2005 р.

ЗВІТ

про роботу відділу нелінійної динаміки електронних систем (№ 17) за 2005 рік

Анотація виконання річного плану НДР

«Методи генерації, випромінювання і оброблення хаотичних сигналів та їх застосування в системах ближньої радіолокації и зв’язку» шифр «Варіант»

  1. Розроблено експериментальний макет генератора хаотичних коливань нової конструкції, що має центральну частоту біля 9,4 ГГц, ширину спектру 50 МГц та вихідну потужність 40 мВт. Цей генератор найбільш придатний до використання у автодинної пристроях. Методами числового моделювання досліджена нелінійна динамічна система з затриманим зворотним зв’язком кільцевого типу. Показано, що зростання фрактальної розмірності атрактора систем спостерігається при збільшенні співвідношення між часом затримки та величиною параметра інерційності. При цьому збільшується кількість додатних показників Ляпунова. Дана властивість досліджуваної системи може бути використана для створення генераторів гіперхаосу при відповідному підборі характерних часових параметрів. Подальша робота проводиться в трьох напрямках: вивчення можливості використання транзисторів замість діодів, розробка мікросмугових вихідних коригуючих пристроїв та розробка засобів діагностики сигналів генераторів хаотичних коливань. (О.В.Земляний, К.О.Лукін, В.В.Кулик)
  2. Розроблено методику оцінки точності виміру координат і радіальних зсувів об’єкта, проведених за допомогою РСА, засновану на експериментальних вимірах функції невизначенності (ФН). Проведено експерименти по оцінці точності виміру радіальних зсувів об’єктів за допомогою диференційно-інтерферометричної РСА 3 см діапазону довжин радіохвиль, фазовий центр приймально-передавальної антени якої рухається по дугоподібній траєкторії. Отримано аналітичні співвідношення для оцінки впливу перекручувань траєкторії випромінювача на точність інтерферометричних вимірів. Проведено оцінку фазових помилок шляхом чисельного моделювання РСА й аналізу отриманих зображень. Розроблено автоматизований стенд для виміру і реєстрації амплітудних і фазових діаграм спрямованості антени (ДС) РСА у 8мм діапазоні довжини хвиль. (А.А.Могила, П.Л.Виплавін, Д.Ю.Супрун)
  3. Розроблено „метод компарування синтезованих діаграм спрямованості” для генерації РСА зображень та досліджено його потенційні можливості. Метод компарування синтезованих діаграм спрямованості випробуваний експериментально з використанням обробки сигналів, записаних апаратурою шумового РСА 3-см діапазону (В.М.Скресанов, В.В.Гламаздін, К. О.Лукін).
  4. Проведено експерименти з використанням макету „комбінованого” радару кругового огляду та синтезування апертури ближньої дії Х-діапазону, що використовує хаотичні зондувальні сигнали. Було проведено експеримент: „реєстрація зсуву кутового відбивача методом In-SAR». Отримано, що середньоквадратична абсолютна похибка реєстрації радіальних зсувів крапкових об’єктів не перевищує 0,1 мм при відношенні сигнал/завада 12 дБ. (А.А.Могила, П.Л.Виплавін, К.О.Лукін)
  5. Розв’язано задачу про стійкість лавинних pn-і-pn структур з позитивним зворотнім зв’язком у режимі чекання. Визначені порогові значення струму лавинних pn-i-pn структур на основі германію, кремнію і арсеніду галію. З використанням чисельного методу розрахунку лавинних p-n переходів в режимі автогенерації досліджено ефект автомодуляції щільності лавинного струму в зворотнозміщених p-n переходах з інжекцією струму електронів постійної щільності. Визначені умови, при яких модулюється щільність струму і виявлений механізм модуляції. Показано, що частота модуляції зростає із зростанням концентрації домішкових атомів і може перевищувати 300 ГГц. (К.О.Лукін, П.П.Максимов).
  6. Проведено дослідження динамічного хаосу в двовимірних закритих резонаторах з масивом нелінійних елементів на границі, що відбиває. Поява хаосу супроводжувалась багаточастотною генерацією. Хаос збільшується і спектр потужності розширюється, коли підвищується значення константи взаємодії поля з масивом. Для аналізу властивостей хаосу використовувалися перерізи Пуанкаре та вейвлет-аналіз. Також було проведено узагальнення теорії динаміки квантових частинок та було знайдено нове уявлення рівнянь напівквантової динаміки, яке дозволяє застосувати цю теорію до вивчення руху електронів у квантових (мезоскопічних) надгратках з можливим переходом до динамічного хаосу в ВЧ електромагнітному полі (Л. В. Юрченко).
  7. Запропоновано новий підхід до побудови мультиплексної системи рухомого зв’язку між незалежними транспортними засобами на автобанах, заснований на частотно-кодовому поділі каналів і використанні широкосмугових псевдовипадкових кодових сигналів, що мають відносно низьку спектральну щільність потужності випромінювання і дуже малі бічні пелюстки їх авто- і взаємно-кореляційних функцій (К.О.Лукін, В.Є.Щербаков).
  8. Запропоновано досить простий спосіб розширення вдвічі смуги робочих частот широкосмугових цифрових ліній затримок кореляційних приймачів при обмеженій швидкодії сучасної елементної бази для створення сучасних локаторів з дуже високим розділом по дальності, що становить від десятків до одиниць сантиметрів (В.М.Коновалов).

Пошукові дослідження:

Отримано результати дослідження нового класу антен, що сканують, для наземних РСА: узагальнено і частково опубліковано результати досліджень 2D сканера, призначеного для формування 3D радіо зображень. Проведено розробку (розрахунок характеристик, макетування, конструювання, виготовлення й проведення іспитів) експериментального зразка 2-х діапазонного сканеру, призначеного для роботи в складі диференційно інтерферометричної РСА. (Автори: К.О. Лукін; В.М. Скресанов, В.В. Гламаздін, М.П. Натаров, Д.Г. Селезньов)

Розроблено математичну модель, яка призначена для вирішення функціональної задачі РЛС щодо забезпечення скритності (потайливості) випромінювання наземної оглядової широкосмугової імпульсної шумової РЛС від засобів оперативної радіотехнічної розвідки, що включає комплексний варіант побудови й функціонування шумової РЛС зі скритним випромінюванням у різних умовах радіолокаційного спостереження й ведення радіотехнічної розвідки.

Сформульовано основи стратегії скритного функціонування шумової РЛС, яка характеризується рядом показників скритності ансамблю її випромінювань, склад яких залежить від класу і важливості цілей, що спостерігаються, реалізованого етапу стратегії й забезпечення необхідного рівня (енергетичного, структурного, експлуатаційного) скритності випромінювання. (Автори К.О.Лукін і В.М. Канцедал)

Згідно з Державною програмою  фундаментальних та прикладних досліджень з проблеми використання ядерних матеріалів та ядерних і радіаційних технологій в сфері розвитку галузей економіки на 2004-2010 роки

Виконувались дослідження та розробки за господарським договором:

«Мікрохвильовий метод та апаратура прецизійного моніторингу основного обладнання та трубопроводів АЕС (Використання методу РСА-інтерферометрії та шумових радіолокаторів)», шифр „Саркофаг”.

