Е.В. Богатырев1, Д.С. Вишняков2, К.А. Игнатков3, О.А. Кувшинов4, В.Я. Носков5

1 АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск, Россия)
1 Сибирский федеральный университет (г. Красноярск, Россия)
2-5 Уральский федеральный университет (г. Екатеринбург, Россия)
1 bogatyrev-sfu@mail.ru; ²daniil.vishniakov.ru@gmail.com; 3 k.a.ignatkov@urfu.ru; 4 o.a.kuvshinov@urfu.ru; 5 v.y.noskov@urfu.ru

Постановка проблемы. В системах ближней радиолокации (СБРЛ) в качестве простейшего приемопередающего устройства широко используются автодинные генераторы (АГ) с различными видами модуляции излучения. Особый интерес представляет импульсная модуляция излучения, обеспечивающая повышение устойчивости СБРЛ к воздействию помех, а также возможность формирования дальней границы зоны обнаружения по расстоянию и регистрирования появления движущихся объектов в контролируемой зоне, а также измерения их скорости движения и оценивания текущей дальности до цели. Кроме того, прерывистость работы генератора повышает скрытность работы автодинной СБРЛ и значительно снижает ее энергопотребление. Однако для корректного использования таких автодинов необходимо знать особенности формирования их сигнальных и шумовых характеристик в диапазоне миллиметровых (ММ) длин волн.

Цель. Провести исследование особенностей пошагового формирования сигнальных и шумовых характеристик радиоимпульсных АГ при постоянной и изменяющейся дальности до объекта локации при различных параметрах АГ и начальных условиях.

Результаты. Рассмотрены основные уравнения АГ и приведено их решение. На основе разработанной математической модели АГ выполнен расчет его сигнальных и шумовых характеристик. Представлены результаты экспериментальных исследований генераторного СВЧ-модуля «Тигель-08М», которые полностью подтверждают выводы теоретического анализа и свидетельствуют об адекватности рассмотренной математической модели одночастотного радиоимпульсного автодина.

Практическая значимость. Результаты проведенного исследования представляют интерес для расширения области практического применения АГ, улучшения их тактико-технических параметров и определения их функциональных возможностей. Их необходимо учитывать при разработке алгоритмов обработки сигналов и использовании радиоимпульсных автодинов во вновь создаваемых СБРЛ ММ-диапазона.

Богатырев Е.В., Вишняков Д.С., Игнатков К.А., Кувшинов О.А., Носков В.Я. Особенности сигнальных и шумовых характеристик радиоимпульсных автодинов миллиметрового диапазона // Успехи современной радиоэлектроники. 2026. T. 80. № 3. С. 74–93. DOI: https://doi.org/10.18127/ j20700784-202603-10

1. 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. 11. Основы реализации автодинов // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 2. С. 5–33.
2. Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Скрипаль Ан.В. Физика полупроводниковых радиочастотных и оптических автодинов. Саратов: Изд-во Саратовского ун-та. 2003. 312 с.
3. Usanov D.A., Skripal A.V., Postelga A.E. A microwave autodyne meter of vibration parameters // Instruments and Experimental Techniques. 2004. V. 47. № 5. P. 689–693.
4. Alidoost S.A., Sadeghzade R., Fatemi R. Autodyne system with a single antenna // Proceedings of the 11-th International Radar Symposium (IRS 2010). Vilnius (Lithuania). Р. 406–409.
5. Usanov D.A., Postelga A.E. Reconstruction of complicated movement of part of the human body using radio wave autodyne signal // Biomedical Engineering. 2011. V. 45. № 1. P. 6–8.
6. 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.
7. Чернявский А.Ж., Данилин С.А., Ворох Д.А., Данилин А.И. Применение первичных автодинных СВЧ-преобразователей для диагностирования установок и оборудования энергетического и транспортного машиностроения // Датчики и системы. 2021. № 3. С. 23–36.
8. 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.
9. Комаров И.В., Смольский С.М. Основы теории радиолокационных систем с непрерывным излучением частотно-моду-лированных колебаний. М.: Горячая линия. Телеком, 2010. 392 с.
10. Носков В.Я., Богатырев Е.В., Галеев Р.Г., Игнатков К.А., Шайдуров К.Д. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 14. Автодины с амплитудно-частотной модуляцией // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. Т. 76. № 8. С. 17–51.
11. Носков В.Я., Богатырев Е.В., Галеев Р.Г., Игнатков К.А., Шайдуров К.Д. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 15. Сигнальные и шумовые характеристики автодинов с частотной модуляцией // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. Т. 76. № 9. С. 15–54.
12. 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.
13. 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.
14. Noskov V.Ya., Ignatkov K.A. Dynamics of autodyne response formation in microwave generators // Radioelectronics and Communications Systems. 2013. V. 56. № 5. P. 227–242.
15. Носков В.Я., Богатырев Е.В., Галеев Р.Г., Игнатков К.А., Вишняков Д.С. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 17. Переходные процессы радиоимпульсных автодинов // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. Т. 77. № 11. С. 5–36.
16. Носков В.Я., Богатырев Е.В., Игнатков К.А. Принцип построения бортового радиолокационного датчика для обнаружения быстродвижущихся целей // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 12. С. 16–22.
17. Kurokava K. Injection locking of microwave solid-state oscillators // Proceedings of the IEEE. 1973. V. 61. № 10. P. 1386–1410.
18. 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 учётом шумов // Успехи современной радиоэлектроники. 2018. № 3. С. 18–52.
19. Носков В.Я., Игнатков К.А., Шайдуров К.Д. Определение динамических параметров автодинов методом биений // Ural Radio Engineering Journal. 2019. Т. 3. № 3. С. 261–285.
20. Гершензон Е.М., Туманов Б.Н., Бузыкин В.Т., Калыгина В.М., Левит Б.И. Общие характеристики и особенности автодинного эффекта в автогенераторах. Радиотехника и электроника. 1982. Т. 27. № 1. С. 104–112.
21. Касаткин Л.В., Чайка В.Е. Полупроводниковые устройства диапазона миллиметровых волн. Севастополь: Вебер. 2006. 319 c.
22. Наливайко Б.А., Берлин А.С., Божков В.Г. Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диоды. Справочник / Под ред. Б.А. Наливайко. Томск: МГП «РАСКО», 1992. 223 с.
23. Дамгов В.Н., Ланда П.С., Перминов С.М., Шаталова Г.Г. Стохастические автоколебания в генераторе с дополнительной запаздывающей обратной связью // Радиотехника и электроника. 1986. Т. 31. № 4. С. 730–733.
24. Kulik V.V., Lukin K.A., Rakitynsky V.A. Autodyne effect in weak-resonant BWO with chaotic dynamics // International Journal of Infrared and Millimeter Waves. 1998. V. 19. № 3. P. 427–440.
25. Носков В.Я., Игнатков К.А. О причинах хаотизации автодинных сигналов в СВЧ-генераторах // Материалы 9-й Междун. науч.-техн. конф. «Физика и технические приложения волновых процессов». Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та. 2012. С. 130–132.
26. 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.
27. 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.
28. 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.
29. Носков В.Я., Богатырев Е.В., Галеев Р.Г., Игнатков К.А., Черных О.А. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Ч. 16. Автодинный эффект синхронизированных генераторов // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. Т. 77. № 1. С. 5–36.