2005 г.
ОТЧЕТ

о работе отдела нелинейной динамики электронных систем (№ 17) за 2005 год

Аннотация выполнения годового плана НИР

«Методы генерации, излучения и обработки хаотических сигналов и их применение в системах ближней радиолокации и связи» шифр «Вариант»

  1. Разработан экспериментальный макет генератора хаотических колебаний новой конструкции с центральной частотой 9,4 ГГц, шириной спектра 50 МГц, выходной мощностью 40 мВт. Этот генератор наиболее подходит для использования в автодинных устройствах. Методами численного моделирования исследована нелинейная динамическая система с задержанной обратной связью кольцевого типа. Показано, что рост фрактальной размерности аттрактора систем наблюдается при увеличении соотношения между временем задержки и величиной параметра инерционности. При этом увеличивается количество положительных показателей Ляпунова. Данное свойство исследуемой системы может быть использовано для создания генераторов гиперхаоса при соответствующем подборе характерных временных параметров. Дальнейшая работа проводится в трех направлениях: изучение возможности использования транзисторов вместо диодов, разработка микрополосковых выходных корректирующих устройств и разработка средств диагностики сигналов генераторов хаотических колебаний. (О.В.Земляный, К.А.Лукин, В.В.Кулик)
  2. Разработана методика оценки точности измерения координат и радиальных смещений объекта, проведенных с помощью РСА, основанная на экспериментальных измерениях функции неопределенности (ФН). Проведены эксперименты по оценке точности измерения радиальных смещений объектов с помощью дифференциально-интерферометрической РСА 3 см диапазона длин радиоволн, когда фазовый центр ее приемо-передающей антенны движется по дугообразной траектории. Получены аналитические соотношения для оценки влияния перекручивания траектории излучателя на точность интерферометрических измерений. Проведена оценка фазовых ошибок путем численного моделирования РСА и анализа полученных изображений. Разработан автоматизированный стенд для измерения и регистрации амплитудных и фазовых диаграмм направленности антенны (ДН) РСА в 8мм диапазоне длин волн. (А.А.Могила, П.Л.Выплавин, Д.Ю.Супрун)
  3. Разработан «метод компарирования синтезированных диаграмм направленности» для генерации РСА изображений и исследованы его потенциальные возможности. Метод компарирования синтезированных диаграмм направленности испытан экспериментально с использованием обработки сигналов, записанных аппаратурой шумового РСА 3 см диапазона (В.Н.Скресанов, В.В.Гламаздин, К. А.Лукин).
  4. Проведены эксперименты с использованием макета «комбинированного» радара кругового обзора и синтезирования апертуры ближнего действия Х-диапазона, использующего хаотические зондирующие сигналы. Был проведен эксперимент: «регистрация смещения углового отражателя методом In-SAR». Получено, что среднеквадратичная абсолютная погрешность регистрации радиальных смещений точечных объектов не превышает 0,1 мм при отношении сигнал / помеха 12 дБ. (А.А.Могила, П.Л.Выплавин, К.А.Лукин)
  5. Решена задача об устойчивости лавинных pn и-pn структур с положительной обратной связью в режиме ожидания. Определены пороговые значения тока лавинных pn-i-pn структур на основе германия, кремния и арсенида галлия. С использованием численного метода расчета лавинных p-n переходов в режиме автогенерации исследован эффект автомодуляции плотности лавинного тока в обратносмещенных p-n переходах с инжекцией тока электронов постоянной плотности. Определены условия, при которых модулируется плотность тока и обнаружен механизм модуляции. Показано, что частота модуляции растет с ростом концентрации примесных атомов и может превышать 300 ГГц. (К.А.Лукин, П.П.Максимов).
  6. Проведено исследование динамического хаоса в двумерных закрытых резонаторах с массивом нелинейных элементов на отражающей границе. Появление хаоса сопровождается многочастотной генерацией. Хаос увеличивается и спектр мощности расширяется, когда повышается значение константы взаимодействия поля с массивом. Для анализа свойств хаоса использовались сечения Пуанкаре и вейвлет-анализ. Также было проведено обобщение теории динамики квантовых частиц и было найдено новое представление уравнений полуквантовой динамики, которое позволяет применить эту теорию к изучению движения электронов в квантовых (мезоскопических) сверхрешетках с возможным переходом к динамическому хаосу в ВЧ электромагнитном поле (Л. В. Юрченко)
  7. Предложен новый подход к построению мультиплексной системы подвижной связи между независимыми транспортными средствами на автобанах, основанный на частотно-кодовом разделении каналов и использовании широкополосных псевдослучайных кодовых сигналов, имеющих относительно низкую спектральную плотность мощности излучения и очень малые боковые лепестки их авто- и взаимно-корреляционных функций (К.А.Лукин, В.Е.Щербаков).
  8. Предложен достаточно простой способ расширения вдвое полосы рабочих частот широкополосных цифровых линий задержек корреляционных приемников при ограничении быстродействия современной элементной базы для создания современных локаторов с очень высоким разрешением по дальности, которое составляет от десятков до единиц сантиметров (В.М.Коновалов).

Поисковые исследования:

Получены результаты исследования нового класса сканирующих антенн  для наземных РСА: обобщены и частично опубликованы результаты исследований 2D сканера, предназначенного для формирования 3D радиоизображений. Проведена разработка (расчет характеристик, макетирование, конструирование, изготовление и проведение испытаний) экспериментального образца 2-х диапазонного сканера, предназначенного для работы в составе дифференциально-интерферометрической РСА. (Авторы: К.А. Лукин; В.Н. Скресанов, В.В. Гламаздин, М.П. Натаров, Д. Г. Селезнев)

Разработана математическая модель, предназначенная для решения функциональной задачи РЛС по обеспечению скрытности излучения наземной обзорной широкополосной импульсной шумовой РЛС от средств оперативной радиотехнической разведки, включая комплексный вариант построения и функционирования шумовой РЛС со скрытным излучением в различных условиях радиолокационного наблюдения и ведения радиотехнической разведки.

Сформулированы основы стратегии скрытного функционирования шумовой РЛС, которая характеризуется рядом показателей скрытности ансамбля ее излучений, состав которых зависит от класса и важности наблюдаемых целей, реализованного этапа стратегии и обеспечение необходимого уровня (энергетического, структурного, эксплуатационного) скрытности излучения. (Авторы К.А.Лукин и В.М. Канцедал)

Согласно Государственной программе фундаментальных и прикладных исследований по проблеме использования ядерных материалов, ядерных и радиационных технологий в сфере развития отраслей экономики на 2004-2010 годы

Выполнялись исследования и разработки по хозяйственному договору:

«Микроволновый метод и аппаратура прецизионного мониторинга основного оборудования и трубопроводов АЭС (Использование метода РСА-интерферометрии и шумовых радиолокаторов)», шифр «Саркофаг».