Проведено всебічний аналіз напрямків розробок пристроїв спостереження та контролю стану інженерних конструкцій великих розмірів, тенденцій їх розвитку з урахуванням особливостей об’єкта „Укриття” Чорнобильської АЕС. вивчено шляхи розробок лазерних, комп’ютерних та голографічних систем у цьому напрямку, визначена техніка досліджень. Показано, що найбільш перспективним напрямком у вирішенні поставленої задачі є застосування шумової радіолокаційної технології сумісно з методом диференційної інтерферометрії та розробка на цій основі шумової ДІ РСА. Отримано алгоритм комп’ютерного моделювання послідовності шумових імпульсів, відбитих об’єктом складної форми. Виконано комп’ютерне моделювання для шумового РСА. (К.О. Лукін та ін.).

Проект Українського Науково-технологічного центру (УНТЦ )

№ 1954 “Мікрохвильовий метод та апаратура для прецизійного моніторингу Саркофага Чорнобильської АЕС”.

Розроблено концепцію побудови системи синхронізації дводіапазонного шумового РСА неперервної дії, алгоритми та програмне забезпечення для управління ШР РСА, проведено комп’ютерне моделювання робочих режимів ШР РСА. визначено основні характеристики системи синхронізації. Розроблено структурну схему системи управління РСА та його окремих вузлів: блоку управління передавачами, приймачами та антенною системою. сконструйовано, виготовлено, налаштовано та випробувано двоканальний комплект апаратури ШР РСА до якого входять антенна система, передавач, когерентний конвертор та блок збирання й обробки даних.(К.О. Лукін та ін.)

2006 р.

 ЗВІТ

про роботу відділу нелінійної динаміки електронних систем (№ 17) за 2006 рік

Анотація виконання річного плану НДР

«Методи генерації, випромінювання і оброблення хаотичних сигналів та їх застосування в системах ближньої радіолокації и зв’язку» шифр „Варіант”

  1. Проведено дослідження хаотичних режимів в нелінійних системах з кільцевим зв’язком, що запізнюється; вивчені нові режими хаотичних коливань і запропоновані нові конструкції генераторів в мікросмуговому виконанні. Для згладжування спектру використовується спеціальна мікросмугова лінія затримки. Встановлено також, що щільність ймовірності амплітуд вихідного сигналу істотно залежить від ступеня асиметрії відображення, що пояснюється залежністю коефіцієнта передачі каскадів у складі нелінійного елементу від частоти. Одержані результати показують перспективність використання генераторів хаосу в радіолокації, шумових вимірювальних системах, радіозв’язку і навігації. (К.О. Лукін, В.В. Кулик, О.В. Земляний).
  2. Розроблено методику випробовування радарів з синтезованою апертурою. Розроблено, виготовлено та випробувано комплект вимірювальних 3-х гранних відбивачів і доплерівського імітатору, а також удосконалено стенд для автоматизованого виміру та реєстрації амплітудних і фазових діаграм спрямованості антен РСА у відповідності до вимог методики випробування шумових радарів мікрохвильового та мм діапазонів. (А.А. Могила, В.М. Скресанов)
  3. Розвинуто метод нелінійного оброблення даних РСА «компарування синтезованих діаграм спрямованості» з метою формування вузького променю з малим рівнем бокового випромінювання у антенах з синтезованою апертурою, що сканують, та досліджено основні характеристики променю. Використання методу підвищує розрізнювальну спроможність, знижує рівень бокових пелюстків та розширює динамічний діапазон виявлення цілей, але потребує підвищення енергії сигналу та часу на оброблення даних РСА. (К.О. Лукін, А.А. Могила, В.М. Скресанов, В.В. Гламаздін)
  4. На базі шумової радарної технології, антен з синтезованою апертурою і методу диференціальної інтерферометрії вперше побудована шумова система радіолокації для швидкого, точного і всепогодного моніторингу поверхонь великих розмірів. Результати натурних випробувань показали високу стабільність і повторюваність вимірювань. Точність вимірювання радіальних зміщень 0,1  мм, дальності 0,1 м і азимута 0,015 м на відстані 50  м при відношенні сигнал/шум більше 10  дБ. (К.О. Лукін, А.А. Могила, В.П. Паламарчук)
  5. Розв’язана задача про стійкість лавинних pn-і-pn структур з позитивним зворотним зв’язком у режимі чекання. Вирішені рівняння дифузійно-дрейфової моделі, що описують фізичні процеси в збідненій області лавинного p-n переходу, границі якої залежать від часу. Визначено умови, при яких у p-n переходах з інжекцією постійного струму відбувається автомодуляція лавинного струму і знайдено механізм їхнього виникнення. (К.О. Лукін, П.П. Максимов).
  6. Чисельне моделювання процесу збудження електромагнітного поля в одновимірному резонаторі, що має шар активних елементів і тонке діелектричне дзеркало на границі, що відбиває, показало можливість генерації в системі ультракоротких імпульсів. Наведено параметри системи, що дозволяє отримати досконалий ланцюжок імпульсів, які згодом можуть бути використані як джерело сигналу для широкосмугових радарів (Л.В.Юрченко).
  7. Запропонована нова концепція побудови системи рухомого зв’язку, що самоорганізується, для передачі інформації між рухомими автомобілями в масштабі реального часу. Вона базується на частотно-кодовому розділенні каналів і використовує генерацію та оновлення кодів за допомогою багатовимірних дискретних відображень. Ключова ідея, що дозволяє використовувати уніфіковані приймачі-передавачі на всіх автомобілях, полягає в тому, щоб у використовуваній зв’язній системі з кодовим розділенням каналів унікальний код для кожного автомобіля асоціювати не з самим автомобілем, а з його поточним положенням на автобані. (К.О. Лукін, В.Є. Щербаков, В.М.Коновалов)

Згідно з Державною програмою  фундаментальних та прикладних досліджень з проблеми використання ядерних матеріалів та ядерних і радіаційних технологій в сфері розвитку галузей економіки на 2004-2010 роки

Виконувались дослідження та розробки за господарським договором:

«Мікрохвильовий метод та апаратура прецизійного моніторингу основного обладнання та трубопроводів АЕС (Використання методу РСА-інтерферометрії та шумових радіолокаторів)», Шифр «Саркофаг».

Обґрунтовано основні параметри шумового РСА для прецизійного моніторингу основного обладнання та трубопроводів АЕС, побудована його структурна схема, розраховані технічні характеристики основних вузлів, розроблені й обґрунтовані схеми цих вузлів та узгоджено їх параметри. Проведено модернізацію та тестування наземного шумового РСА 8 мм діапазону, розроблено методику експериментального випробування РСА, методику вимірювань та виділення корисної інформації на фоні завад. Експериментально показано можливість виявлення та оцінки величини радіального зміщення локалізованих ділянок поверхні на фоні відбивачів з великою ефективною площею розсіяння. (К.О. Лукін, А.А.Могила, В.П.Паламарчук та інші)

Проект Українського Науково-технологічного центру (УНТЦ )

№ 1954 «Мікрохвильовий метод та апаратура для прецизійного моніторингу Саркофага Чорнобильської АЕС».

Виготовлено наземний радіолокатор на основі шумової радіолокаційної технології та антен нового виду – антен з синтезованою апертурою у 8 мм діапазоні радіохвиль. Сумісно з використанням методу диференційної інтерферометрії це дозволило побудувати ефективний інструмент для швидкого, точного та всепогодного моніторингу саркофага Чорнобильської атомної електростанції та для моніторингу інших подібних споруд. (К.О. Лукін та інші).

