Журнал «Успехи современной радиоэлектроники» №3 за 2018 г.
Статья в номере:
Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов 1 и их применение . Часть 10. Основы анализа и расчета параметров автодинов с учетом шумов
Тип статьи: научная статья
УДК: 621.373.122; 621.396.967
Авторы:

В.Я. Носков – д.т.н., профессор, Уральский федеральный университет (УрФУ)

E-mail: noskov@oko-ek.ru

С.М. Смольский – д.т.н., профессор, Национальный исследовательский университет «МЭИ»;  зам. директора, Институт радиотехники и электроники МЭИ

E-mail: smolskiysm@mail.ru

К.А. Игнатков – к.т.н., доцент, Уральский федеральный университет (УрФУ)

E-mail: k.a.ignatkov@gmail.com

Д.Я. Мишин – аспирант, Уральский федеральный университет (УрФУ)

E-mail: zigievil@gmail.com

А.П. Чупахин – аспирант, Уральский федеральный университет (УрФУ) E-mail: ccaapp1992@gmail.com

 

В.Я. Носков – д.т.н., профессор, Уральский федеральный университет (УрФУ)

E-mail: noskov@oko-ek.ru

С.М. Смольский – д.т.н., профессор, Национальный исследовательский университет «МЭИ»;  зам. директора, Институт радиотехники и электроники МЭИ

E-mail: smolskiysm@mail.ru

К.А. Игнатков – к.т.н., доцент, Уральский федеральный университет (УрФУ)

E-mail: k.a.ignatkov@gmail.com

Д.Я. Мишин – аспирант, Уральский федеральный университет (УрФУ)

E-mail: zigievil@gmail.com

А.П. Чупахин – аспирант, Уральский федеральный университет (УрФУ) E-mail: ccaapp1992@gmail.com

 

Аннотация:

Получены общие соотношения для анализа сигнальных и флуктуационных параметров и характеристик автодинных генераторов, находящихся под воздействием собственного отраженного излучения от объекта локации. Представлены результаты анализа зависимости параметров и характеристик автодинов от режима работы генератора и от величины показателя «мягкости» импедансной характеристики активного элемента. Результаты экспериментальных исследований приведены для гибридно-интегрального модуля «Тигель-08М», выполненного на основе двухмезового диода Ганна.