Проведен всесторонний анализ направлений разработок устройств наблюдения и контроля состояния инженерных конструкций больших размеров, тенденций их развития с учетом особенностей объекта «Укрытие» Чернобыльской АЭС. Изучены пути разработок лазерных, компьютерных и голографических систем в этом направлении, определенна техника исследований. Показано, что наиболее перспективным направлением в решении поставленной задачи является применение шумовой радиолокационной технологии совместно с методом дифференциальной интерферометрии и разработка на этой основе шумовой ДИ РСА. Получен алгоритм компьютерного моделирования последовательности шумовых импульсов, отраженных объектом сложной формы. Выполнено компьютерное моделирование для шумового РСА. (К.А. Лукин и др.).

Проект Украинского научно-технологического центра (УНТЦ) № 1954

«Микроволновый метод и аппаратура для прецизионного мониторинга Саркофага Чернобыльской АЭС».

Разработана концепция построения системы синхронизации двухдиапазонного шумового РСА непрерывного действия, алгоритмы и программное обеспечение для управления ШР РСА, проведено компьютерное моделирование рабочих режимов ШР РСА. Определены основные характеристики системы синхронизации. Разработана структурная схема системы управления РСА и его отдельных узлов: блока управления передатчиками, приемниками и антенной системой. Сконструирован, изготовлен, настроен и испытан двухканальный комплект аппаратуры ШР РСА, в который входят антенная система, передатчик, когерентный конвертор, блок сбора и обработки данных. (К.А. Лукин и др.)

2006 г.
ОТЧЕТ

о работе отдела нелинейной динамики электронных систем (№ 17) за 2006 год

Аннотация выполнения годового плана НИР

«Методы генерации, излучения и обработки хаотических сигналов и их применение в системах ближней радиолокации и связи» шифр «Вариант» 

  1. Проведено исследование хаотических режимов в нелинейных системах с кольцевой запаздывающей связью; изучены новые режимы хаотических колебаний и предложены новые конструкции генераторов в микрополосковом исполнении. Для сглаживания спектра используется специальная микрополосковая линия задержки. Установлено также, что плотность вероятности амплитуд выходного сигнала существенно зависит от степени асимметрии отражения, что объясняется зависимостью коэффициента передачи каскадов в составе нелинейного элемента от частоты. Полученные результаты показывают перспективность генераторов хаоса в радиолокации, шумовых измерительных системах, радиосвязи и навигации. (К.А. Лукин, В.В. Кулик, О.В. Земляный).
  2. Разработана методика испытания радаров с синтезированной апертурой. Разработан, изготовлен и испытан комплект измерительных 3-х гранных отражателей и доплеровского имитатора, а также усовершенствован стенд для автоматизированного измерения и регистрации амплитудных и фазовых диаграмм направленности антенн РСА в соответствии с требованиями методики испытания шумовых радаров микроволнового и мм диапазонов. (А. А. Могила, В.Н. Скресанов)
  3. Развит метод нелинейной обработки данных РСА «компарирования синтезированных диаграмм направленности» с целью формирования узкого луча с малым уровнем бокового излучения в сканирующих антеннах с синтезированной апертурой и исследованы основные характеристики луча. Использование метода повышает разрешающую способность, снижает уровень боковых лепестков и расширяет динамический диапазон обнаружения целей, но требует повышения энергии сигнала и времени на обработку данных РСА. (К.А. Лукин, А. А. Могила, В.М. Скресанов, В.В. Гламаздин)
  4. На базе шумовой радарной технологии, антенн с синтезированной апертурой и метода дифференциальной интерферометрии впервые построена шумовая система радиолокации для быстрого, точного и всепогодного мониторинга поверхностей больших размеров. Результаты натурных испытаний показали высокую стабильность и повторяемость измерений. Точность измерения радиальных смещений 0,1 мм, дальности 0,1 м и азимута 0,015 м на расстоянии 50 м при отношении сигнал / шум более 10 дБ. (К.А. Лукин, А. А. Могила, В.П. Паламарчук)
  5. Решена задача об устойчивости лавинных pn и-pn структур с положительной обратной связью в режиме ожидания. Решены уравнения диффузионно-дрейфовой модели, описывающие физические процессы в обедненной области лавинного p-n перехода, границы которой зависят от времени. Определены условия, при которых в p-n переходах с инжекцией постоянного тока происходит автомодуляция лавинного тока и найден механизм их возникновения. (К.А. Лукин, П. П. Максимов).
  6. Численное моделирование процесса возбуждения электромагнитного поля в одномерном резонаторе, имеющем слой активных элементов и тонкое диэлектрическое зеркало на отражающей границе показало возможность генерации в системе ультракоротких импульсов. Приведены параметры системы, позволяющей получить совершенную цепочку импульсов которые впоследствии могут быть использованы как источник сигнала для сверхширокополосных радаров (Л.В.Юрченко).
  7. Предложена новая концепция построения системы подвижной связи, самоорганизующейся для передачи информации между подвижными автомобилями в масштабе реального времени. Она базируется на частотно-кодовом разделении каналов и использует генерацию и обновление кодов с помощью многомерных дискретных отражений. Ключевая идея, что позволяет использовать унифицированные приемники-передатчики на всех автомобилях, заключается в том, чтобы в используемой связной системе с кодовым разделением каналов уникальный код для каждого автомобиля ассоциировать не с самим автомобилем, а с его текущим положением на автобане. (К.А. Лукин, В. Е. Щербаков, В.М.Коновалов)

Согласно Государственной программе фундаментальных и прикладных исследований по проблеме использования ядерных материалов, ядерных и радиационных технологий в сфере развития отраслей экономики на 2004-2010 годы

Выполнялись исследования и разработки по хозяйственному договору:

«Микроволновый метод и аппаратура прецизионного мониторинга основного оборудования и трубопроводов АЭС (Использование метода РСА-интерферометрии и шумовых радиолокаторов)», шифр «Саркофаг».

Обоснованы основные параметры шумового РСА для прецизионного мониторинга основного оборудования и трубопроводов АЭС, построена его структурная схема, рассчитаны технические характеристики основных узлов, разработаны и обоснованы схемы этих узлов и согласованы их параметры. Проведена модернизация и тестирование наземного шумового РСА 8 мм диапазона, разработана методика экспериментального испытания РСА, методика измерений и выделения полезной информации на фоне помех. Экспериментально показана возможность выявления и оценки величины радиального смещения локализованных участков поверхности на фоне отражателей с большой эффективной площадью рассеяния. (К.А. Лукин, А.А.Могила, В.П.Паламарчук и другие.)

Проект Украинского научно-технологического центра (УНТЦ)

№ 1954 «Микроволновый метод и аппаратура для прецизионного мониторинга Саркофага Чернобыльской АЭС».

Изготовлен наземный радиолокатор на основе шумовой радиолокационной технологии и антенн нового вида — антенн с синтезированной апертурой в 8 мм диапазоне радиоволн. Совместно с использованием метода дифференциальной интерферометрии это позволило построить эффективный инструмент для быстрого, точного и всепогодного мониторинга саркофага Чернобыльской атомной электростанции и для мониторинга других подобных сооружений. (К.А. Лукин и др.).