№ 3377 «Нова лазерна система для абсолютного вимірювання відстаней»

Розроблено функціональну та принципову блок-схему лазерного вимірювача абсолютної відстані та обґрунтовано його основні технічні характеристики. Було запропоновано узагальнену та розглянуті одно- та двоканальні схеми. Двоканальна схема включає канал відбитого та канал опорного сигналу. А у лазерному приймачі на вхід змішувача, який виконано на іншому лавинному фотодіоді, потрапляє лише відбитий ціллю оптичний шумовий сигнал. Показано, що одно-канальний вимірювач, порівняно з двоканальним, має нижчу чутливість, менший динамічний діапазон та значно вищий рівень завад. (К.О. Лукін та інші).

2007 р.

ЗВІТ

про роботу відділу нелінійної динаміки електронних систем (№ 17) за 2007 рік

Анотація виконання річного плану НДР

«Методи генерації, випромінювання й прийому випадкових та хаотичних сигналів і їх застосування в радіолокації і зв’язку» шифр «Версія»

  1. Проведене моделювання роботи генератора хаотичних коливань зі згладжуванням спектру вихідного сигналу генератора з кільцевим зворотним зв’язком, в якому використовується дисперсійні лінії передачі та управління фазою сигналу зворотного зв’язку. Проведені оцінки параметрів кола зворотного зв’язку на базі мікросмугової технології. Проводились експериментальні дослідження окремих вузлів генератора. (К.О.Лукін, В.В.Кулик, О.В.Земляний)
  2. Синтезовано оптимальний приймач нестаціонарних некогерентних шумових сигналів на основі двопараметричного перетворення випадкових процесів. (А.А.Могила)
  3. Запропоновано імпульсний фотопомножувач нового класу, дія якого заснована на лавинно-каскадному множенні первинного фотоструму. Виконано чисельне моделювання лавинно-каскадних фотопомножувачів (ЛКФП) на основі напівпровідникових pn-i-pn структур з лавинними p-n переходами і проведений розрахунок основних характеристик – коефіцієнта посилення, швидкодії та шуму лавинного множення. Показано, що динамічний діапазон посилення ЛКФУ досягає 80 дБ. У режимі лавинного пробою коефіцієнт посилення обмежений зарядом рухливих носіїв. Швидкодія ЛКФП складає декілька десятків наносекунд і визначається числом актів множення К і часом дрейфу носіїв в pn-i-pn структурі. ЛКФП є мало шумливим приладом – його потужність, еквівалентна шуму (NEP), істотно менше за NEP ЛФД. (К.О.Лукін, П.П. Максимов).
  4. Удосконалено методи генерації РСА-зображень та методи диференційної інтерферометрії.(А.А. Могила, К.О.Лукін та інші).
  5. Проведено аналіз завадостійкості широкосмугових каналів дальності РСА відповідно з запропонованим локальним векторним статистичним критерієм завадостійкості в умовах впливу потужних активних непереривних та імпульсних завад різних видів. Аналіз проводився на основі комп’ютерного моделювання та експериментальних даних. Проведено порівняння завадостійкості корелятора, який узгоджено з послідовністю шумових або ЛЧМ імпульсів. Показані переваги шумового сигналу. Використання критерію завадостійкості, який краще враховує бокові пелюстки оцінки кореляційної функції при дії (найімовірніших видів) широко- та вузькосмугових, монохроматичних та комбінованих потужних активних завад, дозволило розширити відомі теоретичні результати у цій області, котрі отримано для активної завади типу «білий шум» і без врахування бокових пелюстків сигнальної складової кореляційної функції. Даний результат може використовуватися для уточнення показників якості вирішення функціональних завдань оглядових радіолокаторів та якості зображень РСА й уникнути прийняття аномальних рішень в умовах дії подібних видів потужних активних завад. (В.М.Канцедал, К.О.Лукін, А.А.Могила, П.Г.Сущенко та інші).
  6. Розроблено математичну модель для ефективного самоузгодженого моделювання в тимчасовій області нелінійних автоколивань в ланцюжку діодів Ганна із затримкою взаємного зв’язку в системах з мікрополоскової лінією передачі. Проведено моделювання автоколивань при послідовному включенні діодів Ганна в мікрополоскову лінію. Показана можливість високочастотного підсумовування потужності діодів Ганна в розподілених системах цього виду в різних випадках (Л.В.Юрченко).
  7. Створення лазерного вимірювача відстаней на основі методу спектральної інтерферометрії: було виготовлено новий трап-детектор потужності оптичного випромінювання (К.О.Лукін, Д. М. Татьянко та ін.).

Пошукові дослідження:

Запропоновано та розроблено нову концепцію побудови системи рухомого зв’язку у  реальному часі між рухливими автомобілями. Вона базується на використанні уніфікованих приймачів/передавачів на усіх автомобілях з частотно-кодовим розподілом каналів, де унікальний код для кожного автомобіля асоціюється не з самим автомобілем, а з його поточним місцезнаходженням на автомагістралі. Застосування широкосмугових хаотичних кодових сигналів робить можливим створення необхідного числа незалежних каналів зв’язку у межах виділеного частотного діапазону та прийом даних на безпошуковій основі. Подальша розробка запропонованої системи зв’язку планується у відділі №17 спільно з фахівцями американської компанії ATI, Inc., а науковий проект «Метод і апаратура мультиплексного широкосмугового зв’язку для передачі інформації поміж автомобілями на автобанах» став лауреатом Всеукраїнського конкурсу інноваційно-технічних проектів «Ideas2life» в області інформаційних технологій у 2006 році. (К.О. Лукін, В.Є. Щербаков, В.М.Коновалов)

2008 р.

ЗВІТ

про роботу відділу нелінійної динаміки електронних систем (№ 17) за 2008 рік

Анотація виконання річного плану НДР

«Методи генерації, випромінювання й прийому випадкових та хаотичних сигналів і їх застосування в радіолокації і зв’язку» шифр «Версія»