Страницы: 18-52
Список источников
  1. Воторопин С.Д., Носков В.Я., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 1. Конструкторско-технологические достижения // Успехи современной радиоэлектроники. 2006. № 12. С.3–30. 
  2. Воторопин С.Д., Носков В.Я., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 2. Теоретические и экспериментальные исследования // Успехи современной радиоэлектроники. 2007. № 7. С. 3–33.
  3. Воторопин С.Д., Носков В.Я., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 3. Функциональные особенности автодинов // Успехи современной радиоэлектроники. 2007. № 11. С. 25–49.
  4. Воторопин С.Д., Носков В.Я., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 4. Исследования многочастотных автодинов // Успехи современной радиоэлектроники. 2008. № 5. С. 65–88. 
  5. Воторопин С.Д., Носков В.Я., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 5. Исследования автодинов с частотной модуляцией // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. № 3. С. 3–50. 
  6. Носков В.Я., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового имиллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 6. Исследования радиоимпульсных автодинов // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. № 6. С. 3–51. 
  7. Носков В.Я., Игнатков К.А., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 7. Динамика формирования автодинных и модуляционных характеристик // Успехи современной радиоэлектроники. 2013. № 6. С. 3–52.
  8. Носков В.Я., Игнатков К.А., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 8. Автодины со стабилизацией частоты внешним высокодобротным резонатором // Успехи современной радиоэлектроники. 2013. № 12. С. 3–42.
  9. Носков В.Я., Варавин А.В., Васильев А.C., Ермак Г.П., Закарлюк Н.М., Игнатков К.А., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 9. Радиолокационное применение автодинов // Успехи современной радиоэлектроники. 2016. № 3. С. 32–86.
  10. Малыкин Г.Б., Носков В.Я., Смольский С.М. У истоков автодинной тематики в СССР // Радиотехника. 2012. № 6. С. 20–24.
  11. Носков В.Я., Смольский С.М. Сто лет автодину: исторический очерк основных этапов и направлений развития автодинных систем // Радиотехника. 2013. № 8. С. 91–101.
  12. Komarov I.V., Smolskiy S.M. Fundamentals of Short–Range FM Radar. Artech House, Norwood, MA. USA 2003.
  13. Комаров И.В., Смольский С.М. Основы теории радиолокационных систем с непрерывным излучением частотномодулированных колебаний. М.: Горячая линия. Телеком. 2010.
  14. Закарлюк Н.М., Носков В.Я., Смольский С.М. Автодинные датчики для железнодорожных переездов // 20-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2010). Севастополь: Вебер. 2010. Т. 2. С. 1072–1076.
  15. Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В. Физика полупроводниковых радиочастотных и оптических автодинов. Саратов: Изд-во СГУ. 2003.
  16. Закарлюк Н.М., Носков В.Я., Смольский С.М. Бортовые автодинные датчики скорости для аэробаллистических испытаний // Материалы 20-й Междунар. Крымск. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2010). Севастополь: Вебер. 2010. Т. 2. С. 1065–1068. 
  17. Alidoost S.A., Sadeghzade R., Fatemi R. Autodyne System with a Single Antenna // 11th International Radar Symposium (IRS2010). Vilnius, Lithuania. 2010. V. 2. P. 406–409.
  18. Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В., Постельга А.Э. Сверхвысокочастотный автодинный измеритель параметров вибраций // Приборы и техника эксперимента. 2004. № 5. С. 130–134.
  19. Усанов Д.А., Постельга А.Э. Восстановление сложного движения участка тела человека по сигналу радиоволнового автодина // Медицинская техника. 2011. Т. 45. № 1. С. 8–10.
  20. Лушев В.П., Воторопин С.Д., Дерябин Ю.Н., Журинов Ю.Б., Потапов М.Г. Автодинные СВЧ датчики перемещения для измерения скорости горения высокоэнергетических композиционных материалов // Материалы 15-й Междунар. Крымск. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2010). Севастополь: Вебер. 2005. С. 831–833.
  21. Болознев В.В., Мирсаитов Ф.Н., Носков В.Я. Сигнальные и шумовые характеристики автодинов в решении задач вибродиагностики газотурбинных двигателей // Материалы 24-й Междунар. Крымск. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2014). Севастополь: Вебер. 2014. Т. 2. С. 1019–1022.
  22. Носков В.Я. Двухдиодный автодинный приемопередатчик // Приборы и техника эксперимента. 2015. № 4. С. 65–70.
  23. Носков В.Я., Игнатков К.А., Чупахин А.П. Двухдиодный автодин в системах радиоволнового контроля динамических процессов // Датчики и системы. 2016. № 6 (204). С. 31–37.