№ 3377 «Новая лазерная система для абсолютного измерения расстояний»

Разработана функциональная и принципиальная блок-схема лазерного измерителя абсолютного расстояния и обоснованны его основные технические характеристики. Была предложена обобщенная и рассмотрены одно- и двухканальные схемы. Двухканальная схема включает канал отраженного и канал опорного сигнала. А в лазерном приемнике на вход смесителя, который выполнен на другом лавинном фотодиоде, попадает лишь отраженный целью оптический шумовой сигнал. Показано, что одно-канальный измеритель по сравнению с двухканальным, имеет низкую чувствительность, меньший динамический диапазон и более высокий уровень помех. (К.А. Лукин и др.).

2007 г.

ОТЧЕТ

о работе отдела нелинейной динамики электронных систем (№ 17) за 2007 год

 Аннотация выполнения годового плана НИР

 «Методы генерации, излучения и обработки хаотических сигналов и их применение в системах ближней радиолокации и связи» шифр «Версия»

  1. Проведено моделирование работы генератора хаотических колебаний со сглаживанием спектра выходного сигнала генератора с кольцевой обратной связью, в котором используется дисперсионные линии передачи и управления фазой сигнала обратной связи. Проведены оценки параметров цепи обратной связи на базе микрополосковой технологии. Проводились экспериментальные исследования отдельных узлов генератора. (К.А.Лукин, В.В.Кулик, О.В.Земляный)
  2. Синтезирован оптимальный приемник нестационарных некогерентных шумовых сигналов на основе двухпараметрического преобразования случайных процессов. (А.А.Могила)
  3. Предложен импульсный фотоперемножитель нового класса, действие которого основано на лавинно-каскадном умножении первичного фототока. Выполнено численное моделирование лавинно-каскадных фотоперемножителей (ЛКФП) на основе полупроводниковых pn-i-pn структур с лавинными p-n переходами и проведен расчет основных характеристик — коэффициента усиления, быстродействия и шума лавинного перемножителя. Показано, что динамический диапазон усиления ЛКФУ достигает 80 дБ. В режиме лавинного пробоя коэффициент усиления ограничен зарядом подвижных носителей. Быстродействие ЛКФП составляет несколько десятков наносекунд и определяется числом актов умножения К и временем дрейфа носителей в pn-i-pn структуре. ЛКФП является мало шумящим прибором — его мощность, эквивалентная шуму (NEP), существенно меньше NEP ЛФД. (К.А.Лукин, П.П. Максимов).
  4. Усовершенствованы методы генерации РСА изображений и методы дифференциальной интерферометрии. (А.А. Могила, К.А. Лукин и другие).
  5. Проведен анализ помехоустойчивости широкополосных каналов дальности РСА в соответствии с предложенным локальным векторным статистическим критерием помехоустойчивости в условиях воздействия мощных активных непрерывных и импульсных помех разных видов. Анализ проводился на основе компьютерного моделирования и экспериментальных данных. Проведено сравнение помехоустойчивости коррелятора, который согласован с последовательностью шумовых или ЛЧМ импульсов. Показаны преимущества шумового сигнала. Использование критерия помехоустойчивости, который лучше учитывает боковые лепестки оценки корреляционной функции при воздействии (наиболее вероятных видов) широко- и узкополосных, монохроматических и комбинированных мощных активных помех, позволило расширить известные теоретические результаты в этой области, которые получены для активной помехи типа «белый шум» и без учета боковых лепестков сигнальной составляющей корреляционной функции. Данный результат может использоваться для уточнения показателей качества решения функциональных задач обзорных радиолокаторов и качества изображений РСА и избежать принятия аномальных решений в условиях действия подобных видов мощных активных помех. (В.М.Канцедал, К.А.Лукин, А.А.Могила и другие).
  6. Разработана математическая модель для эффективного самосогласованного моделирования во временной области нелинейных автоколебаний в цепочке диодов Ганна с задержкой взаимной связи в системах с микрополосковой линией передачи. Проведено моделирование автоколебаний при последовательном включении диодов Ганна в микрополосковую линию. Показана возможность высокочастотного суммирования мощности диодов Ганна в распределенных системах этого вида в различных случаях (Л.В.Юрченко).
  7. Создание лазерного измерителя расстояний на основе метода спектральной интерферометрии: был изготовлен новый трап-детектор мощности оптического излучения (К.А.Лукин, Д.Н.Татьянко и др.)

Поисковые исследования: 

Предложена и разработана новая концепция построения системы подвижной связи в реальном времени между подвижными автомобилями. Она базируется на использовании унифицированных приемников / передатчиков на всех автомобилях с частотно-кодовым разделением каналов, где уникальный код для каждого автомобиля ассоциируется не с самим автомобилем, а с его текущим местонахождением на автомагистрали. Применение широкополосных хаотических кодовых сигналов делает возможным создание необходимого числа независимых каналов связи в пределах выделенного частотного диапазона и прием данных на беспоисковой основе. Дальнейшая разработка предложенной системы связи планируется в отделе №17 совместно со специалистами американской компании ATI, Inc., а научный проект «Метод и аппаратура мультиплексирования широкополосной связи для передачи информации между автомобилями на автобанах» стал лауреатом Всеукраинского конкурса инновационно-технических проектов « Ideas2life »в области информационных технологий в 2006 году. (К.А. Лукин, В. Е. Щербаков, В.М.Коновалов)

2008 г.

ОТЧЕТ

о работе отдела нелинейной динамики электронных систем (№ 17) за 2008 год

Аннотация выполнения годового плана НИР

«Методы генерации, излучения и приема случайных и хаотических сигналов и их применение в радиолокации и связи» шифр «Версия»