  1. Вперше проведено цілодобові диференційно-інтерферометричні вимірювання за допомогою шумового РСА 8 мм діапазону радіохвиль. Виявлені зміщення на поверхні будівлі дзвіниці собору Софія Київська, які спричинені перепадом температури на протязі доби. Вимірювання показали високу стабільність дзвіниці при постійній температурі і у відсутності вітру (відхилення від середнього значення приблизно 0,05 мм, що відповідає точності апаратури). Відхилення фази при вимірюваннях у денний час відповідало зміщенню на 1 мм, що обумовлено прогріванням дзвіниці під дією сонячного випромінювання (К.О.Лукін, А.А.Могила, В.П.Паламарчук, П.Л.Виплавін).
  2. Побудована модель генератора хаотичних коливань із затриманим зворотним зв’язком, що працює в режимі залежності часу запізнювання сигналу від його амплітуди в колі зворотного зв’язку, оцінені характеристики досліджуваного генератора. (К.О.Лукін, О.В.Земляний).
  3. Виконано чисельне моделювання лавинно-каскадного посилення імпульсу в pn-i-pn структурі зі зворотно зміщеними p-n переходами. Показано, що статична вольт амперна характеристика має лінійні та нелінійні ділянки, обумовлені різним ступенем впливу заряду рухливих носіїв на електричне поле. На лінійній ділянці відбувається експоненціальне посилення, а на нелінійній ділянці посилення обмежено зарядом рухливих носіїв. В процесі посилення відбувається розширення імпульсу унаслідок генерації електронно-діркових пар. Введення рекомбінаційних центрів в структуру усуває розширення імпульсу і дозволяє реалізувати селекцію імпульсів по амплітуді. Величина напруги на p-n переходах pn-i-pn структури нижче, ніж на p-n переході лавинно-пролітного діода (ЛПД). Вірогідність утворення локальних мікроплазм в pn-i-pn структурах нижче, ніж в ЛПД, а прибори на основі цих структур надійніші, ніж на основі ЛПД. Показано, що частота другої гармоніки автоколивань GaAs p-n переходів досягає ТГц діапазону. Амплітуда автоколивань залежить від концентрації домішкових атомів і напруги на p-n переході. Вона обмежена зарядом рухливих носіїв (К.О.Лукін, П.П. Максимов).
  4. Уточнена методика визначення показників завадостійкості РСА-зображення точкового об’єкту на поверхні з заданими властивостями розсіювання радіохвиль в умовах активних завад та з урахуванням особливостей побудови системи послідовної часової і просторової кореляційної обробки відбитого шумового сигналу. Проаналізовано припущення та існуючі оцінки показників завадостійкості каналів кутового стиску РСА в умовах великого співвідношення сигнал/завада на вході системи обробки сигналів. Проведено натурний експеримент та отримано дані щодо впливу потужних активних непереривних завад різних видів на РСА-зображення точкових об’єктів в дослідницькому зразку РСА ближньої дії на базі хаотичних сигналів 3 см діапазону. Результати дослідження можуть бути використані для подальшого аналізу та уточнення показників якості РСА-зображень (завадостійкості системи обробки сигналів РСА) в умовах дії потужних ймовірних активних завад (В.М.Канцедал, К.О.Лукін).
  5. Чисельно розраховано самозбудження ланцюжка діодів Гана, з’єднаних лініями передачі та випромінюючих хвилі у нескінчену відкриту лінію. Розрахунки порівняні з аналітичним розглядом подібної системи з одним діодом та балансним відрізком лінії. Для слабкого сигналу багаточастотний спектр коливань добре передбачається узагальненим методом нульового повного імпедансу, тоді як в умовах нелінійних коливань справжній спектр значно відмінний. У ланцюжку з кількох діодів та з малим чи відсутнім опором навантаження виникає довготривалий складний перехідний процес, чи, можливо, справжній динамічний хаос (Л.В.Юрченко).
  6. На базі використання хаотичних кодів та застосування ПЗ Mathcad розроблено математичну модель системи рухомого ближнього зв’язку між транспортними засобами на автобані (DSRC-VVDT системи), яка дозволяє уточнити деякі характеристики і параметри системи передачі та прийому даних між автомобілями на автобані. Зокрема, на достовірність декодування прийнятої інформації (з ймовірністю появи бітової помилки не більш ) істотно не впливають: похибки просторово-часової синхронізації систем не більш ; тепловий шум приймача з рівнями потужності шуму, які відповідають відношенню ; викиди взаємних перешкод від кодових сигналів різних систем, кількість яких не перевищує (В.Є. Щербаков, В.М. Коновалов, К.О.Лукін)
  7. Створення лазерного вимірювача відстаней на основі методу спектральної інтерферометрії: було розроблено фотоприймальний пристрій вимірювача абсолютної відстані для гетеродинного перетворення оптичних частот та трап-детектор для вимірювання потужності лазерного випромінювання. Було проведено прецизійне вимірювання оптичної потужності на основі аналого-цифрового перетворення сигналів. Виконано дослідження просторових характеристик лазерного випромінювання, що виходить з оптичного волокна (Д. М. Татьянко та ін.).

Згідно з Державною програмою  фундаментальних та прикладних досліджень з проблеми використання ядерних матеріалів та ядерних і радіаційних технологій в сфері розвитку галузей економіки на 2004-2010 роки

Виконувались дослідження та розробки за господарським договором:

«Методи та радіаційно-стійка апаратура для прецизійного моніторингу стану конструкцій й устаткування зовні та всередині об’єкту “Укриття” шифр “Саркофаг-2”

Вперше проведено цілодобові вимірювання за допомогою диференційно-інтерферометричної шумової РСА 8 мм діапазону радіохвиль. Виявлено зміщення на поверхні будівлі дзвіниці собору Софія Київська, яке було викликане перепадом температури на протязі доби. Наведена можливість отримання радіозображень та інтерферограм будівель великих розмірів за допомогою розробленої апаратури. Виміряні зміщення фази відбитих від об’єкту сигналів за рахунок температурних змін. результати вимірювань показали дуже високу стабільність і відтворення вимірювань, завдяки як відповідній якості устаткування, так і методу обробки сигналу, що використовувався у шумовій РСА. Досягнута дуже висока точність і чутливість до малих радіальних зміщень і структурних змін спостережуваного об’єкта (К.О.Лукін, А.А.Могила, В.П.Паламарчук, П.Л.Виплавін).

Розроблено концепцію радіаційно-стійкої мікрохвильової сенсорної системи контролю стану елементів конструкції як зовні, так і всередині об’єкту дистанційного моніторингу. Розроблено електродинамічну схему та макет антенної решітки, виготовлено елементи решітки, виміряні їхні характеристики та характеристики решітки у мікрохвильовому діапазоні (К.О.Лукін, А.А.Могила).

«Виготовлення та випробування комбінованого дослідницького зразка (КДЗ) радару кругового обзору та наземного радару з синтезованою апертурою (РСА) ближньої дії на базі хаотичних сигналів 3-см діапазону» шифр “ТИГР”

Проведено настройки прийомо-передавача, антенної системи радара кругового огляду та радара з синтезованою апертурою, комбінованого радара та їхні лабораторні випробовування. Проведені натурні випробовування радара на території ІРЕ НАН України та на території Південно-морського технологічного університету м. Сінгапур. (К.О. Лукін, А.А.Могила, В.П.Паламарчук).

2009 р.
ЗВІТ

про роботу відділу нелінійної динаміки електронних систем (№ 17) за 2009 рік

Анотація виконання річного плану НДР

«Методи генерації, випромінювання й прийому випадкових та хаотичних сигналів і їх застосування в радіолокації і зв’язку» шифр «Версія»

