Содержание к диссертации
Список сокращений
Введение к работе
Основные особенности.нелинейной радиолокации
Эффект нелинейного рассеяния электромагнитных волн, понятие нелинейного рассеивателя
Использование эффектов нелинейного взаимодействия электромагнитных волн с объектами
Выводы по 1-му разделу
Экспериментальное изучение свойств нелинейных рассеивателей
Обобщенная характеристика нелинейного рассеивателя ... Измерительный стенд для исследования характеристик нелинейных рассеивателей
Измерения амплитудных характеристик нелинейных рассеивателей
Результаты измерений амплитудных характеристик различных типов нелинейных рассеивателей
Двумерные амплитудные характеристики нелинейных рассеивателей
Изучение пространственных характеристик нелинейных рассеивателей
Изучение частотных характеристик нелинейных рассеивателей
Изучение поляризационных свойств нелинейных рассеивателей
Состояние вопроса исследований поляризационных свойств нелинейных рассеивателей
Исследование деполяризующих свойств нелинейных рассеивателей при помощи поляризационной матрицы нелинейных эффективных поперечников рассеяния 88
Исследование деполяризующих свойств нелинейных рассеивателей при помощи расширенной матрицы рассеяния 90
Экспериментальное исследование свойств нелинейных рассеивателей при помощи семейств поляризационных диаграмм 97
2. 7. Исследование контактных нелинейных рассеивателей 102
7.1. Обзор публикаций по нелинейному рассеянию от контактных нелинейных рассеивателей 102
2.7.2. Исследование контактных нелинейных рассеивателей при помощи модели в виде совокупности однотипных контактов 107
2.8. Выводы по 2-му разделу 117
Модели нелинейных рассеивателей 118
Описание нелинейного рассеивателя методом эквивалентной схемы 118
Решение задачи нелинейного рассеяния на основе анализа нелинейных электродинамических уравнений 122
Метод описания свойств нелинейных рассеивателей на основе феноменологических моделей 125
Описание простого нелинейного рассеивателя экспериментальными методами 151
Описание нелинейных рассеивателей как совокупности невзаимодействующих элементов 155
Вибраторные модели стабильной цели в нелинейной радиолокации 155
Статистическая система нелинейных рассеивателей 171
Выводы по 3-му разделу 181
4. Учет и использование свойств нелинейных рассеивателей в прикладных задачах нелинейной радиолокации 182
Классификация и определение принадлежности нелинейных рассеивателей к своему типу по результатам измерений.. 183
Признаковое пространство и классификация нелинейных рассеивателей по свойствам 183
Некоторые методы определения принадлежности нелинейных рассеивателей к своему классу по результатам измерений 193
Нелинейные рассеиватели как средство маркировки .... 198
Пути построения нелинейных отражательных решеток 211
Определение дальности до нелинейного рассеивателя .... 219
Калибровка нелинейных радиолокационных стендов методом реального эталона 231
Определение характеристик нелинейных радиолокационных станций по реальным амплитудным характеристикам целей 237
Сравнение одночастотного и многочастотного методов нелинейного зондирования 242
О возможности применения оптимальных методов приема в нелинейной радиолокации 253
О возможности использования боковых волн в нелинейной радиолокации 259
Выводы по 4-му разделу 267
Заключение 268
Список литературы 272
Приложение 1 Результаты измерений двумерных амплитудных характеристик 287
Приложение 2 Акт внедрения, выданный НИИСТ ГУ НПО "Специальная техника и связь" МВД РФ 307
Приложение 3 Акт внедрения, выданный ФГУП "ЦНИРТИ" 308 - 5 - СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ рассеянный сигнал зондирующий сигнал нелинейный элемент нелинейный рассеиватель нелинейный продукт нелинейная радиолокация нелинейная радиолокационная станция установка нелинейного зондирования принимаемый сигнал нелинейная эффективная поверхность рассеяния амплитудная характеристика частотная характеристика нелинейного рассеивателя диаграмма обратного нелинейного рассеяния поляризационная диаграмма матрица рассеяния рассширенная матрица рассеяния
Мощность зондирующего сигнала
Мощность принимаемого сигнала
Плотность потока мощности рассеянного сигнала на частоте одной из гармоник или НП ЗС
Плотность потока мощности зондирующего сигнала Нелинейная эффективная порерхность рассеяния..
