Е.В. Богатырев1, Р.Г. Галеев2, В.Э. Иванов3, С.И. Кудинов4, В.Я. Носков5, О.А. Черных6

1,2 АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск, Россия)

1 Сибирский федеральный университет (г. Красноярск, Россия)

2 Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева
(г. Красноярск, Россия)

3–6 Уральский федеральный университет (г. Екатеринбург, Россия)

1,2 info@krtz.su, 3 v.e.ivanovekt@gmail.com, 4 kudinoffs@mail.ru, 5 v.y.noskov@urfu.ru, 6 r303las@mail.ru

Постановка проблемы. Методу асинхронного приема и обработки запросного сигнала свойственны недостатки, совокупность которых представляет проблему для дальнейшего развития систем радиозондирования атмосферы из-за необходимости решения одновременно ряда разнородных задач: расширения рабочего диапазона дальности в область малых расстояний (от десятков до порядка сотен метров), сужения рабочей полосы частот и расширения динамического диапазона по уровню сигнала запроса, а также необходимости повышения помехозащищенности автодинных приемопередатчиков (АПП) к воздействию активных помех и предотвращения несанкционированного доступа к получению метеоданных.

Цель. На основе предложенных технических решений и разработанной ранее математической модели показать возможности применения в системах радиозондирования атмосферы АПП, использующих синхронный режим приема запросного радиоимпульса РЛС на борту аэрологического радиозонда (АРЗ).

Результаты. Показано, что применение предложенных методов обеспечивает при сохранении функциональных возможностей известных приемоответчиков повышение устойчивости режима и надежности работы автодинного СВЧ-генератора в
широком диапазоне расстояний, от места пуска АРЗ до его предела по дальности, ограниченного энергетическим потенциалом системы и рельефом местности. Достигнуто расширение динамического диапазона по уровню сигнала запроса и решение задачи электромагнитной совместимости с другими системами. Установлено, что кодирования запросных радиосигналов способствует улучшению защищенности АПП АРЗ от воздействия хаотических импульсных помех и несанкционированного доступа, что также является достоинством предложенных методов.

Практическая значимость. Проведенные исследования показали, что внедрение предлагаемых методов и устройств в
существующие системы радиозондирования потребует лишь незначительных конструктивных изменений в РЛС, связанных с введением частотного детектора в приемник канала дальности и модулятора поднесущей для ее кодирования. Учитывая
широкую потребность АРЗ на сети радиолокационного зондирования атмосферы, предлагаемые АПП можно реализовать в интегральном исполнении с цифровой обработкой и формированием сигналов. При этом некоторое усложнение конструкции АПП не вызовет значительного потребления энергии бортового питания и не приведет к увеличению габаритов и массы АРЗ.

Богатырев Е.В., Галеев Р.Г., Иванов В.Э., Кудинов С.И., Носков В.Я., Черных О.А. Радиолокационное зондирование атмосферы с применением синхронных автодинных приемоответчиков // Успехи современной радиоэлектроники. 2024. T. 78. № 1. С. 32–44. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202401-04

1. Смирнов Г.Д., Горбачев В.П. Радиолокационные системы с активным ответом. М.: Воениздат. 1962.
2. Хахалин В.С. Современные радиозонды. М.: Госэнергоиздат. 1959.
3. А.с. SU115078. Передатчик-ответчик для радиозонда / Хахалин В.С., Васильев Б.В., Калачинский С.Ф. Опубл. 01.01.1958.
4. Иванов В.Э., Фридзон М.Б., Ессяк С.П. Радиозондирование атмосферы: Технические и метрологические аспекты разработки и применения радиозондовых измерительных средств / Под ред. В.Э. Иванова. Екатеринбург: УрО РАН. 2004. URL: http://hdl.handle.net/10995/122177
5. Иванов В.Э., Гусев А.В., Игнатков К.А. и др. Современное состояние и перспективы развития систем радиозондирования атмосферы в России // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 9. С. 3–49.
6. Носков В.Я., Иванов В.Э., Игнатков К.А., Кудинов С.И. Теоретические обоснования автодинного метода формирования ответного сигнала радиозонда по дальности // Материалы 22-й Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2012). Севастополь. 2012. С. 897–899.
7. Кудинов С.И., Иванов В.Э., Носков В.Я., Игнатков К.А. Экспериментальные исследования автодинного режима приемопередающего устройства радиозонда МРЗ-3МК // Материалы 22-й Междунар. Крымской конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2012). Севастополь. 2012. С. 900–902.
8. Патент RU2624993C1. Автодинный приемопередатчик системы радиозондирования атмосферы / Носков В.Я., Иванов В.Э., Игнатков К.А., Кудинов С.И., Гусев А.В. Опубл. 11.07.2017. Бюл. 20.
9. Носков В.Я., Иванов В.Э., Игнатков К.А., Кудинов С.И., Гусев А.В. Автодинный приемоответчик системы радиозондирования атмосферы // IV Всеросс. науч.-технич. конф. «Системы связи и радионавигации». Красноярск. 2017. С. 201–204.
10. Демьянченко А.Г. Синхронизация генераторов гармонических колебаний. М.: Энергия. 1976.
11. Носков В.Я., Иванов В.Э., Гусев А.В. и др. Применение автодинов в перспективных системах радиолокационного зондирования атмосферы // Ural Radio Engineering Journal. 2022. Т. 6. № 1. С. 11–53. DOI: 10.15826/urej.2022.6.1.001.
12. Полупроводниковые приборы в схемах СВЧ / Под ред. М. Хауса, Д. Моргана. М.: Мир. 1979.
13. Курокава К. Принудительная синхронизация твердотельных СВЧ-генераторов // ТИИЭР. 1973. Т. 61. № 10. С. 12–40.
14. Минаев М.И. Низкочастотный спектр автодинного преобразователя частоты // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1989. №. 7. С. 12–14.
15. Патент RU2786729С1. Способ и устройство синхронного приема и обработки запросного сигнала в автодинном приемопередатчике системы радиозондирования атмосферы / Носков В.Я., Галеев Р.Г., Богатырев Е.В., Иванов В.Э., Черных О.А. Опубл. 26.12.2022. Бюл. 36.
16. Радиотехнические устройства СВЧ на синхронизированных генераторах / Под ред. Н.Н. Фомина. М.: Радио и связь. 1991.
17. 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. Часть 11. Основы реализации автодинов // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 2. С. 5–33.
18. Защита от радиопомех / Под ред. М.В. Максимова. М.: Сов. радио. 1976.
19. Куприянов А.И., Сахаров А.В. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы. М.: Вузовская книга. 2007.
20. Патент RU2789416C1. Способ синхронного приема и обработки запросного сигнала в автодинном приемопередатчике системы радиозондирования атмосферы / Носков В.Я., Галеев Р.Г., Богатырев Е.В., Иванов В.Э., Черных О.А. Опубл. 02.02.2023. Бюл. 4.
21. Гоноровский И.С. Частотная модуляция и ее применения. М.: Связьиздат. 1948.
22. Галкин В.А. Цифровая мобильная радиосвязь. М.: Горячая линия – Телеком. 2007.