  1. Досліджено автодинний ефект в генераторі широкосмугових хаотичних коливань радіодіапазону. Нелінійна динамічна система із затриманим зворотним зв’язком в автодинному режимі моделювалася включенням додаткової лінії затримки в коло зворотного зв’язку. Одержано рівняння для такої системи, яке є функціонально-різницевим рівнянням з двома відхиленнями аргументу. Показано, що автодинний ефект в генераторі широкосмугових хаотичних автоколивань із затримкою і асиметричним нелінійним відображенням проявляється у виникненні періодичної нерівномірності спектру потужності, частотний період якої обернено пропорційний часу затримки відбитого від навантаження сигналу, що аналогічно поведінці генераторів вузькосмугових хаотичних коливань НВЧ діапазону в автодинному режимі (К.О.Лукін, О.В.Земляний).
  2. Уперше дослідно показана можливість локалізації по відстані потрібної зони простору сумісно з селекцією та вимірюванням відстані до цілі у межах цієї зони при використанні шумових зондувальних сигналів з синтезованим спектром. Це дозволяє значно понизити рівень завад при вирішенні задач виявляння, супроводження та вимірювання координат цілі. Розроблений шумовий радар має відмінні технічні характеристики, серед яких можна назвати високу швидкодію, великий динамічний діапазон, гнучкість в управлінні та широкий діапазон переналагодження параметрів зондувального сигналу. Це відкриває дуже добрі перспективи для використання шумових сигналів з синтезованим спектром в багатофункціональних радіолокаційних системах (К.О.Лукин, А.А. Могила, В.П.Паламарчук).
  3. Досліджено режим багаточастотних автоколивань в Ge, Si і GaAs pn-i-pn структурах з постійним зворотним зсувом. Чисельно вирішені рівняння дифузійно-дрейфової моделі напівпровідникових pn-i-pn структур з різкими лавинними p-n переходами. Досліджено механізм збудження автоколивань. Визначено можливості створення багаточастотних генераторів на основі напівпровідникових pn-i-pn структур з різкими p-n переходами (К.О.Лукін, П.П. Максимов).
  4. На основі результатів аналізу показників завадостійкості системи обробки сигналів шумового радару в умовах радіоелектронного впливу активних завад запропоновано структуру системи його комплексного захисту, яка використовує завадостійкі властивості самої системи обробки сигналів, раціональний вибір засобів радіоелектронного захисту, а також реалізує принцип структурно-параметричної адаптації системи обробки сигналів до поточного стану завад. (В.М.Канцедал, К.О.Лукін).
  5. З метою пошуку нових методів генерації хаотичних сигналів для шумової радіолокації виконане чисельне моделювання електромагнітного збудження діодів Гана, з’єднаних відрізками мікросмугових ліній. У випадку використання досить довгих неспіврозмірних відрізків ліній при послідовному сполученні діодів у ланцюжку, знайдена можливість виникнення хаотичних коливань за умови, що опір активного навантаження діодів не перевищує власного імпедансу мікросмугових ліній (Л.В.Юрченко).
  6. Продовжена робота по моделюванню DSRC-VVDT системи ближнього зв’язку для вирішення проблеми побудови системи, яка обумовлена обліком впливу завмирання сигналу в точці прийому даних внаслідок руху автомобіля по автобану (В.Є. Щербаков, К.О.Лукін).
  7. Створення лазерного вимірювача відстаней на основі методу спектральної інтерферометрії: було розроблено трап-детектор оптичного випромінювання з поліпшеними характеристиками. Було досліджено застосування фотодетекторів для прецизійного вимірювання потужності випромінювання світлодіодів. Проведено тестування методу спектральної інтерферометрії в оптичному діапазоні для вимірювання мікро- і нано-відстаней на основі різних джерел оптичного випромінювання (Д. М. Татьянко та ін.).
2010 р.

ЗВІТ

про роботу відділу нелінійної динаміки електронних систем (№ 17) за 2010 рік

Анотація виконання річного плану НДР

«Методи генерації, випромінювання й прийому випадкових та хаотичних сигналів і їх застосування в радіолокації і зв’язку» шифр «Версія»

  1. Виконано експериментальне дослідження дистанційного зондування поверхонь великих розмірів за допомогою наземної шумової ДІ РСА 8-мм діапазону довжин хвиль, а також проведено аналіз можливості його використання в багатопозиційних конфігураціях та аналіз фазової стійкості при вимірюванні абсолютних і відносних зміщень об’єктів, що спостерігаються. Експериментально отримано оцінку зміни параметрів шумового наземного РСА 8-мм діапазону радіохвиль в часі та аналіз фазової стійкості при вимірюванні абсолютних і відносних зміщень об’єктів. Проведено аналіз можливості використання 8 мм наземного шумового РСА в багатопозиційних режимах, а також аналіз тривимірних інтерферограм. (П.Л.Виплавін, В.П.Паламарчук, К.О.Лукін).
  2. Встановлено вплив активних неперервних завад на шумовий радар та уточнено критерії завадостійкості РСА відносно різноманітних видів активних завад: широко- та вузькосмугових, монохроматичних та комбінованих неперервних сигналів. (В.М.Канцедал, К.О.Лукін).
  3. Відкрито новий режим автоколивань у напівпровідникових генераторах міліметрових і субміліметрових хвиль на основі різких двопролітних p–n-переходів з постійним зворотним зміщенням та визначені можливості створення ТГц автогенераторів на основі різких p–n-переходів. (П.П.Максимов, К.О.Лукін),
  4. Проведено моделювання в часовому просторі активних систем з діодами Гана, що з’єднані паралельно відрізками мікросмугової лінії. Знайдено складну динаміку електромагнітного поля, що випромінюється у відкриту секцію мікросмугової лінії. У системі з віддаленим резонатором, коли активні блоки відділені від компактних резонансних пристроїв подовженими секціями мікросмугової лінії, доведено можливість генерації серії високочастотних імпульсів. Доведено, що у системах, які мають декілька паралельних гілок активних блоків різної довжини, можлива генерація складних квазіхаотичних сигналів. Знайдено новий режим самозбудження хаотичних коливань у багатозв’язних мікросмугових з’єднаннях діодів Гана та умови, при яких у системі виникає динамічний хаос підвищеної потужності. (Л.В.Юрченко).
  5. Аналітично обґрунтовано алгоритм оптимального визначника радіолокаційних сигналів в умовах повної апріорної інформації при використанні для зондування стохастичних сигналів, який добуто раніше внаслідок евристичного підходу. (А.А.Могила).
  6. Запропоновано новий метод формування квазіортогональних хаотично випадкових кодових сигналів для системи ближнього зв’язку між автомобілями, та новий метод формування бінарних псевдовипадкових послідовностей із ідеальною інверсною автокореляцією, які можуть знайти широке застосування як в радарах, так і системах зв’язку. (В.Є. Щербаков, К.О.Лукін).
  7. Проведено дослідження нових структур побудови сучасних типів шумових радарів з високим просторовим розділенням. Запропоновано використовувати сучасні цифрові генератори сигналів довільної форми (AWG). в передавальному і приймальному трактах радарів. Проведено порівняльний аналіз з традиційними системами (В.М.Коновалов).
  8. Створення лазерного вимірювача відстаней на основі методу спектральної інтерферометрії: проведено вимірювання відстані методом спектральної інтерферометрії в мікро- і нано- метровому діапазоні на основі застосування світлодіодних джерел випромінювання. Розроблені сцинтиляційні датчики на основі оптичних трап-детекторів (Д. М. Татьянко та ін.).
2011 р.
 ЗВІТ

про роботу відділу нелінійної динаміки електронних систем (№ 17) за 2011 рік

Анотація виконання заключного етапу НДР

«Методи генерації, випромінювання й прийому випадкових та хаотичних сигналів і їх застосування в радіолокації і зв’язку» шифр «Версія»

Автори:
К.O.Лукін, П.П.Максимов, Л.В.Юрченко, А.А.Могіла, В.М.Канцедал, О.В.Земляний, В.М.Скресанов, П.Л.Виплавін, В.М.Коновалов, Ю.А.Шиян, С.К.Лукін, В.П.Паламарчук, В.Є.Щербаков, Ю.О.Александров, М.К.Заєц, Д.М.Татьянко, П.Г. Сущенко, О.А.Міщенко, В.В.Кудряшов, С.М.Яровий, В.В.Гламаздін.

