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

Рассмотрены варианты выполнения автодинных приемопередающих модулей СВЧ- и КВЧ-диапазонов на двухполюсных  активных элементах, их параметры, характеристики и функциональные возможности. 

Выполнен общий анализ эквивалентных схем цепей питания автодинных СВЧ-генераторов на двухполюсных активных элементах с вольт-амперной характеристикой N- или S-типа. По результатам анализа сформулированы условия для оптимальной регистрации автодинного сигнала. 

Приведено описание основных схемных решений устройств регистрации, нашедших широкое применение в автодинных системах на диодах Ганна и лавинно-пролетных диодах.

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 и миллиметрового 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. Носков В.Я., Смольский С.М., Игнатков К.А., Мишин Д.Я., Чупахин А.П. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 10. Основы анализа и расчета параметров автодинов с учетом шумов // Успехи современной радиоэлектроники. 2018. № 3. С. 18–52.
11. Komarov I.V., Smolskiy S.M. Fundamentals of short-range FM radar. Artech House, Norwood, MA, USA. 2003.
12. Комаров И.В., Смольский С.М. Основы теории радиолокационных систем с непрерывным излучением частотномодулированных колебаний. М.: Горячая линия. Телеком. 2010. 
13. Закарлюк Н.М., Носков В.Я., Смольский С.М. Автодинные датчики для железнодорожных переездов // Материалы XX Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2010). Севастополь: Вебер. 2010. Т. 2. С. 1072–1076. 
14. Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В. Физика полупроводниковых радиочастотных и оптических автодинов. Саратов: Изд-во СГУ. 2003.
15. Закарлюк Н.М., Носков В.Я., Смольский С.М. Бортовые автодинные датчики скорости для аэробаллистических испытаний // Материалы XX Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2010). Севастополь: Вебер. 2010. Т. 2. С. 1065–1068. 
16. Alidoost S.A., Sadeghzade R., Fatemi R. Autodyne system with a single antenna // 11th International Radar Symposium (IRS-2010). Vilnius, Lithuania. 2010. V. 2. P. 406–409.
17. 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.
18. 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.
19. 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 XV Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2005). Севастополь: Вебер. 2005. С. 831–833.
20. Болознев В.В., Мирсаитов Ф.Н., Носков В.Я. Сигнальные и шумовые характеристики автодинов в решении задач вибродиагностики газотурбинных двигателей // Материалы XXIV Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2014). Севастополь: Вебер. 2014. Т. 2. С. 1019–1022.
21. Носков В.Я., Игнатков К.А., Смольский С.М. Нелинейные искажения сигналов в стабилизированных автодинных СВЧ  генераторах // Приборы и техника СВЧ. 2011. № 1. С. 31–39. 
22. 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.
23. 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. 
24. Nagano S., Akaiwa Y. Behavior of Gunn diode oscillator with a moving reflector as a self-excited mixer and a load variation detector // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1971. V. 19. № 12. P. 906–910.
25. 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.
26. Носков В.Я., Игнатков К.А., Чупахин А.П. Принципы построения автодинных приемопередатчиков // Материалы XXVII Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2017). Севастополь. 2017. Т. 6. С. 1382–1388.
27. Takayama Y. Doppler signal detection with negative resistance diode oscillators // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1973. V. МТT-21. № 2. Р. 89–94.
28. Gupta M-S., Lomax R.J., Haddad G.I. Noise consideration in self-mixing IMPATT-diode oscillators for short-range Doppler radar applications // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1974. V. 22. № 1. P. 37–43. 
29. Nygren T., Sjolund A. Sensitivity of Doppler radar with self-detecting diode oscillators // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1974. V. 22. № 5. P. 494–498.
30. Носков В.Я., Игнатков К.А., Смольский С.М. Зависимость автодинных характеристик от внутренних параметров СВЧ генераторов // Радиотехника. 2012. № 6. С. 24–42.
31. 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.
