects made of dielectric and metallic materials.Портативные, подвижные и мобильные подповерхностные радиолокационные обнаружители высоко востребованы для локализации неоднородностей и скрытых дефектов при мониторинге состояния дорожных покрытий, исследовании верхнего слоя земной поверхности при гуманитарном разминировании и выявлении схронов. Несмотря на наличие ряда специализированных устройств, проблема обеспечения надежного оперативного обнаружения приповерхностных и малозаглубленных объектов до конца не решена. Одно из перспективных направлений разработки подповерхностного радиолокационного обнаружителя с повышенной эффективностью обнаружения объектов при заглублении до 1,5…2 λ связано с использованием непрерывного сверхширокополосного линейно- частотно-модулированного зондирующего сигнала и оптимизацией конструктивного построения системы, обеспечивающего поддержание заданной высоты подъема антенного блока над исследуемой средой при его высокой мобильности. В статье приведены результаты разработки самоходного подповерхностного радиолокационного обнаружителя с непрерывным зондирующим сигналом, включающие обоснование технического облика прибора, разработку концепт-макета и результаты экспериментальных исследований. Прибор выполнен на четырехколесной автоматизированной платформе с регулируемой консолью, на которой перемещается антенный блок. При поступательном движении платформы выполняется последовательный радиолокационный обзор верхнего слоя грунта, результаты которого в виде поверхностной проекции нормированной мощности глубинных портретов выводятся на экран монитора. Проведенные натурные испытания прибора показали надежное обнаружение при- и подповерхностных объектов, выполненных из диэлектрических и металлических материалов

ЛЧМ-РАДИОЛОКАТОР ПОДПОВЕРХНОСТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ С ПОВЫШЕННОЙ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ

The results of designee and research of ground penetration radar, using ultra wide band signals with line frequency modulation are investigated.Предложена структура ЛЧМ-радиолокатора подповерхностного зондирования с повышенной разрешающей способностью. Рассмотрена техническая реализация тракта формирования и обработки сверхширокополосных квазинепрерывных ЛЧМ-сигналов. Обсуждаются вопросы применения адаптивного спектрального анализа сигналов с использованием метода их «сверхразрешения»

АКТИВНАЯ АНТЕННА ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ GPS/ГЛОНАСС/EGNOS

The article describes the result of development and laboratory testing of the active antenna for receiving signals of satellite systems GPS/GLONASS/EGNOS with powered from the RF cable. The antenna element is designed on a ceramic substrate with high permittivity and reduced dimensions.Приведены результаты разработки и лабораторных испытаний технологичной активной антенны на керамической подложке с уменьшенными размерами и питанием по радиочастотному кабелю, обеспечивающей прием сигналов спутниковых систем GPS, ГЛОНАСС и EGNOS

Efficient optical-to-terahertz conversion in large-area InGaAs photo-Dember emitters with increased indium content

Optical-to-terahertz (THz) conversion of 800 nm femtosecond laser pulses in large-area bias-free InGaAs emitters based on photo-Dember (PD) and lateral photo-Dember (LPD) effects is experimentally investigated. We use metamorphic buffers to grow submicro-meter thick InxGa1-xAs layers with indium mole fractions x=0.37, 0.53, and 0.70 on a GaAs substrate. A strong enhancement of THz output energy with an increase of indium content is observed. On the surface of the sample providing the strongest emission (x=0.7), we have fabricated a 1.5 cm2 area of asymmetri-cally shaped metallic grating for LPD emission. This LPD emitter allows achieving high conversion efficiency of 0.24 . 10-3 and a broad generation band-width of up to 6 THz. We also demon-strate that there is no significant differ-rence in the conversion efficiency when operating at 1 and 200 kHz repetition rates. Our results show that large area LPD emitters give a convenient, competitive way to generate intense high-repetition-rate THz pulses