  1. Розглянуто автогенератори зі змінним затриманим зворотним зв’язком, проведено чисельний аналіз і схемотехнічне моделювання таких автогенераторів. Запропоновано новий спосіб згладжування спектру хаотичних коливань в автогенераторах з амплітудно-залежним запізненням. Джерело сигналу, що володіє такою властивістю, буде корисним для побудови систем прихованого зв’язку, стійких до методів ідентифікації систем з запізненням, що породжують хаос. Розроблено та випробувано пристрій для формування фрактальної послідовності імпульсів на основі множини Кантора. Показано, що при використанні в радіолокації сигнали, що мають фрактальну структуру в тимчасовій області, дають виграш при виявленні та визначенні характеристик багатьох природних або штучних об’єктів, що мають топологію, що підпорядковується законам фрактальної геометрії. Справедливість пропонованого підходу продемонстровано на прикладі оцінки відгуку імітаційної моделі фрактального фільтра на вхідну фрактальну імпульсну послідовність.
  2. Розроблено математичну модель для ефективного самоузгодженого моделювання в тимчасовій області нелінійних автоколивань в ланцюжку діодів Ганна із затримкою взаємного зв’язку в системах з мікрополоскової лінією передачі. Проведено більше повне дослідження системи з декількома паралельними гілками активних блоків. Знайдено складну динаміку електромагнітного поля, що випромінюється у відкриту секцію мікросмугової лінії. Знайдені параметри системи, що впливають на стійкість профілю хвилі випромінювання та структура сигналу. Визначено фактори, що відповідають за втрату кореляції в квазіхаотичному сигналі. Знайдено новий режим самозбудження хаотичних коливань у багатозв’язних мікросмугових з’єднаннях діодів Гана та умови, при яких у системі виникає динамічний хаос підвищеної потужності.
  3. Розроблено нові методи генерації багаточастотних коливань у зворотнозміщених Si і GaAs pn-i-pn-структурах з внутрішнім зворотним зв’язком за дрейфовим током проміж p-n-переходами. Досліджено прямі перетворювачі частоти на основі pn-i-pn-структур з різкими лавинними pn-переходами, які не використовують сигнал гетеродина та запропоновано нові методи генерації коливань НВЧ і ТГц діапазонів в різких pn-переходах з ударною іонізацією. Показано, що генерація коливань в різких Si, Ge і GaAs p-n-переходах при постійному зворотному зміщенні спостерігається в усьому НВЧ діапазоні, а частота другої гармоніки досягає ТГц діапазону.
  4. Запропоновано новий тип антени: спірально-щілинна антена з синтезом діаграми спрямованості для можливості отримання зображень зі зміною до 25 кадрів в секунду, що в поєднання із застосуванням сучасних засобів генерації та обробки широкосмугових шумових сигналів дає можливість проведення «відео» зйомок рухливих об’єктів ( «мікрохвильових фільмів») в 4-х міліметровому діапазоні довжин хвиль.
  5. Запропоновано і обґрунтовано новий спосіб радіолокаційного огляду простору за допомогою решітки нерухомих випромінювачів, що не перемикаються та методу синтезування апертури антени. Показано, що для розділення шумових радіолокаційних відображень та формування на їх основі радіозображення кожен елемент антенної решітки, по відношенню до решти, слід живити з запізненням, яке перевищує інтервал кореляції зондувального сигналу. У таких антенах відсутній механічний рух, що підвищує її надійність і стабільність роботи, дозволяє використовувати її в умовах підвищеного рівня радіоактивного опромінення, та ін.
  6. Розроблено та експериментально випробувано метод для формування тривимірних зображень, заснованих на двовимірному апертурному синтезі і когерентному прийомі шумових сигналів. Розроблено програмне забезпечення, що дозволяє отримувати тривимірні зображення різних конфігурацій випромінювачів на двомірній апертурі.
  7. Запропоновано новий метод обробки відбитих сигналів в шумових радарах – метод східчастих затримок, що дозволяє уникнути застосування швидкодіючих ліній затримки в опорному каналі радара. Показана можливість формування профілів дальності з використанням запропонованого методу східчастих затримок, який також дозволяє отримати високу роздільну здатність при роботі з низкочастотними високорозрядними АЦП. Проведено експерименти з використання генератора сигналів довільної форми для формування оптимальних сигналів в шумових радіолокаторах.
  8. Вперше розроблено програмно-обумовлений шумовий радар, на основі ПЛІС (FPGA). Actel і Altera.
  9. Запропоновано, вивчено і реалізовано в К-діапазоні новий метод вимірювання відстаней до вібруючих об’єктів за допомогою шумового допплерівського радара, заснований на властивостях часткової когерентності вузькосмугових шумових сигналів, що відкриває нові можливості застосування як шумових сигналів, так і допплерівських радарів.
  10. Запропоновано метод автоматичного формування сигналу компенсації потужних відбитків від місцевих предметів при ближній локації безперервними сигналами малорухомих цілей з невеликою ефективною поверхнею розсіювання. Причому компенсація провадиться на вході радіолокаційного приймача ще до початку основного підсилювання слабкого вхідного сигналу. Запропонований метод придатний як для простих монохроматичних сигналів, так і для складних квазішумових зондувальних сигналів та дозволить значно знизити вимоги до динамічного діапазону вхідних пристроїв.
  11. Вперше за допомогою розробленого раніше шумового наземного радара з синтезованою апертурою (РСА) 8-мм діапазону сформовано зображення лабораторної кімнати. Експериментально показано, що за допомогою 8-мм шумового РСА можна досягти середньоквадратичної похибки 0,03 мм при вимірюванні зсувів (в умовах стабільної атмосфери). Проведено експеримент з вивчення тимчасової стабільності дзвіниці собору Софії Київської та показана можливість формування РСА зображень водної поверхні та об’єктів на ній. Показано, що однією з найбільш перспективних областей застосування таких РСА є дистанційний моніторинг стану інженерних споруд великих розмірів, таких як будівлі, мости, греблі, різні металоконструкції та ін.
  12. Вперше експериментально показана можливість реалізації шумового радара із ступінчастиою зміною частоти вузькосмугового шумового сигналу. Зміна частоти може бути послідовною, як в ЛЧМ радарах, або довільною, в тому числі і хаотичною. Розроблений шумовий радар має унікальні технічні характеристики: високу швидкодію (час перемикання частоти – 200нс), великий динамічний діапазон – 100дБ, і широкий діапазон перебудови параметрів зондувального сигналу.
  13. Запропоновано методику комп’ютерної оцінки завадостійкості широкосмугових шумових радарів на основі розрахунку сукупності показників зміни форми взаємно кореляційної функції (ВКФ) в різних областях її існування на інтервалі очікуваних термінів запізнювання сигналу і обліку відмінностей між завадою та корисним сигналом. Проведено комп’ютерне моделювання та експериментальне дослідження завадостійкості шумових радарів в 3-см і 8-мм діапазонах довжин хвиль, яке показало їх високі характеристики при впливі випадкових і детермінованих завад.
  14. Розроблено модель нової системи зв’язку для передачі / прийому інформації між автомобілями (CARs-to-CARs) на автобанах і виконано моделювання роботи CARs-to-CARs систем в реальних умовах, що дозволило оптимізувати її основні характеристики і параметри. На базі дискретного хаотичного кодуючого алгоритму рекуррентно-параметричного типу з двома запізнюваннями розроблено новий метод формування квазіортогональних хаотичних кодових сигналів. Запропонований метод дозволяє формувати ансамбль квазіортогональних бінарних кодових сигналів, що задовольняють вимогам, пропонованим до кодуючих сигналів, використовуваним в CARs-to-CARs системах.
  15. Запропоновано і експериментально показано застосування методу спектральної інтерферометрії для створення оптичних частотних мереж в системах оптоволоконного зв’язку. У результаті теоретичного аналізу та експериментальної перевірки методу оптичної спектральної інтерферометрії сформована періодична структура спектру випромінювання стандартних світлодіодів і показана можливість її застосування для метрологічного забезпечення частотних мереж WDM систем.
2012 р.
ЗВІТ

