Н.Ю. Бабанов 1, А.В. Клюев 2, С.В. Ларцов 3, В.П. Самарин 4

1,4 Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (г. Нижний Новгород, Россия)

2 НИИИС им. Ю.Е. Седакова (г. Нижний Новгород, Россия)

3 АО «Гипрогазцентр» (г. Нижний Новгород, Россия)

3 s.lartsov@ggc.nnov.ru

Постановка проблемы. Параметрические рассеиватели (ПР) были предложены в [1, 2] как радиотехнический прибор для маркировки различных объектов. В [9-14] рассмотрен ряд прикладных задач, где могли бы быть использованы ПР в качестве пассивных радиомаркеров. При этом вопросы оптимизации конструкции ПР не ставились. Все описанные ПР являются двухполюсниками с проволочными антеннами (диполь или рамка), мало отличаясь от первоначально предложенных [1, 2]. Данные ПР конструктивно не подходят для задач радиомаркировки объектов, так как их антенная система ориентирована на использование в условиях свободного пространства. Ограниченность применения в прикладных задачах конструкций ПРдвухполюсников, экспериментально апробированных в [1, 2, 6], связана с отсутствием исследований, посвященных теоретическому описанию свойств ПР. В тоже время очевидно, что основные свойства ПР определяются свойствами их нагрузки, т.е. параметрических генераторов (ПГ), для которых сегодня существует достаточно развитая теория [3, 15]. Поэтому на качественном уровне экспериментально наблюдаемые свойства ПР хорошо объясняются, чего нельзя сказать о количественной стороне этого вопроса.

Цель. Представить разработанную авторами прикладную теорию ПР, которая позволяет корректно описывать процессы, протекающие в ПР, находить количественные характеристики взаимодействия сигнала накачки (СН) с ПР и создавать новые, более эффективные конструкции ПР в виде четырехполюсников, которые могут быть использованы на практике.

Результаты. Путем математического моделирования описываются процессы переизлучения параметрическим рассеивателем ответного сигнала на частоте половинной субгармоники облучающего сигнала. Предложен параметрический рассеиватель, состоящий из параметрического генератора-четырехполюсника, к полюсам которого подключены приемная и передающая антенны. Создан и апробирован макет полоскового параметрического рассеивателя-четырехполюсника. Результаты модельных и натурных экспериментов находятся в хорошем соответствии.

Практическая значимость. Выполненный анализ показал, что для использования ПР в качестве пассивных радиомаркеров их целесообразно создавать как четырехполюсники. При этом открывается возможность на основе моделирования процессов, протекающих при преобразовании СН в ответный сигнал (ОС), переизлучаемый на частоте его половинной субгармоники, выполнять оптимизацию сопротивлений излучения антенны, принимающей сигнал накачки и антенны, переизлучающей ОС на частоте половинной субгармоники СН. В конструкции ПР-четырехполюсников успешно могут быть применены полосковые антенны для приема СН и переизлучения ОС.

Бабанов Н.Ю., Клюев А.В., Ларцов С.В., Самарин В.П. Конструирование полоскового параметрического рассеивателя-четырехполюсника // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 12(23). С. 48−61. DOI: 10.18127/j00338486202012(23)-06.