  1. Впервые проведены круглосуточные дифференциально-интерферометрические измерения с помощью шумового РСА 8 мм диапазона радиоволн. Выявлены смещения на поверхности здания колокольни собора София Киевская, которые вызваны перепадом температуры в течение суток. Измерения показали высокую стабильность колокольни при постоянной температуре и в отсутствии ветра (отклонение от среднего значения примерно 0,05 мм, что соответствует точности аппаратуры). Отклонение фазы при измерениях в дневное время соответствовало смещению на 1 мм, что обусловлено прогревом колокольни под действием солнечного излучения (К.А.Лукин, А.А.Могила, В.П.Паламарчук, П.Л. Выплавин).
  2. Построена модель генератора хаотических колебаний с задержанной обратной связью, работает в режиме зависимости времени запаздывания сигнала от его амплитуды в цепи обратной связи, оценены характеристики исследуемого генератора. (К.А.Лукин, О.В.Земляный).
  3. Выполнено численное моделирование лавинно-каскадного усиления импульса в pn-i-pn структуре с возвратносмещенными p-n переходами. Показано, что статическая вольт амперная характеристика имеет линейные и нелинейные участки, обусловленные разной степенью влияния заряда подвижных носителей на электрическое поле. На линейном участке происходит экспоненциальное усиление, а на нелинейном участке усиление ограничено зарядом подвижных носителей. В процессе усиления происходит расширение импульса вследствие генерации электронно-дырочних пар. Введение рекомбинационных центров в структуру устраняет расширение импульса и позволяет реализовать селекцию импульсов по амплитуде. Величина напряжения на p-n переходах pn-i-pn структуры ниже, чем на p-n переходе лавинно-пролетного диода (ЛПД). Вероятность образования локальных микроплазм в pn-i-pn структурах ниже, чем в ЛПД, а приборы на основе этих структур надежнее, чем на основе ЛПД. Показано, что частота второй гармоники автоколебаний GaAs p-n переходов достигает ТГц диапазона. Амплитуда автоколебаний зависит от концентрации примесных атомов и напряжения на p-n переходе. Она ограничена зарядом подвижных носителей (К.А.Лукин, П.П. Максимов).
  4. Уточненная методика определения показателей помехоустойчивости РСА-изображения точечного объекта на поверхности с заданными свойствами рассеивания радиоволн в условиях активных помех и с учетом особенностей построения системы последовательной временной и пространственной корреляционной обработки отраженного шумового сигнала. Проанализированы предположения и существующие оценки показателей помехоустойчивости каналов углового сжатия РСА в условиях большого соотношения сигнал / помеха на входе системы обработки сигналов. Проведен натурный эксперимент и получены данные о влиянии мощных активных непрерывных помех различных видов на РСА-изображения точечных объектов в исследовательском образце РСА ближнего действия на базе хаотических сигналов 3 см диапазона. Результаты исследования могут быть использованы для дальнейшего анализа и уточнения показателей качества РСА-изображений (помехоустойчивости системы обработки сигналов РСА) в условиях действия мощных вероятных активных помех (В.М.Канцедал, К.А.Лукин).
  5. Численно рассчитано самовозбуждение цепочки диодов Гана, соединенных линиями передачи и излучающих волны в бесконечную открытую линию. Расчеты сравнены с аналитическим рассмотрением подобной системы с одним диодом и балансным отрезком линии. Для слабого сигнала многочастотный спектр колебаний хорошо предсказывается обобщенным методом нулевого полного импеданса, тогда как в условиях нелинейных колебаний настоящий спектр сильно отличается. В цепочке с несколькими диодами и с малым или отсутствующим сопротивлением нагрузки возникает длительный сложный переходный процесс, а, возможно, и настоящий динамический хаос (Л.В.Юрченко).
  6. На базе использования хаотических кодов и применения ПО Mathcad разработана математическая модель системы подвижной ближней связи между транспортными средствами на автобане (DSRC-VVDT системы), которая позволяет уточнить некоторые характеристики и параметры системы передачи и приема данных между автомобилями на автобане. В частности, на достоверность декодирования принятой информации (с вероятностью появления битовой ошибки не более ) существенно не влияют: погрешности пространственно-временной синхронизации систем не больше ; тепловой шум приемника с уровнями мощности шума, соответствующие отношению ; выбросы взаимных помех от кодовых сигналов различных систем, количество которых не превышает (В.Е. Щербаков, В. М. Коновалов, К.А.Лукин)
  7. Cоздание лазерного измерителя расстояний на основе метода спектральной интерферометрии: были разработаны фотоприемное устройство измерителя абсолютного расстояния для гетеродинного преобразования оптических частот и трап-детектор для измерения мощности лазерного излучения. Было проведено прецизионное измерение оптической мощности на основе аналого-цифрового преобразования сигналов. Были исследованы пространственные характеристики лазерного излучения, выходящего из оптического волокна (Д. Н. Татьянко и др.).

Согласно Государственной программе фундаментальных и прикладных исследований по проблеме использования ядерных материалов и ядерных и радиационных технологий в сфере развития отраслей экономики на 2004-2010 годы

Выполнялись исследования и разработки по хозяйственному договору:

«Методы и радиационно-стойкая аппаратура для прецизионного мониторинга состояния конструкций и оборудования снаружи и внутри объекта» Укрытие «

шифр «САРКОФАГ-2″

Впервые проведены круглосуточные измерения с помощью дифференциально-интерферометрической шумовой РСА 8 мм диапазона радиоволн. Выявлено смещение на поверхности здания колокольни собора София Киевская, которое было вызвано перепадом температуры в течение суток. Приведена возможность получения радиоизображений и интерферограм зданий больших размеров с помощью разработанной аппаратуры. Измеренные смещения фазы отраженных от объекта сигналов за счет температурных изменений. Результаты измерений показали очень высокую стабильность и воспроизведение измерений, благодаря как соответствующему качества оборудования, так и методу обработки сигнала при использовании в шумовой РСА. Достигнута очень высокая точность и чувствительность к малым радиальным смещениям и структурным изменениям наблюдаемого объекта (К.А.Лукин, А.А.Могила, В.П.Паламарчук, П.Л.Выплавин).

Разработана концепция радиационно-стойкой микроволновой сенсорной системы контроля состояния элементов конструкции, как снаружи, так и внутри объекта дистанционного мониторинга. Разработана электродинамическая схема и макет антенной решетки, изготовлены элементы решетки, измерены их характеристики и характеристики решетки в микроволновом диапазоне (К.А.Лукин, А.А.Могила).

«Изготовление и испытание комбинированного исследовательского образца (Кдз) радара кругового обзора и наземного радара с синтезированной апертурой (РСА) ближнего действия на базе хаотических сигналов 3-см диапазона» шифр «ТИГР»

Проведены настройки приемо-передатчика, антенной системы радара кругового обзора и радара с синтезированной апертурой, комбинированного радара и их лабораторные испытания. Проведены натурные испытания радара на территории ИРЭ НАН Украины и на территории Южно-морского технологического университета г. Сингапур. (К.А. Лукин, А.А.Могила)

2009 г.
ОТЧЕТ

о работе отдела нелинейной динамики электронных систем (№ 17) за 2009 год

Аннотация выполнения годового плана НИР

«Методы генерации, излучения и приема случайных и хаотических сигналов и их применение в радиолокации и связи» шифр «Версия»

