Н.А. Кушнерев1, Э.С. Назарова2, М.В. Родин3

1 АО «Концерн «Вега» (Москва, Россия)

2,3 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Радиолокационные системы (РЛС) были, есть и останутся в обозримом будущем важнейшим источником оперативной информации о состоянии объектов и событиях в окружающем пространстве в составе комплексов дистанционного мониторинга. Однако формирование огибающей зондирующих сигналов в полупроводниковых передающих трактах импульсных РЛС неизбежно сопровождается амплитудными искажениями, обусловленными как снижением энергетического потенциала РЛС, так и деградацией формы отклика устройства сжатия на приемной стороне, что ведет к снижению информативности РЛС.

Цель. Рассмотреть основные сведения о формировании огибающей зондирующих сигналов в импульсных РЛС и причинах ее искажения, а также привести и проанализировать известные из научно-технической литературы методы уменьшения и компенсации амплитудных искажений зондирующих сигналов.

Результаты. Представлены основные сведения о формировании в современных импульсных РЛС огибающей зондирующих сигналов и указаны причины ее искажения. Описаны опубликованные в научно-технической литературе результаты анализа влияния искажения огибающей зондирующих сигналов с внутриимпульсной линейной и нелинейной частотной модуляцией на информативность РЛС, на основе их анализа сформулированы рекомендации по выбору допустимого спада плоской вершины зондирующих сигналов. Приведен краткий обзор известных методов, направленных на уменьшение и компенсацию
амплитудных искажений зондирующих сигналов.

Практическая значимость. Полученные результаты будут полезны для специалистов, разрабатывающих полупроводниковые передающие тракты импульсных РЛС, в частности, при обосновании требований к допустимому спаду плоской вершины зондирующих сигналов, а также при выборе методов уменьшения и компенсации их амплитудных искажений.

Кушнерев Н.А., Назарова Э.С., Родин М.В. Искажение огибающей зондирующих сигналов в импульсных РЛС // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. T. 76. № 6. С. 33–48. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202206-04

1. Верба В.С. Разработка перспективных бортовых РЛС: возможности и ограничения // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2016. № 1. С. 6–20.
2. Bil R., Brandfass M., Pieter van Bezouwen J. Future technological challenges for high performance radars // 19th International Radar Symposium. 2018. P. 1–10.
3. Трухачев А.А. Радиолокационные сигналы и их применение. М.: Воениздат, 2005.
4. Brown A. Active Electronically scanned arrays: fundamentals and applications. NY: Wiley-IEEE Press. 2022.
5. Кириенко В.П. Регулируемые преобразователи систем импульсного электропитания. Нижний Новгород: НГТУ. 2008.
6. Сушкова Н.С. Построение системы электропитания для современных и перспективных многоэлементных АФАР // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2015. № 4. С. 39–43.
7. Shao K., Wang C., Xiao H. Structure design of a array power supply for phased-array radar // Mach. Electron. 2015. № 4. P. 18–22.
8. Королев А.В., Кушнерев Н.А., Родин М.В. Об электропитании выходных усилительных каскадов приемо-передающих модулей импульсных РЛС с АФАР // Электропитание. 2016. № 2. С. 33–41.
9. Ding K., Wu F., Li S. et al. Design and research on a power distribution system for airborne radar // The Journal of Engineering. 2019. V. 2019. № 16. P. 1528–1531.
10. DiFranco J., Rubin W. Analysis of signal processing distortion in radar systems // IRE Transactions on Military Electronics. 1962. V. MIL-6. P. 219–227.
11. Nitzberg R. Effect of particular gain changes upon LFM sidelobes // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 1974. V. AES-10. № 6. P. 870–872.
12. Wong K., Ricciardi G. Characterization of amplitude modulation bias coupling for solid-state high-power amplifiers // 2013 IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology. 2013. P. 64–68.
13. Eustice D., Baylis C., Cohen L. et al. Effects of power amplifier nonlinearities on the radar ambiguity function // IEEE Radar Conference. 2015. P. 1725–1729.
14. Leifer M., Haupt R. Power amplifier and power supply distortion of pulse compression radar chirps // 2016 IEEE Radar Conference. 2016. P. 1–4.
15. Хватов С.В., Ваняев В.В., Стрелков В.Ф. Электромагнитные процессы в системе питания передающих устройств РЛС // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2011. № 3. С. 32–37.
16. Кушнерев Н.А. Устройство электропитания импульсного твердотельного передатчика с высокими удельными показателями // Радиотехника. 2009. № 5. С. 75–78.
17. Wei W., Jensen O., Mikkelsen J. Self-heating and memory effects in RF power amplifiers explained through electro-thermal modeling // 2013 NORCHIP. 2013. P. 1–4.
18. Емельянов Б.В. Исследование амплитудно-фазовой стабильности биполярных импульсных СВЧ транзисторов, работающих в оконечных усилительных каскадах РЛС // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. 2019. № 3 (254). C. 19–28.
19. Королев А.В., Коршиков Я.В., Птицина С.Е. Унификация схемотехнических решений в усилителях мощности ДМВ диапазона // Сб. трудов XV Междунар. науч.-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». 2009. Т. 2. С. 1128–1135.
20. Tua C., Pratt T., Zaghloul A. A study of interpulse instability in gallium nitride power amplifiers in multifunction radars // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2016. V. 64. № 11. P. 3732–3747.
21. Беседа А.Л., Зубков М.В. Сигналы с нелинейной частотной модуляцией, имеющие низкий уровень боковых лепестков автокорреляционной функции // Вопросы радиоэлектроники. 2008. № 2. С. 101–112.
22. Kang M., Kim B., Kim H. et al. A study on pulsed-LFM and pulsed-NLFM waveforms for radar systems // 2019 International Conference on Information and Communication Technology Convergence. 2019. P. 983–985.
23. Соловьева Е.Б. Методы линеаризации характеристик усилителей мощности // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2015. № 9. С. 41–47.
24. Тихонов В.Ю., Шинаков Ю.С. Компенсация искажений в нелинейных инерционных устройствах // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. 2018. № 1. С. 141–146.
25. Богданов А.В., Кащенко И.Е. Результаты экспериментального исследования линеаризации радиопередающего тракта // Успехи современной радиоэлектроники. 2014. № 11. С. 38–42.
26. Тушнов П.А., Бердыев В.С., Топчиев С.А. Технология управления выходной мощностью приемопередающих модулей как средство оптимизации энергетических характеристик активных фазированных антенных решеток // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 10. С. 30–41.
27. Yousefzadeh V., Wang N., Popovic Z., Maksimovic D. Digitally controlled DC/DC converter for an RF power amplifier // IEEE Transactions on Power Electronics. 2006. V. 21. № 1. P. 164–172.
28. Королев А.В., Кушнерев Н.А., Костючик Д.А., Родин М.В. Опыт разработки мощного передающего модуля АФАР P-диапазона с динамическим управлением напряжением питания для БРЛС // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 5. С. 43–49.
29. Королев А.В., Кушнерев Н.А., Костючик Д.А., Родин М.В. Передающий модуль АФАР UHF-диапазона // Антенны. 2016. № 2. С. 26–31.