1. Горбачев П.А. Формирование сигналов системой пассивных субгармонических рассеивателей // Радиотехника и электроника. 1995. Т. 40. № 11. С. 1606. 
2. Горбачев П.А. Нелинейный рассеиватель электромагнитных волн, создающий субгармоники // Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44. № 10. С. 1164.
3. Каплан А.Е., Кравцов Ю.А., Рылов В.А. Параметрические генераторы и делители частоты. М.: Советское радио. 1966. 
4. Горбачев А.А. Особенности зондирования электромагнитными волнами сред с нелинейными включениями // Радиотехника и электроника. 1996. Т. 41. № 2. С. 152−157. 
5. Горбачев А.А., Ларцов С.В., Тараканков С.П., Чигин Е.П. Помехи в системах нелинейного зондирования // Радиотехника и электроника. 1998. Т. 43. № 1. С. 72−76. 
6. Бабанов Н.Ю., Корсаков А.С., Ларцов С.В. Экспериментальное исследование амплитудно-частотных свойств субгармонических рассеивателей // Проектирование и технология электронных средств. 2008. № 3. С. 18−26. 
7. Агрба Д.Ш., Бабанов Н.Ю., Бычков О.С., Васенкова Л.В., Горбачев А.А., Ларцов С.В., Тараканков С.П., Чигин Е.П. Нелинейные рассеиватели как средство маркировки // Радиотехника. 1998. № 10. С. 96. 
8. Стариков О.С. Радиочастотная иднтификация: технологии, системы, компоненты // Электронные компоненты. 2002. № 7. С. 103–105.
9. Добровольский В.С., Мясников Е.Н., Букварев Е.А., Тараканков С.П., Заборонкова Т.М. Проведение исследований по практическому применению нелинейных рассеивателей электромагнитных волн для определения положения и границ судового хода на внутренних водных путях // Радиотехника. 2001. № 9. С. 26−30.
10. Васенков А.А., Горбачев П.А., Чигин Е.П. Комбинационный режим пассивного маркера − субгармонического рассеивателя электромагнитных волн // Нелинейный мир. 2008. № 11. Т. 6. С. 661−663.
11. Бабанов Н.Ю., Клюев А.В., Ларцов С.В., Самарин В.П. Использование параметрических рассеивателей для маркировки индивидуальных средств спасения, терпящих бедствие на воде // Проектирование и технология электронных средств. 2014. № 1. С. 47−54.
12. Васенков А.А., Чигин Е.П. Субгармонические рассеиватели электромагнитных волн как маркеры при поисковых работах //. Нелинейный мир. 2007. Т. 5. № 7-8.
13. Патент на изобретение № 2336538 C2 (РФ). Нелинейный пассивный маркер – параметрический рассеиватель / Ларцов С.В. Дата подачи заявки 28.06.2006 г., опубликован 20.10.2008 г., бюллетень № 29. от 20.10.2008 г. 
14. Горбачев А.А., Горбачев П.А., Колданов А.П., Васенков А.А. Субгармонический рассеиватель электромагнитных волн на поверхности акватории в условиях ее загрязнения // Нелинейный мир. 2007. Т. 5. № 7-8. С. 516−520. 
15. Бирюк Н.Д., Юргелас В.В. Основы теории параметрических радиоцепей. Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского гос. ун-та. 2012. 
16. Бабанов Н.Ю., Клюев А.В., Ларцов С.В., Самарин В.П. Моделирование процессов переизлучения на частоте половинной субгармоники сигнала накачки в одноконтурном параметрическом рассеивателе // Известия вузов. Сер. Радиофизика. 2015. № 4. 
17. Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. М.: Связь. 1972. 352 с.
18. Газизов Т.Т. Синтез оптимальных проводных антенн. Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники. 2013. 120 с.
19. Бабанов Н.Ю., Ларцов С.В. Об измерениях характеристик, необходимых при конструировании пассивных нелинейных радиоответчиков // Датчики и системы. 2014. № 9. С. 20−25.
20. Заездный А.М. Основы расчетов нелинейных и параметрических радиотехнических цепей. М.: Связь. 1973. 447 с. 
21. Kanda M. Analytical and numerical techniques for analysing electrically schrt dipole with nonlinearly load // IEEE Trans. on AP. 1980. V. 28. Р. 71−78.
22. Франческетти Д., Пинто И. Антенны с нелинейной нагрузкой // В кн.: Нелинейные электромагнитные волны / Под ред.  П. Усленги. М.: Мир. 1983. С. 223−249.
23. Benedetto S., Bigliery E. Analysing of strongly nonlinear curcuits using Volterra series // ESA Journal. 1978. V. 2. P. 303−311.
24. Bond S., Tang Y.S., Chua L.O. Measuring Volterra kernels // IEEE Transactions of Circuit Systems. 1983. V. CAS-30. № 8.  P. 571−577.
25. Белоцерковский Г.Б. Основы радиотехники и антенны. М.: Советское радио. 1969. 330 с.   
26. Ломан В.И., Ильинов М.Д., Гоцуляк А.Ф. Микрополосковые антенны // Зарубежная радиоэлектроника. 1981. № 10.  C. 99−116.