  1. Исследован автодинный эффект в генераторе широкополосных хаотических колебаний радиодиапазона. Нелинейная динамическая система с задержанной обратной связью в автодинном режиме моделировалась включением дополнительной линии задержки в цепи обратной связи. Получено уравнение для такой системы, являющееся функционально-разностным уравнением с двумя отклонениями аргумента. Показано, что автодинный эффект в генераторе широкополосных хаотических автоколебаний с задержкой и асимметричным нелинейным отображением проявляется в возникновении периодической неравномерности спектра мощности, частотный период которой обратно пропорционален времени задержки отраженного от нагрузки сигнала аналогично поведению генераторов узкополосных хаотических колебаний СВЧ диапазона в автодинном режиме (К.А.Лукин, О.В.Земляный).
  2. Впервые опытно показана возможность локализации по расстоянию нужной зоны пространства совместно с селекцией и измерением расстояния до цели в пределах этой зоны при использовании шумовых зондирующих сигналов с синтезированным спектром. Это позволяет значительно снизить уровень помех при решении задач обнаружения, сопровождения и измерения координат цели. Разработанный шумовой радар имеет отличные технические характеристики, среди которых можно назвать высокое быстродействие, большой динамический диапазон, гибкость в управлении и широкий диапазон переналадки параметров зондирующего сигнала. Это открывает очень хорошие перспективы для использования шумовых сигналов с синтезированным спектром в многофункциональных радиолокационных системах (К.А.Лукин, А.А. Могила, В.П.Паламарчук).
  3. Исследован режим многочастотных автоколебаний в Ge, Si и GaAs pn-i-pn структурах с постоянным обратным смещением. Численно решены уравнения диффузионно-дрейфовой модели полупроводниковых pn-i-pn структур с резкими лавинными p-n переходами. Исследован механизм возбуждения автоколебаний. Определены возможности создания многочастотных генераторов на основе полупроводниковых pn-i-pn структур с резкими p-n переходами (К.А.Лукин, П.П. Максимов).
  4. На основе результатов анализа показателей помехоустойчивости системы обработки сигналов шумового радара в условиях радиоэлектронного воздействия активных помех предложена структура системы его комплексной защиты, которая использует помехоустойчивые свойства самой системы обработки сигналов, рациональный выбор средств радиоэлектронной защиты, а также реализует принцип структурно-параметрической адаптации системы обработки сигналов текущего состояния помех. (В.М.Канцедал, К.А.Лукин).
  5. С целью поиска новых методов генерации хаотических сигналов для шумовой радиолокации выполнено численное моделирование электромагнитного возбуждения диодов Гана, соединенных отрезками микрополосковых линий. В случае использования достаточно длинных несоразмерных отрезков линий при последовательном соединении диодов в цепочке, найдена возможность возникновения хаотических колебаний при условии, что сопротивление активной нагрузки диодов не превышает собственного импеданса микрополосковых линий (Л.В.Юрченко).
  6. Продолжена работа по моделированию DSRC-VVDT системы ближней связи для решения проблемы построения системы, которая обусловлена учетом влияния замирания сигнала в точке приема данных вследствие движения автомобиля по автобану (В.Е. Щербаков, К.А.Лукин)
  7. Создание лазерного измерителя расстояний на основе метода спектральной интерферометрии: был разработан трап-детектор оптического излучения с улучшенными характеристиками. Было исследовано применение фотодетекторов для прецизионного измерения мощности излучения светодиодов. Проведено тестирование метода спектральной интерферометрии в оптическом диапазоне для измерения микро- и нанорасстояний на основе различных источников оптического излучения (Д. Н. Татьянко и др.).
2010 г.
 ОТЧЕТ

о работе отдела нелинейной динамики электронных систем (№ 17) за 2010 год

 Аннотация выполнения годового плана НИР

 «Методы генерации, излучения и приема случайных и хаотических сигналов и их применение в радиолокации и связи» шифр «Версия» 

  1. Выполнено экспериментальное исследование дистанционного зондирования поверхностей больших размеров с помощью наземной шумовой ДИ РСА 8-мм диапазона длин волн, а также проведен анализ возможности его использования в многопозиционных конфигурациях и анализ фазовой устойчивости при измерении абсолютных и относительных смещений наблюдаемых объектов. Экспериментально получена оценка изменения параметров шумового наземного РСА 8-мм диапазона радиоволн во времени и анализ фазовой устойчивости при измерении абсолютных и относительных смещений объектов. Проведен анализ возможности использования 8 мм наземного шумового РСА в многопозиционных режимах, а также анализ трехмерных интерферограмм. (П.Л.Выплавин, В.П.Паламарчук, К.А.Лукин).
  2. Установлено влияние активных непрерывных помех на шумовой радар и уточнены критерии помехоустойчивости РСА в отношении различных видов активных помех: широко- и узкополосных, монохроматических и комбинированных непрерывных сигналов. (В.М.Канцедал, К.А.Лукин).
  3. Открыт новый режим автоколебаний в полупроводниковых генераторах миллиметровых и субмиллиметровых волн на основе резких двупролетных p-n-переходов с постоянным обратным смещением и определены возможности создания ТГц автогенераторов на основе резких p-n-переходов. (П.П.Максимов, К.А.Лукин)
  4. Проведено моделирование во временной области активных систем с диодами Ганна, соединенных параллельно отрезками микрополосковой линии. Обнаружена сложная динамика электромагнитного поля, излученного в открытую секцию микрополосковой линии. В системе с отдаленным резонатором, когда активные блоки отделены от компактных резонансных устройств протяженными секциями микрополосковой линии, показана возможность генерации серии высокочастотных импульсов. Показано, что в системах, имеющих несколько параллельных ветвей активных блоков различной длины, возможна генерация сложных квазихаотических сигналов. Найден новый режим самовозбуждения хаотических колебаний в многосвязных микрополосковых соединениях диодов Гана и условия, при которых в системе возникает динамический хаос повышенной мощности. (Л.В.Юрченко).
  5. Аналитически обоснован алгоритм оптимального определителя радиолокационных сигналов в условиях полной априорной информации при использовании для зондирования стохастических сигналов, который был получен ранее в результате эвристического подхода. (А.А.Могила).
  6. Предложен новый метод формирования квазиортогональных хаотично случайных кодовых сигналов для системы ближней связи между автомобилями, и новый метод формирования бинарных псевдослучайных последовательностей с идеальной инверсной автокорреляцией, которые могут найти широкое применение как в радарах, так и системах связи. (В.Е. Щербаков, К.А.Лукин).
  7. Проведены исследования новых структур построения современных типов шумовых радаров с высоким пространственным разрешением. Предложено использовать современные цифровые генераторы сигналов произвольной формы (AWG). в передающем и приемном трактах радаров. Проведен сравнительный анализ с традиционными системами (В.М.Коновалов).
  8. Создание лазерного измерителя расстояний на основе метода спектральной интерферометрии: проведено измерение расстояния методом спектральной интерферометрии в микро- и нанометровом диапазоне на основе применения светодиодных источников излучения. Разработаны сцинтилляционные датчики на основе оптических трап-детекторов (Д. Н. Татьянко и др.).
2011 г.

ОТЧЕТ

о работе отдела нелинейной динамики электронных систем (№ 17) за 2011 год

 Аннотация выполнения заключительного этапа НИР

«Методы генерации, излучения и обработки хаотических сигналов и их применение в системах ближней радиолокации и связи» шифр «Версия»

Авторы:

К.А.Лукин, П.П.Максимов, Л.В.Юрченко, А.А.Могила, В.М.Канцедал, О.В.Земляный, В.Н.Скресанов, П.Л.Выплавин, В.М.Коновалов, Ю.А.Шиян, С.К.Лукин, В.П.Паламарчук, В.Е.Щербаков, Ю.А.Александров, Н.К.Заец, Д.Н.Татьянко, П.Г.Сущенко, Е.А.Мищенко, В.В.Кудряшев, С.Н.Яровой, В.В.Гламаздин.