про роботу відділу нелінійної динаміки електронних систем (№ 17) за 2012 рік

Анотація виконання річного плану НДР

 «Хаотичні та псевдовипадкові сигнали мікрохвильового і мм діапазонів,  засоби іх вимірювання і прийому для застосування у шумових радарах і системах формування радіозображень» шифр «Крок» 

  1. Експериментально досліджено основні характеристики розробленого макету імпульсного шумового радіолокатора кругового огляду, проведені його випробовування в умовах складної радіолокаційної обстановки у режимі вимірювання дальності та в режимі кругового огляду. Отримано узагальнену модель оптимального виявлення ехосигналів з повністю відомими параметрами для випадку, коли для зондування використовуються стохастичні сигнали. Результати можуть застосовуватися при проектуванні радіолокаційних систем, котрі використовують конкретні типи стохастичних зондувальних сигналів (К.О. Лукін, А.А.Могила).
  2. Було виконано моделювання у часовому просторі активних систем з діодами Гана, з’єднаних секціями мікросмугової лінії передачі. Було досліджено самозбудження діодів Гана, вмонтованих різним чином у ланцюжок лінії передачі. Знайдена складна динаміка електромагнітного поля, що випромінюється у відкриту секцію мікросмугової лінії. Показана можливість появи серії високочастотних імпульсів у випадку, коли активні блоки відділені від компактних резонансних елементів подовженими секціями лінії передачі з затримкою зворотного зв’язку (Л.В.Юрченко).
  3. За допомогою апробованих чисельних методів розв’язання рівнянь дифузійно-дрейфової моделі напівпровідників виконано розрахунок параметрів і моделювання роботи лавинно-генераторних діодів в режимі двочастотних когерентних автоколивань. Розраховано енергетичні і спектральні характеристики лавинно-генераторних діодів. Вивчено залежність частоти, корисної потужності і електронного коефіцієнта корисної дії від концентрації домішок і напруги зворотного зміщення (К.О. Лукін, П.П.Максимов).
  4. Представлені результати по застосуванню генераторів сигналів довільної форми, які побудовані на основі ПЛІС для генерації складних сигналів в шумових радіолокаторах. Експериментально на прикладі різних типів сигналів показана ефективність використання генераторів сигналів довільної форми в радіолокаторах (К.О. Лукін, О.В.Земляний).
  5. Сформовано зображення за допомогою пасивного радару з синтезованою апертурою в площині дальність-азимут. Побудована імітаційна модель імпульсного шумового радару, що працює при підвищеній частоті проходження імпульсів (К.О. Лукін, П.Л.Виплавін).
  6. Експериментально досліджено стабільність наземного шумового РСА для диференціально-інтерферометричних вимірювань. Експериментально досліджено залежність точності диференціально-інтерферометричних РСА вимірювань від співвідношення сигнал-шум. Вперше у ближній зоні синтезованих антен отримані когерентні радіометричні зображення. Це реалізовано за новим алгоритмом формування на основі двопозиційного пасивного радару 8-мм діапазону з антенами з синтезованою діаграмою спрямованості. Зображення отримані всередині приміщення (К.О. Лукін, В. В. Кудряшов, П. Л. Виплавін, В. П. Паламарчук).
  7. Розроблено та виготовлено макет інтерферометра на базі інтерферометра Майкельсона для дослідження спектральної інтерферометрії в оптичному діапазоні з використанням ультра яскравих світлодіодів в якості широкосмугових шумових джерел оптичного випромінювання. За допомогою розробленого інтерферометра Майкельсона експериментально були досліджені світлодіоди і отримані канавчаті спектри, що за характеристиками не поступаються спектрам СЛД. Досліджено однопроменевий анемометр, в якому використовується тільки один оптичний промінь (К.О. Лукін, Д.М.Татьянко).
  8. Розроблено новий метод формування квазіортогональних хаотичних послідовностей для застосування як в радарах, так і в системах зв’язку. Запропоновано новий метод формування бінарних псевдовипадкових послідовностей із ідеальною періодичною та інверсною автокореляцією, який також може знайти широке застосування (К.О. Лукін, В.Є.Щербаков).
  9. Розроблено оригінальний метод когерентної компенсації потужних заважаючих відбитків від місцевих нерухомих предметів при лоцірованні малорозмірних цілей (К.О. Лукін, В.М.Коновалов).
2013 р.
ЗВІТ

про роботу відділу нелінійної динаміки електронних систем (№ 17) за 2013 рік

Анотація виконання річного плану НДР

«Хаотичні та псевдовипвдкові сигнали мікрохвильового і мм діапазонів,  засоби іх вимірювання і прийому для застосування у шумових радарах і системах формування радіо зображень» шифр «Крок» 

  1. Розроблені алгоритми генерації шумових сигналів радіолокацій для процесорів на основі швидкодіючих перепрограмованих електронних пристроїв ПЛІС (FPGA) і генераторів сигналів довільної форми (AWG), використання яких дозволяє генерувати сигнали, що представлені в цифровій формі у вигляді наперед запрограмованих послідовностей, в реальному масштабі часу. Експериментально показана ефективність використання генераторів сигналів довільної форми в радіолокаторах (К.О. Лукін, О.В.Земляний).
  2. Проведено комп’ютерне моделювання в часовому просторі нелінійного складання потужності в розподіленій активній системі, створеній паралельним з’єднанням подовжених секцій смугових ліній з діодами Ганна, де виникає значна затримка зворотного зв’язку. Виявлені та вивчені складні залежності вихідної потужності і періоду коливань від параметрів системи. Отримані результати ілюструють нелінійний характер процесів і можуть бути корисні для пояснення різних ефектів, що спостерігаються на практиці. Прикладом таких нетрадиційних ефектів, в деяких випадках, є різке падіння потужності із зростанням кількості пристроїв у системі (Л.В.Юрченко).
  3. Були проведені дослідження діапазонних енергетичних і спектральних характеристик лавинно-генераторних діодів на основі різких зворотнозміщених Si p-n-переходів в режимі автоколивань в широкому діапазоні зміни концентрації домішкових атомів і напруги зворотного зсуву. У цьому режимі автоколивання електронної і діркової складових щільності корисної потужності відбуваються на одній частоті, що забезпечує їх когерентне підсумовування в збідненому шарі зворотнозміщених p-n-переходів (К.О. Лукін, П.П. Максимов).
  4. Запропоновано та досліджено новий метод генерації квазіортогональних хаотичних послідовностей за допомогою багатовимірних дискретних відображень, придатних для використання в сучасних радарних і зв’язкових системах (К.О.Лукін, В.Є.Щербаков).
  5. Створено модель руху передньої стінки грудної клітки людини за рахунок серцебиття та дихання, що дозволяє оцінити сигнали допплерівського локатора для дистанційного зондування людини. Отримано аналітичні вирази сигналів, їх часові та спектральні подання. Досліджено можливість локації безпосередньо самого серця за рахунок проникнення зондувального випромінювання через тканини грудної клітки. Розроблено методику визначення спектру сигналу з малим відношенням сигнал/шум, відбитого від грудної клітки при диханні людини на коротких інтервалах спостереження (К.О. Лукін, В. М. Коновалов).