32. 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.
33. Носков В.Я., Игнатков К.А. Особенности шумовых характеристик автодинов при сильной внешней обратной связи // Изв. вузов. Физика. 2013. Т. 56. № 12. С. 112–124.
34. 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. 
35. Носков В.Я., Игнатков К.А. Динамические особенности автодинных сигналов // Изв. вузов. Физика. 2013. Т. 56. № 4. С. 56–64.
36. Носков В.Я. Об энергетическом потенциале автодинов // Материалы XXIV Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2014). Севастополь: Вебер. 2014. С. 1029–1030.
37. 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.
38. Касаткин Л.В., Чайка В.Е. Полупроводниковые устройства диапазона миллиметровых волн. Севастополь: Вебер. 2006. 
39. 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.
40. Skolnik M.I. Radar Handbook. New York: McGraw-Hill Companies. 2008.
41. Lazarus M.J., Pantoja F.P., Somekh M., Novak S., Margison S. Nеw direction-of-motion Doppler detector // Electronics Letters. 1980. V. 16. № 25. P. 953–954.
42. Воторопин С.Д., Донсков С.В. Носков В.Я., Смольский С.М. Анализ автодинного сигнала от распределенного отражающего объекта // Материалы XVII Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2007). Севастополь: Вебер. 2007. С. 744–747.
43. Носков В.Я. Автодинный датчик с обратной связью по частоте // Радиопромышленность. 1993. № 7-9. С. 41–43.
44. Царапкин Д.П. Генераторы СВЧ на диодах Ганна. М.: Радио и связь. 1982.
45. Бузыкин В.Т., Носков В.Я. Автодины. Области применения и перспективы развития // Радиотехнические системы миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Харьков: Институт радиофизики и электроники АН Украины. 1991. С. 38–47. 
46. Авт. свид. 1775696 (CCCР). Автодинный радиолокатор / Бузыкин В.Т., Воторопин С.Д., Носков В.Я. Приор. 14.01.1991. Опубл. БИ № 42–92.
47. Воторопин С.Д., Носков В.Я. Автодинный радиолокатор с определением направления движения отражающих объектов // Материалы XVI Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2017). Севастополь: Вебер. 2006. С. 888–890. 
48. Патент 4980633 (США). Method and apparatus for measuring a vehicle’s own speed by the Doppler radar principle / Roskoni U. Приор. 25.12.1990.
49. Носков В.Я. Двухдиодный автодинный приемопередатчик // Приборы и техника эксперимента. 2015. № 4. С. 65–70.
50. 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.
51. 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.
52. 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.
53. Носков В.Я., Туманов Б.Н. Исследование цепей питания автодинов на полупроводниковых СВЧ генераторах // Радиофизика и исследование свойств вещества. Омск: ОГПИ. 1981. С. 76–89.
54. Носков В.Я. Регистрация автодинного сигнала в цепи питания СВЧ генераторов на полупроводниковых диодах // Радиопромышленность. 1993. № 5-6. С. 28–32.
55. Куликовский А.А. Устойчивость активных линеаризованных цепей с усилительными приборами нового типа. М.–Л.: Госэнергоиздат. 1962.
56. Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей. М.: Связь. 1972.
57. Brackett C.A. The elimination of tuning–induced burnout and bias-circuit oscillations in IMPATT oscillators // The Bell System Technical Journal. 1973. V. 52. № 3. P. 271–306. 
58. Патент 2033434 (Франция). Radar a effect Doppler a diodes a effect Gunn / Magarahack J.M., Delaplase O. Приор. 24.02.1969.
59. Патент 3852743 (США). Homodyne Doppler radar with increased target sensitivity / Gupta R.R. Приор. 18.09.1970.
60. Патент 3852743 (США). Range-detecting Doppler radar / Gupta R.R. Приор. 02.06.1970.