  1. Рассмотрены автогенераторы с переменной запаздывающей обратной связью, проведены численный анализ и схемотехническое моделирование таких автогенераторов. Предложен новый способ сглаживания спектра хаотических колебаний в автогенераторах с амплитудно-зависимым запаздыванием. Источник сигнала, обладающий таким свойством, будет полезен для построения систем скрытой связи, устойчивых к методам идентификации систем с запаздыванием, порождающих хаос. Разработано и испытано устройство для формирования фрактальной последовательности импульсов на основе множества Кантора. Показано, что при использовании в радиолокации сигналы, имеющие фрактальную структуру во временной области, дают выигрыш при обнаружении и определении характеристик многих природных или искусственных объектов, имеющих топологию, подчиняющуюся законам фрактальной геометрии. Справедливость предлагаемого подхода продемонстрирована на примере оценки отклика имитационной модели фрактального фильтра на входную фрактальную импульсную последовательность.
  2. Разработана математическая модель для эффективного само согласованного моделирования во временной области нелинейных автоколебаний в цепочке диодов Ганна с задержкой взаимной связи в системах с микрополосковой линией передачи. Проведено более точное исследование системы с несколькими параллельными ветвями активных блоков. Обнаружена сложная динамика электромагнитного поля, излученного в открытую секцию микрополосковой линии. Определены параметры системы, влияющие на устойчивость профиля волны излучения и структуру сигнала. Определены факторы, отвечающие за потерю корреляции в квазихаотическом сигнале. Найден новый режим самовозбуждения хаотических колебаний в многосвязных микрополосковых соединениях диодов Гана и условия, при которых в системе возникает динамический хаос повышенной мощности.
  3. Разработаны новые методы генерации многочастотных колебаний в обратносмещенных Si и GaAs pn–i–pn-структур с внутренней обратной связью по дрейфовому току между pn-переходами. Исследованы прямые преобразователи частоты на основе pn–i–pn-структур с резкими лавинными pn-переходами, не использующие сигнал гетеродина, и предложены новые методы генерации колебаний СВЧ и ТГц диапазонов в резких pn-переходах с ударной ионизацией. Показано, что генерация колебаний в резких Si, Ge и GaAs p–n-переходах при постоянном обратном смещении наблюдается во всем СВЧ диапазоне, а частота второй гармоники достигает ТГц диапазона.
  4. Предложен новый тип антенны: спирально-щелевая антенна с синтезированием диаграммы направленности для возможности получения изображений со сменой до 25 кадров в секунду, что в сочетание с применением современных средств генерации и обработки широкополосных шумовых сигналов дает возможность проведения «видео» съемок движущихся объектов («микроволновых фильмов») в 4-х миллиметровом диапазоне длин волн.
  5. Предложен и обоснован новый способ радиолокационного обзора пространства с помощью решетки неподвижных, не переключаемых излучателей и метода синтезирования апертуры антенны. Показано, что для разделения шумовых радиолокационных отражений и формирования на их основе радио-изображения каждый элемент антенной решетки, по отношению к остальным, следует запитывать с запаздыванием, которое превышает интервал корреляции зондирующего сигнала. В таких антеннах отсутствует механическое движение, что повышает ее надежность и стабильность работы, позволяет использовать ее в условиях повышенного уровня радиоактивного облучения, и др.
  6. Разработан и экспериментально опробован метод для формирования трехмерных изображений, основанных на двумерном апертурном синтезе и когерентном приеме шумовых сигналов. Разработано программное обеспечение позволяющее получать трехмерные изображения различных конфигураций излучателей на двухмерной апертуре.
  7. Предложен новый метод обработки отраженных сигналов в шумовых радарах — метод ступенчатых задержек, позволяющий избежать применения быстродействующих линий задержки в опорном канале радара. Показана возможность формирования профилей дальности с использованием предложенного метода ступенчатых задержек, который также позволяет получить высокую разрешающую способность при работе с низкочастотными высокоразрядными АЦП. Проведены эксперименты по использованию генератора сигналов произвольной формы для формирования оптимальных сигналов в шумовых радиолокаторах.
  8. Впервые разработан программно-определяемый шумовой радар на основе ПЛИС (FPGA). Actel  и Altera.
  9. Предложен, изучен и реализован в К-диапазоне новый метод измерения расстояний до вибрирующих объектов с помощью шумового допплеровского радара, основанный на свойствах частичной когерентности узкополосных шумовых сигналов, что открывает новые возможности применения как шумовых сигналов, так и допплеровских радаров.
  10. Предложен метод автоматического формирования сигнала компенсации мощных отражений от местных предметов при ближней локации непрерывными сигналами малоподвижных целей с небольшой эффективной поверхностью рассеяния. Причем компенсация производится на входе радиолокационного приемника еще до начала основного усиления слабого входного сигнала. Предложенный метод пригоден как для простых монохроматических сигналов, так и для сложных квазишумовых зондирующих сигналов и позволит значительно снизить требования к динамическому диапазону входных устройств.
  11. Впервые с помощью разработанного ранее шумового наземного радара с синтезированной апертурой (РСА) 8-мм диапазона сформированы изображения лабораторной комнаты. Экспериментально показано, что при помощи 8-мм шумового РСА можно достичь среднеквадратической погрешности 0,03 мм при измерении смещений (в условиях стабильной атмосферы). Проведен эксперимент по изучению временной стабильности колокольни собора Софии Киевской и показана возможность формирования РСА изображений водной поверхности и объектов на ней. Показано, что одной из наиболее перспективных областей применения таких РСА является дистанционный мониторинг состояния инженерных сооружений больших размеров, таких как здания, мосты, плотины, различные металлоконструкции и др.
  12. Впервые экспериментально показана возможность реализации шумового радара со ступенчатым изменением частоты узкополосного шумового сигнала. Изменение частоты может быть последовательным, как в ЛЧМ радарах, или произвольным, в том числе и хаотическим. Разработанный шумовой радар имеет уникальные технические характеристики: высокое быстродействие (время переключения частоты – 200нс) , большой динамический диапазон – 100дБ, и широкий диапазон перестройки параметров зондирующего сигнала.
  13. Предложена методика компьютерной оценки помехоустойчивости широкополосных шумовых радаров на основе расчета совокупности показателей изменения формы взаимно корреляционной функции (ВКФ) в различных областях ее существования на интервале ожидаемых времен запаздывания сигнала и учета различий между помехой и полезным сигналом. Проведено компьютерное моделирование и экспериментальное исследование помехоустойчивости шумовых радаров в 3-см и 8-мм диапазонах длин волн, показавшее их высокие характеристики при воздействии случайных и детерминированных помех.
  14. Разработана модель новой системы связи для передачи/приема информации между автомобилями (CARs-to-CARs) на автобанах и выполнено моделирование работы CARs-to-CARs систем в реальных условиях, что позволило оптимизировать ее основные характеристики и параметры. На базе дискретного хаотического кодирующего алгоритма рекуррентно-параметрического типа с двумя запаздываниями разработан новый метод формирования квазиортогональных хаотических кодовых сигналов. Предложенный метод позволяет формировать ансамбль квазиортогональных бинарных кодовых сигналов, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к кодирующим сигналам, используемым в CARs-to-CARs системах.
  15. Предложено и экспериментально показано применение метода спектральной интерферометрии для создания оптических частотных сеток в системах оптоволоконной связи. В результате теоретического анализа и экспериментальной проверки метода оптической спектральной интерферометрии сформирована периодическая структура спектра излучения стандартных светодиодов и показана возможность ее применения для метрологического обеспечения частотных сеток WDM систем.
2012 г.