«Концептуальний дизайн радіорефлектометра на основі сигналів з випадковою і псевдослучайною модуляцією» шифр «Рефлект»

В рамках робіт над створенням радіорефлектометра розроблено, виготовлено та експериментально досліджено макет волоконно-оптичного інтерферометра Фабрі-Перо на основі інфрачервоного широкосмугового джерела оптичного випромінювання HFBR – 1414Z фірми Avago Technologies для вимірювання відстані мікрометричного діапазону методом спектральної інтерферометрії. Експерименти показали лінійну залежність результатів вимірювання від фактичного значення відстані, що вимірювалась в діапазоні від 0 до 120 мкм. На базі розробленого волоконно-оптичного інтерферометра Фабрі-Перо з широкосмуговим джерелом інфрачервоного випромінювання HFBR-1414Z фірми Avago Technologies методом спектральної інтерферометрії експериментально реалізована сітка стандартних частот для задач метрологічного забезпечення оптичних телекомунікацій (К.О. Лукін, Д.М. Татьянко та ін.).

2014 р.
ЗВІТ

про роботу відділу нелінійної динаміки електронних систем (№ 17) за 2014 рік

 Анотація виконання річного плану НДР

 «Хаотичні та псевдовипвдкові сигнали мікрохвильового і мм діапазонів,  засоби іх вимірювання і прийому для застосування у шумових радарах і системах формування радіо зображень» шифр «Крок»  

  1. Досліджено режими генерації хаотичних коливань в системі фазового автопідстроювання частоти з інвертованою характеристикою фазового детектора і затриманим зворотним зв’язком. Встановлено, що при наявності ланки запізнювання в контурі регулювання ФАПЧ диференціальне рівняння системи з фільтром низької частоти першого порядку являє собою нелінійне диференціальне рівняння нескінченного порядку, розв’язком якого при інвертуванні характеристики фазового детектора є хаотичні коливання з високою вимірністю фазового простору. Запропоновано метод модуляції хаосу в даній системі на основі зміни параметра запізнювання за законом зовнішнього сигналу, що може бути використано для ефективного маскування повідомлень в системах прихованої передачі інформації (К.О. Лукін, О. В. Земляний).
  2. Було виконано моделювання в тимчасовій області високочастотних коливань, які з’являються у відкритій мікрополосковій лінії передачі з діодом Ганна і віддаленим резонатором. Були досліджені умови для появи того чи іншого виду коливань. Було знайдено, що серії високочастотних імпульсів з’являються в тих випадках, коли значення напруги зсуву на діоді Ганна трохи вище нижньої межі області з обмеженим накопиченням об’ємного заряду на вольтамперній характеристиці діода. Безперервні ж коливання з’являються, коли значення напруги зсуву встановлено всередині цієї області та ближче до її верхньої межі. Було виявлено бістабільність та ефекти гістерезису при збудженні коливань, коли поява безперервних коливань або ланцюжків високочастотних імпульсів залежать від способу перемикання напруги зсуву на діоді. Цей факт повинен бути прийнятий до уваги при проектуванні високочастотних генераторів з потенційними ефектами тимчасових затримок зворотного зв’язку, які можуть привести до появи різних видів коливань (Л.В.Юрченко).
  3. Запропоновані і досліджені напівпровідникові лавинні p–n- переходи, що генерують автоколивання терагерцевого (ТГц) діапазону. ТГц автоколивання збуджуються і підтримуються у високолегованій n- області, а в низьколегованій p-області генеруються автоколивання мікрохвильового діапазону. Частота може бути підвищена шляхом зменшення часу життя неосновних носіїв заряду. Максимальна частота обмежена концентрацією домішкових атомів N, при якій p–n-переход вироджується (N = 1018 ‑ 1019 см-3; Т = 300оС). Результати досліджень є теоретичною основою для створення напівпровідникових джерел потужних ТГц коливань (К.О. Лукін, П. П. Максимов).
  4. Розроблено та запропоновано новий метод формування бінарних псевдовипадкових послідовностей із «ідеальною» інверсно-періодичною автокореляцією, який може знайти широке застосування як в радарах, так і DSRC-VVDT системах ближнього зв’язку. Крім того, запропоновано новий метод та MIMO-система із пропускною спроможністю близькою до межі Шенона для передачі інформації між автомобілями на автобані (К.О.Лукін, В.Є.Щербаков).
  5. Розроблено, виготовлено та досліджено скануючу антену 4-мм діапазону. Сканування відбувається за рахунок механічного переміщення резонансної щілини, що випромінює. Резонансна щілина прорізана в мідній стрічці. Стрічка рухається вздовж відсутньої широкої стінки стандартного хвилеводу 3,6х1,8мм. Розроблено та виготовлено блок управління антенною. Спроектовано та виготовлено макет радіолокаційного датчика з шумовим сигналом 4-мм діапазону в складі: антена передавача (скануюча); блок прийомо-передавача; антена приймача; блок живлення. Розроблено алгоритм і програма запису даних в АЦП з блоку прийомо-передавача макета (К.О.Лукін, В. П. Паламарчук, М.К.Заєц, П.Г. Сущенко)
  6. Вперше проаналізовано вплив неоптимальної обробки на бокові пелюстки, що спостерігалися на профілях дальності та зображеннях отриманих за допомогою 8-мм шумового наземного РСА для простого сценарію. Проведено порівняння результатів зважування спектру шумового сигналу із зміною форми спектру сигналу, що передавався РСА. Показано, що результати зважування на зображеннях дуже схожі на результати зміни форми спектру сигналу, що передавався (К.О.Лукін, П.Л. Виплавін).
  7. Розроблено та досліджено за допомогою пакету програмного моделювання Matlab Simulink комп’ютерну модель радару. Теоретично та експериментально досліджено метод низько-когерентної спектральної інтерферометрії за допомогою інтерферометра Майкельсона та волоконно-оптичного інтерферометра Фабрі-Перо і отримано статистичні характеристики цих пристроїв (К.О. Лукін, Д. М. Татьянко).
  8. Розроблено метод виявлення і виділення радіолокаційного сигналу відбитого від малорухомої цілі, допплерівський спектр якого лежить в області сильних флікер-шумів, і час спостереження за якими становить неціле число всього від одного до декількох його періодів. Це дасть можливість обробляти сигнали, Фур’є-аналіз яких дає значні помилки. (К.О. Лукін, В. М. Коновалов).

«Концептуальний дизайн радіорефлектометра на основі сигналів з випадковою і псевдослучайною модуляцією» шифр «Рефлект»

Розроблено дизайн оптичного низько-когерентного рефлектометра на основі спектральної інтерферометрії з гетеродинним перенесенням частоти в радіодіапазон. Це дозволяє вимірювати відстані в десятки километрів. Розроблено виготовлено і досліджено макет рефелектометра мікрометричного діапазону відстаней на базі волоконно-оптичного інтерферометра Фабрі-Перо і широкосмугового джерела інфрачервоного випромінювання HFBR-1414Z фірми Avago Technologies. Виявлено, що абсолютне значення оцінки СКО розробленого рефлектометра складає 403 нм. Довірчий інтервал при довірчій ймовірності 0,95 складає ± 886 нм. На основі досліджень, що були проведені, показана можливість і доцільність використання метода низько-когерентної спектральної інтерферометрії для застосування в рефелектометричних вимірюваннях відстаней в волоконно-оптичних лініях зв’язку (К.О Лукін, Д.М. Татьянко, О.В. Земляний, Л.В. Юрченко, Ю.А.Шиян ).

2015 р.
Print Friendly