  24. Носков В.Я., Игнатков К.А., Чупахин А.П. Применение двухдиодных автодинов в устройствах радиоволнового контроля размеров изделий // Измерительная техника. 2016. № 7. С. 24–28.
  25. Игнатков К.А., Чупахин А.П. Параметры стационарного режима автодинного генератора // Материалы 25-й Междунар. Крымск. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2015). Севастополь: Вебер. 2015. Т. 2. С. 975–976. 
  26. Игнатков К.А., Чупахин А.П. Влияние режима работы генератора на коэффициенты передачи автодинного отклика // Материалы 25-й Междунар. Крымск. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2015). Севастополь: Вебер, 2015. Т. 2. С. 995–996. 
  27. Игнатков К.А., Мишин Д.Я. Параметры быстродействия автодинных преобразователей частоты миллиметрового диапазона длин волн // Материалы 26-й Междунар. Крымск. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2016). Москва; Минск; Севастополь. 2016. Т. 10. С. 2194–2200. 
  28. Носков В.Я. Игнатков К.А., Смольский С.М., Чупахин А.П. Зависимость автодинных характеристик от режима работы генератора // Материалы 25-й Междунар. Крымск. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2015). Севастополь: Вебер. 2015. Т. 2. С. 992–994.
  29. Noskov V.Ya., Ignatkov K.A., Chupahin A.P., Ermak G.P., Vasiliev A.S. Calculation of Autodyne Radar Noise Parameters // 9-th International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW'16). Kharkov, Ukraine. 2016. E-26. P. 1–4.
  30. Noskov V.Ya., Mishin D.Ya., Vasiliev A.S., Ermak G.P. Dependence of Processing Speed on the Autodyne Operation Mode // 9-th International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter, and Submillimeter Waves (MSMW'16). Kharkov, Ukraine. 2016. E-27. P. 1–4.
  31. Noskov V.Ya., Ignatkov K.A., Chupahin A.P., Ermak G.P., Fateev A.V., Varavin A.V. The Experimental Studies of the 8-mm Gunn Diode Autodynes // 9-th International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW'16). Kharkov, Ukraine. 2016. E-8. P. 1–2.
  32. Носков В.Я. С.М., Чупахин А.П. Влияние вида импедансной характеристики активного элемента автодина на его передаточные функции // Материалы 26-й Междунар. Крымск. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2016). Москва; Минск; Севастополь. 2016. Т. 10. С. 2180–2186.
  33. Noskov V.Ya., Vasiliev A.S., Ermak G.P., Ignatkov K.A., Chupahin A.P. Parameters’ Calculation of Autodyne Sensors Taking into Account the Noise of the Power Source // Telecommunication and Radio Engineering. 2016. V. 75. № 5. P. 441–454.
  34. Noskov V.Ya., Ignatkov K.A., Chupahin A.P. Features of Autodynes Taking into Consideration the Noise of a Power Supply // 13-th International scientific-technical conference on actual problems of electronic instrument engineering APEIE-2016. Novosibirsk. 2016. V. 1. Part 1. P. 492–496.
  35. Носков В.Я. Чупахин А.П. Влияние вида нелинейности активного элемента автодина на его шумовые параметры // Материалы 26-й Междунар. Крымск. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2016). Москва; Минск; Севастополь. 2016. Т. 10. С. 2187–2193.
  36. Носков В.Я., Игнатков К.А., Чупахин А.П. Расчет радиолокационных параметров автодина с учетом шумов источника питания // Радиовысотометрия-2016: Сб. трудов V ВНТК. Екатеринбург: Форт Диалог-Исеть. 2016. С. 249–254.
  37. Носков В.Я., Иванов В.Э., Гусев А.В., Кудинов С.И., Мишин Д.Я. Динамика автодинного приемоответчика в режиме биений при радиолокационном зондировании атмосферы // Радиовысотометрия-2016: Сб. трудов V ВНТК. Екатеринбург: Форт Диалог-Исеть, 2016. С. 259–264.
  38. Носков В.Я., Иванов В.Э., Гусев А.В., Кудинов С.И. Расчет чувствительности автодинного приемоответчика аэрологической РЛС в режиме приема запросных сигналов // Радиовысотометрия-2016: Сб. трудов V ВНТК. Екатеринбург: Форт ДиалогИсеть. 2016. С. 270–275. 
  39. Noskov V.Ya., Ignatkov K.A., Mishin D.Ya., Smolskiy S.M., Chupahin A.P. Signal and Noise Parameters of Autodynes with the Soft Impedance Characteristic of the Active Element (review) // Infocommunications and Radio Technologies. 2016. V. 1. № 1. P. 29–47.
  40. Noskov V.Ya., Vasiliev A.S., Ermak G.P., Ignatkov K.A. Mishin D.Ya., Smolskiy S.M., Chupahin A.P. Output, Signal and Noise Parameters of Autodynes with a Rigid Conductance Characteristic of an Active Element // Telecommunication and Radio Engineering. 2016, V. 75. № 20. P. 1857–1873.