ОТЧЕТ

о работе отдела нелинейной динамики электронных систем (№ 17) за 2012 год

 Аннотация выполнения годового плана НИР

 «Методы генерации, излучения и приема случайных и хаотических сигналов и их применение в радиолокации и связи» шифр «Крок» 

  1. Экспериментально исследованы основные характеристики разработанного макета импульсного шумового радиолокатора кругового обзора, проведены его испытания в условиях сложной радиолокационной обстановки в режиме измерения дальности и в режиме кругового обзора. Получена обобщенная модель оптимального обнаружения эхосигналов с полностью известными параметрами для случая, когда для зондирования используются стохастические сигналы. Результаты могут применяться при проектировании радиолокационных систем, которые используют конкретные типы стохастических зондирующих сигналов (К.А. Лукин, А.А.Могила).
  2. Было выполнено моделирование во временной области активных систем с диодами Ганна, соединенных секциями микрополосковой линии передачи. Было исследовано самовозбуждение диодов Ганна, вмонтированных различными способами в цепь линии передачи. Обнаружена сложная динамика электромагнитного поля, излученного в открытую секцию микрополосковой линии. Показана возможность появления серии высокочастотных импульсов в случае, когда активные блоки отделены от компактных резонансных элементов протяженными секциями линии передачи с задержкой обратной связи (Л.В.Юрченко).
  3. С помощью апробированных численных методов решения уравнений диффузионно-дрейфовой модели полупроводников выполнен расчет параметров и моделирование работы лавинно-генераторных диодов в режиме двухчастотных когерентных автоколебаний. Рассчитаны энергетические и спектральные характеристики лавинно-генераторных диодов. Изучена зависимость частоты, полезной мощности и электронного коэффициента полезного действия от концентрации примесей и напряжения обратного смещения (К.А. Лукин, П.П.Максимов).
  4. Представлены результаты по применению генераторов сигналов произвольной формы, которые построены на основе ПЛИС для генерации сложных сигналов в шумовых радиолокаторах. Экспериментально на примере различных типов сигналов показана эффективность использования генераторов сигналов произвольной формы в радиолокаторах (К.А. Лукин, О.В.Земляный).
  5. Сформированы изображения с помощью пассивного радара с синтезированной апертурой в плоскости дальность-азимут. Построена имитационная модель импульсного шумового радара, работающего при повышенной частоте следования импульсов (К.А. Лукин, П.Л.Выплавин).
  6. Экспериментально исследована стабильность наземного шумового РСА для дифференциально-интерферометрических измерений. Экспериментально исследована зависимость точности дифференциально-интерферометрических РСА измерений от соотношения сигнал-шум. Впервые в ближней зоне синтезированных антенн получены когерентные радиометрические изображения. Это реализовано при помощи нового алгоритма формирования на основе двухпозиционного пассивного радара 8 мм диапазона с антеннами с синтезированной диаграммой направленности. Изображения получены внутри помещения (К.А. Лукин, В. В. Кудряшев, П. Л. Выплавин, В. П. Паламарчук).
  7. Разработан и изготовлен макет интерферометра на базе интерферометра Майкельсона для исследования спектральной интерферометрии в оптическом диапазоне с использованием ультра ярких светодиодов в качестве широкополосных шумовых источников оптического излучения. С помощью разработанного интерферометра Майкельсона экспериментально исследованы светодиоды и получены канавчатые спектры, по характеристикам не уступающие спектрам СЛД. Исследован однолучевой анемометр, в котором используется только один оптический луч (К.А. Лукин, Д.Н.Татьянко).
  8. Разработан новый метод формирования квазиортогональных хаотических последовательностей для применения как в радарах, так и в системах связи. Предложен новый метод формирования бинарных псевдослучайных последовательностей с идеальной периодической и инверсной автокорреляцией, который также может найти широкое применение как в радарах, так и системах связи (К.А. Лукин, В.Е.Щербаков).
  9. Разработан оригинальный метод когерентной компенсации мощных мешающих отражений от местных неподвижных предметов при лоцировании малоразмерных целей (К.А. Лукин, В.М.Коновалов).
2013 г.

ОТЧЕТ

о работе отдела нелинейной динамики электронных систем (№ 17) за 2013 год

Аннотация выполнения годового плана НИР

  «Методы генерации, излучения и приема случайных и хаотических сигналов и их применение в радиолокации и связи» шифр «Крок» 

  1. Разработаны алгоритмы генерации шумовых радиолокационных сигналов для процессоров на основе быстродействующих перепрограммируемых электронных устройств ПЛИС (FPGA) и генераторов сигналов произвольной формы (AWG), использование которых позволяет генерировать сигналы, представленные в цифровой форме в виде заранее запрограммированных последовательностей, в реальном масштабе времени. Экспериментально показана эффективность использования генераторов сигналов произвольной формы в радиолокаторах (К.А. Лукин, О.В.Земляный).
  2. Проведено компьютерное моделирование во временной области нелинейного суммирования мощности в распределенной активной системе, образованной параллельным соединением протяженных секций полосковых линий с диодами Ганна, где возникает значительная задержка обратной связи. Обнаружены и изучены сложные зависимости выходной мощности и периода колебаний от параметров системы. Полученные результаты иллюстрируют сильно нелинейный характер процессов и могут быть полезны для объяснения различных эффектов, наблюдаемых на практике. Примером таких нетрадиционных эффектов, в некоторых случаях, является резкое падение мощности с ростом количества устройств в системе (Л.В.Юрченко).
  3. Были проведены исследования диапазонных, энергетических и спектральных характеристик лавинно-генераторных диодов на  основе резких обратносмещенных Si p-n-переходов в режиме когерентных  колебаний в широком диапазоне изменения концентрации примесных атомов и напряжения обратного смещения. В этом режиме колебания  электронной и дырочной составляющих плотности полезной мощности происходят на одной частоте, что обеспечивает их когерентное суммирование в  обедненном слое обратносмещенных p-n-переходов (К.А. Лукин, П.П. Максимов).
  4. Предложен и исследован новый метод генерации квазиортогональных хаотических последовательностей с помощью многомерных дискретных отображений, пригодных для использования в современных радарных и связных системах (К.А.Лукин, В.Е.Щербаков).
  5. Создана модель движения передней стенки грудной клетки человека за счет сердцебиения и дыхания, что позволяет оценить сигналы допплеровского локатора для дистанционного зондирования человека. Получены аналитические выражения сигналов, их временные и спектральные представления. Исследована возможность локации непосредственно самого сердца за счет проникновения зондирующего излучения через ткани грудной клетки. Разработана методика определения спектра сигнала с малым отношением сигнал / шум, отраженного от грудной клетки при дыхании человека на коротких интервалах наблюдения (К.А. Лукин, В. М. Коновалов).