61. Костылев С.А., Гончаров В.В., Соколовский И.И., Челядин А.В. Полупроводники с объемной отрицательной проводимостью в СВЧ полях: Электронные процессы и функциональные возможности. Киев: Наукова думка. 1987.
62. Носков В.Я. Анализ автодинного эффекта в СВЧ генераторах с цепью автосмещения первого порядка // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. 1992. № 6. С. 24–30.
63. Смольский С.М. Оптимизация автодинного режима генераторов СВЧ с учетом условий устойчивости // Труды МЭИ. 1979. № 397. С. 69–73. 
64. Lazarus M.J., Silvertown A., Novak S. Fresnel-zone plate aids low-cost Doppler design // Microwaves. 1979. № 11. P. 78–80. 
65. Авт. свид. 1826073 (СССР). Автодинный генератор / Бузыкин В.Т., Закарлюк Н.М., Носков В.Я. Приор. 25.12.1990. Опубл. БИ № 25-93.
66. Иванов В.Э., Носков В.Я., Смольский С.М. Двухканальная радиоимпульсная СБРЛ на диоде Ганна // Материалы XIX Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2009). Севастополь: Вебер. 2009. С. 817–820.
67. Воторопин С.Д., Носков В.Я., Смольский С.М. Анализ автодинного эффекта радиоимпульсного генератора // Изв. вузов. Физика. 2008. Т. 51. № 3. С. 64–70.
68. Авт. свид. 1706303 (СССР). Радиолокационное устройство / Бузыкин В.Т., Веснин В.А., Красильников Ю.Л., Носков В.Я. Приор. 15.05.1988. Опубл. БИ № 2-91.
69. Носков В.Я. Анализ автодинного генератора с цепью автосмещения второго порядка // Электронная техника. Сер.: СВЧтехника. 1992. № 1. С. 8–10. 
70. Острейковский А.В. О повышении автодинной чувствительности генератора на диоде Ганна // Электродинамика и физика СВЧ. Днепропетровск: ДГУ. 1985. С. 6–8. 
71. Острейковский А.В. Особенности низкочастотной неустойчивости генераторов Ганна // Радиотехника. 1989. № 6. С. 19–22. 
72. Авт. свид. 1246859 (СССР). Способ настройки автодинного генератора на диоде Ганна / Барташевский Е.Л., Острейковский А.В., Привалов Е.Н., Хоменко В.И. Приор. 04.01.1984.
73. Бородовский П.А., Булдыгин А.Ф., Уткин К.К. Автодинный смеситель на диоде Ганна // Известия ВУЗов. Сер.: Радиоэлектроника. 1974. № 12. С. 82–84. 
74. Пейтон А.Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.: БИНОМ. 1994.
75. Патент 4117464 (США). Microwave motion-detection apparatus employing a Gunn oscillator in a self-detecting mode / Lutz E.B. Приор. 11.11.1976.
76. Носков В.Я., Смольский С.М. Схемы регистрации автодинного сигнала генераторов на диодах Ганна // Материалы XIX Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2009). Севастополь: Вебер. 2009. С. 809–812. 
77. Воторопин С.Д, Носков В.Я., Смольский С.М. Анализ температурных характеристик автодинных генераторов на диодах Ганна // Материалы XVIII Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2008). Севастополь: Вебер. 2008. С.105–108.
78. Воторопин С.Д., Носков В.Я. Приемопередающие модули на слаботочных диодах Ганна для автодинных систем // Электронная техника. Сер.: СВЧ-техника. 1993. № 4. С. 70–72. 
79. Закарлюк Н.М., Носков В.Я. Универсальный источник тока для лавинно-пролетных диодов // Приборы и техника эксперимента. 1985. № 1. С.132–133.
80. Титов А.А., Пушкарев В.П., Пелявин Д.Ю., Шухлов И.В. Импульсный сверхвысокочастотный генератор для систем ближней радиолокации и радионавигации // Приборы и техника эксперимента. 2011. № 5. С. 111–114.