  41. Ermak G.P., Vasiliev A.S., Noskov V.Ya., Ignatkov K.A., Chupahin A.P., Smolskiy S.M. Influence of the Autodyne Oscillator Coupling Degree with an Antenna Upon its Transfer and Noise Characteristics. XI International Conference on Antenna Theory and Techniques (ICATT). Kyiv, Ukraine. 2017. P. 348–353.
  42. Noskov V.Ya., Ivanov V.E., Ignatkov K.A., Kudinov S.I., Chupahin A.P., Smolskiy S.M. Influence of Coupling Between an Oscillator and an Antenna on Autodyne Transponder Features in the Frequency Locking Mode. The International Scientific Conference «Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves, RSEMW-2017». Gelendzhik, Russia. AHFD-3-8. P. 1–4.
  43. Носков В.Я., Смольский С.М. Регистрация автодинного сигнала в цепи питания генераторов на полупроводниковых диодах СВЧ. (Обзор) // Техника и приборы СВЧ. 2009. № 1. С. 14–26.
  44. Kotani M., Mitsui S., Shirahata K. Load-Variation Detector Characteristics of a Detector-Diode Loaded Gunn Oscillator // Electronics and Communications in Japan. 1975. V. 58-B, № 5. Р. 60–66.
  45. Kurokava K. Injection Locking of Microwave Solid-State Oscillators // Proceedings of the IEEE, 1973. V. 61. № 10. P. 1386–1410.
  46. Носков В.Я., Игнатков К.А., Смольский С.М. Зависимость автодинных характеристик от внутренних параметров СВЧ генераторов // Радиотехника. 2012. № 6. С. 24–42.
  47. Noskov V.Ya., Ignatkov K.A., Smolskiy S.M. Determination of Autodyne Oscillator Parameters by the Beating Metod // Telecommunication Sciences. 2012. V. 3. № 1. P. 35–45.
  48. Noskov V.Ya., Ignatkov K.A. Dynamic Autodyne and Modulation Characteristics of Microwave Oscillators // Telecommunication and Radio Engineering. 2013. V. 72. № 10. P. 919–934.
  49. Носков В.Я., Игнатков К.А. Особенности шумовых характеристик автодинов при сильной внешней обратной связи //  Известия вузов. Физика. 2013. Т. 56. № 12. С. 112–124.
  50. Носков В.Я., Игнатков К.А. О применимости квазистатического метода анализа автодинных систем // Известия ВУЗов.  Радиоэлектроника. 2014. Т. 57. № 3. С. 44–56.
  51. Noskov V.Ya., Ignatkov K.A. Autodyne signals in case of random delay time of the reflected radiation // Telecommunication and Radio Engineering. 2013. V. 72. № 16. P. 1521–1536.
  52. Носков В.Я., Игнатков К.А. Динамические особенности автодинных сигналов // Известия ВУЗов. Физика. 2013. Т. 56. № 4. С. 56–64.
  53. Noskov V.Ya., Ermak G.P. Signal and Fluctuation Characteristics of Autodyne Vibration and Displacement Meters // Telecommunication and Radio Engineering. 2014. V. 73. № 19. P. 1727–1743.
  54. Малахов А.Н. Флуктуации в автоколебательных системах. М.: Наука. 1968.
  55. Шаповалов А.С. Исследование флуктуаций сигнала полупроводникового СВЧ генератора // Вопросы электроники СВЧ. Саратов: Изд-во СГУ. 1986. № 14. С. 15–22. 
  56. Касаткин Л.В., Чайка В.Е. Полупроводниковые устройства диапазона миллиметровых волн. Севастополь: Вебер. 2006. 
  57. Sweet A.A. A General Analysis of Noise Gunn Oscillators // Proc. of the IEEE. 1972. V. 60. № 8. P. 999–1000.
  58. Gupta M-S., Lomax R.J., Haddad G.I. Noise Consideration in Self-Mixing IMPATT-Diode Oscillators for Short-Range Doppler Radar Applications // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1974. V. 22. № 1. P. 37–43. 
  59. Nygren T., Sjolund A. Sensitivity of Doppler Radar with Self-Detecting Diode Oscillators // IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 1974. V. 22. № 5. P. 494–498.
  60. Носков В.Я. Об энергетическом потенциале автодинов // Материалы 24-й Междунар. Крымск. конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2014). Севастополь: Вебер, 2014. Т. 2. С. 1029–1030.
  61. Носков В.Я., Игнатков К.А. Шумовые характеристики автодинов со стабилизацией частоты внешним высокодобротным резонатором // Радиотехника и электроника. 2016. Т. 61. № 9. С. 905–918.
  62. Андреев В.С. Влияние нелинейных свойств прибора с отрицательным сопротивлением на мощность генерируемых колебаний // Радиотехника. 1982. № 8. С. 43–44. 
  63. Носков В.Я., Игнатков К.А. Динамика формирования автодинного отклика СВЧ генераторов // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2013. Т. 56. № 5. С. 21–41.
  64. Бузыкин В.Т., Носков В.Я. Автодинные характеристики СВЧ генераторов на полупроводниковых диодах // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. 1992. № 7 (451). С. 9–14.
  65. Бузыкин В.Т., Носков В.Я. Автодины. Области применения и перспективы развития // Сб. науч. трудов «Радиотехнические системы миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов». Харьков: ИРЭ АН Украины. 1991. С. 38–47.

 

Дата поступления: 20 июля 2017 г.