«Концептуальный дизайн радиорефлектометра на основе сигналов со случайной и псевдослучайной модуляцией»

шифр «Рефлект»

В рамках работ по созданию радиорефлектометра разработан, изготовлен и экспериментально исследован макет волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо на основе инфракрасного широкополосного источника оптического излучения HFBR — 1414Z фирмы Avago Technologies для измерения расстояния микрометрического диапазона методом спектральной интерферометрии. Эксперименты показали линейную зависимость результатов измерения от фактического значения расстояния, измерявшегося в диапазоне от 0 до 120 мкм. На базе разработанного волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо с широкополосным источником инфракрасного излучения HFBR-1414Z фирмы Avago Technologies методом спектральной интерферометрии экспериментально реализована сетка стандартных частот для задач метрологического обеспечения оптических телекоммуникаций (К.А. Лукин, Д. Н. Татьянко и др.).

2014 г.

ОТЧЕТ

о работе отдела нелинейной динамики электронных систем (№ 17) за 2014 год

 Аннотация выполнения годового плана НИР

  «Методы генерации, излучения и приема случайных и хаотических сигналов и их применение в радиолокации и связи» шифр «Крок»

  1. Исследованы режимы генерации хаотических колебаний в системе фазовой автоподстройки частоты с инвертированной характеристикой фазового детектора и задержанной обратной связью. Установлено, что при наличии звена запаздывания в контуре регулирования ФАПЧ дифференциальное уравнение системы с фильтром низкой частоты первого порядка представляет собой нелинейное дифференциальное уравнение бесконечного порядка, решением которого при инвертировании характеристики фазового детектора являются хаотические колебания с высокой размерностью фазового пространства. Предложен метод модуляции хаоса в данной системе на основе изменения параметра запаздывания по закону внешнего сигнала, что может быть использовано для эффективной маскировки сообщений в системах скрытой передачи информации (К.А. Лукин, О. В. Земляный).
  2. Было выполнено моделирование во временной области высокочастотных колебаний, которые появляются в открытой микрополосковой линии передачи с диодом Ганна и удаленным резонатором. Были исследованы условия для появления того или иного вида колебаний. Было найдено, что серии высокочастотных импульсов появляются в тех случаях, когда значение напряжения смещения на диоде Ганна чуть выше нижней границы области с ограниченным накоплением объемного заряда на вольтамперной характеристике диода. Непрерывные же колебания появляются, когда значение напряжения смещения установлено внутри этой области и ближе к ее верхней границе. Были обнаружены бистабильность и эффекты гистерезиса при возбуждении колебаний, когда появление непрерывных колебаний или цепочек высокочастотных импульсов зависит от способа переключения напряжения смещения на диоде. Этот факт должен быть принят во внимание при проектировании высокочастотных генераторов с потенциальными эффектами временных задержек обратной связи, которые могут привести к появлению различных видов колебаний (Л.В.Юрченко).
  3. Предложены и исследованы полупроводниковые лавинные p-n- переходы, генерирующие автоколебания терагерцового (ТГц) диапазона. ТГц автоколебания возбуждаются и поддерживаются в высоколегированной n- области, а в низколегированной p-области генерируются автоколебания микроволнового диапазона. Частота может быть повышена путем уменьшения времени жизни неосновных носителей заряда. Максимальная частота ограничена концентрацией примесных атомов N, при которой p-n-переход вырождается (N = 1018 ‑ 1019 см-3; Т = 300оС). Результаты исследований являются теоретической основой для создания полупроводниковых источников мощных ТГц колебаний (К.А. Лукин, П. П. Максимов).
  4. Разработан и предложен новый метод формирования бинарных псевдослучайных последовательностей с «идеальной» инверсно-периодической автокорреляцией, который может найти широкое применение, как в радарах, так и DSRC-VVDT системах ближней связи. Кроме того, предложен новый метод и MIMO-система с пропускной способностью близкой к пределу Шеннона для передачи информации между автомобилями на автобане (К.А.Лукин, В.Е.Щербаков).
  5. Разработана, изготовлена и исследована сканирующая антенна 4 мм диапазона. Сканирование происходит за счет механического перемещения резонансной излучающей щели. Резонансная щель прорезана в медной ленте. Лента движется вдоль отсутствующей широкой стенки стандартного волновода 3,6х1,8мм. Разработан и изготовлен блок управления антенной. Спроектирован и изготовлен макет радиолокационного датчика с шумовым сигналом 4 мм диапазона в составе: антенна передатчика (сканирующая); блок приемо-передатчика; антенна приемника; блок питания. Разработан алгоритм и программа записи данных в АЦП с блока приемо-передатчика макета (К.А.Лукин, В. П. Паламарчук, Н.К.Заяц, П.Г. Сущенко)
  6. Впервые проанализировано влияние неоптимальной обработки на боковые лепестки, которые наблюдались на профилях дальности и изображениях полученных с помощью 8-мм шумового наземного РСА для простого сценария. Проведено сравнение результатов взвешивания спектра шумового сигнала при изменении формы спектра сигнала, который передавался РСА. Показано, что результаты взвешивания на изображениях очень похожи на результаты изменения формы спектра передающегося сигнала (К.А.Лукин, П.Л. Выплавин).
  7. Разработана и исследована с помощью пакета программного моделирования Matlab Simulink компьютерная модель радара. Теоретически и экспериментально исследован метод низко- когерентной спектральной интерферометрии с помощью интерферометра Майкельсона и волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо и получены статистические характеристики этих устройств (К.А. Лукин, Д. Н. Татьянко).
  8. Разработан метод обнаружения и выделения радиолокационного сигнала отраженного от малоподвижной цели, допплеровский спектр которого лежит в области сильных фликкер-шумов, и время наблюдения за которым составляет нецелое число всего от одного до нескольких его периодов. Это даст возможность обрабатывать сигналы, Фурье-анализ которых дает значительные ошибки (К.А. Лукин, В.М.Коновалов).

«Концептуальный дизайн радиорефлектометра на основе сигналов со случайной и псевдослучайной модуляцией»

шифр «Рефлект»

Разработан дизайн оптического низко-когерентного рефлектометра на основе спектральной интерферометрии с гетеродинным переносом частоты в радиодиапазон. Это позволяет измерять расстояния в десятки киллометров. Разработан, изготовлен и исследован макет рефелектометра микрометрического диапазона расстояний на базе волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо и широкополосного источника инфракрасного излучения HFBR-1414Z фирмы Avago Technologies. Выявлено, что абсолютное значение оценки СКО разработанного рефлектометра составляет 403 нм. Доверительный интервал при доверительной вероятности 0,95 составляет ± 886 нм. На основе исследований, которые были проведены, показана возможность и целесообразность использования метода низко-когерентной спектральной интерферометрии для применения в рефелектометрических измерениях расстояний в волоконно-оптических линиях связи (К.А Лукин, Д. Н.Татьянко, О.В. Земляный, Л.В. Юрченко, Ю.А.Шиян).

2015 г.
Print Friendly