Псевдопоперечник нелинейного рассеяния
Полной излучаемая мощность гармоники
Частота зондирующего сигнала - 6 - ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Настоящая работа относится к новой области радиолокации - нелинейной радиолокации, основанной на использовании эффекта нелинейного рассеяния радиоволн. Эффект заключается в появлении в процессе рассеяния спектральных компонент, являющихся результатом нелинейного преобразования зондирующего сигнала на облучаемом объекте. Объекты, обладающие такими нелинейными свойствами, получили название нелинейных рассеивателей, это устройства либо имеющие в своем составе контактирующие металлические части, в месте соприкосновения которых образуется структура металл-окисел металл, обладающая нелинейными свойствами, либо содержащие полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, микросхемы). На указанных нелинейных элементах происходит искажение зондирующего сигнала, что и является причиной переизлучения ими спектральных компонент на частотах гармоник или комбинационных нелинейных продуктов зондирующего сигнала. Если отфильтровать зондирующий сигнал от нелинейных продуктов появление на выходе приемной антенны спектральных компонент на частотах продуктов нелинейного преобразования зондирующего сигнала будет служить информативным признаком нахождения в зоне облучения нелинейного рассеивателя. Практическое использование эффекта нелинейного рассеяния в радиолокации началось в середине 70-х годов. В это время, с одной стороны, был достигнут прогресс в технике изготовления передатчиков и приемников, а с другой стороны, стали широко внедряться полупроводниковые элементы, обладающие сильной нелинейностью, что расширило класс потенциальных целей. Учитывая, что естественные образования (почва, грунт, вода, растительность, животные) при их облучении, как правило, не являются источниками нелинейных продуктов, обнаружение методами нелинейной радиолокации объектов, обладающих нелинейными свойствами, имеет преимущество перед методами обычной "линейной" радиолокации в условиях сильных фоновых линейных отражений. К настоящему времени нелинейная радиолокация развивается более 20 лет и можно говорить о том, что сложились ее теоретические основы. В России в данном направлении работали группы исследователей под руководством В.Б. Штейншлейгера, Н. С. Вернигорова, Г.Н.Парватова, Г.Д.Михайлова, Б.М.Петрова. Наибольший вклад внесен группой под руководством А.А.Горбачева к которой принадлежит и автор диссертации. Ею опубликовано более 100 работ о различных аспектах нелинейной радиолокации. На первых этапах нелинейные радиолокаторы строились примерно так же как обычные линейные радиолокаторы и отличались только тем, что прием осуществлялся на частоте одного из нелинейных продуктов зондирующего сигнала (как правило, на третьей, позже на второй гармонике). Другими словами, учитывалось только то, что нелинейные рассеиватели переизлучают сигналы на частотах гармоник зондирующего сигнала. Повышение дальности действия и эффективности работы нелинейных радиолокаторов связывалось, . в основном, с увеличением мощности зондирующего сигнала. Такой подход достаточно быстро исчерпал себя. Таким образом, возникла актуальная народнохозяйственная проблема поиска новых возможностей увеличения эффективности нелинейных радиолокационных станций. Ее решение связано с учетом особенностей нелинейного рассеяния и прежде всего свойств нелинейных рассеивате- лей. Как показали наши исследования, нелинейные рассеиватели могут сильно отличаться по своим свойствам. Поэтому, в теории нелинейной радиолокации возникла крупная научная проблема, имеющая важное хозяйственной значение, решение которой явилось целью данной работы.
Цель работы - изучение общих свойств объектов нелинейной радиолокации - нелинейных рассеивателей, интерпретация этих свойств при помощи различных моделей, учет и использование изученных особенностей нелинейных рассеивателей в различных задачах нелинейной радиолокации: классификации и определении принадлежности нелинейных рассеивателей к своему классу по результатам измерений; определения дальности; расчете параметров нелинейных радиолокационных станций; разработки методики конструирования нелинейных рассеивателей - маркеров с заданными свойствами.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
Разработки экспериментальных методов исследования и описания свойств нелинейных рассеивателей.
Объяснения механизмов и разработка теоретических и экспериментальных моделей, позволяющих интерпретировать и теоретически описывать наблюдаемые свойства нелинейных рассеивателей, конструировать маркеры - нелинейные рассеиватели.
Поиск методов учета и использования обнаруженных особенностей и свойств нелинейных рассеивателей в различных задачах нелинейной радиолокации.
Объекты исследования Объектами экспериментальных исследований являлись нелинейные рассеиватели: антенны с нелинейной нагрузкой (линейная антенна, нагруженная на нелинейный элемент); реальная радио-электронная аппаратура, предметы бытовой и военной техники (в том числе мины с электронными компонентами), содержащие в своем составе полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, микросхемы); объекты, содержащие в своем составе контактирующие металлические части и узлы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Для экспериментального исследования свойств нелинейных рассеивателей, наряду с традиционными в радиолокации, характеристиками предложено: использовать двумерные амплитудные характеристики для исследования амплитудных свойств нелинейных рассеивателей, при двухчас- тотном зондирующем сигнале; использовать для исследования поляризационных свойств нелинейных рассеивателей расширенные матрицы рассеяния и семейства поляризационных диаграмм; для исследования общих свойств контактных нелинейных рассеивателей использовать экспериментальную модель в виде совокупности большого количества однотипных контактирующих элементов.
Экспериментально исследованы нелинейные рассеиватели нескольких типов. Обнаружены эффекты существенно отличающие нелинейные рассеиватели от линейных, в частности: амплитудные характеристики нелинейных рассеивателей могут носить немонотонный характер; в широком диапазоне значений интенсивности волны зондирующего сигнала амплитудные характеристики носят индивидуальный характер; фаза рассеянного на четных нелинейных продуктах сигнала связана с пространственным положением нелинейного рассеивателя и для его симметричных положений может отличаться на 180 градусов, являясь в этом смысле дискретной случайной величиной; нелинейные рассеиватели разделяются на несколько классов, существенно отличающимися по своим свойствам, в частности, по амплитудным и поляризационным свойствам нелинейные рассеиватели раз- - 9 - деляются на простые и сложные нелинейные рассеиватели; простой нелинейный рассеиватель всегда является поляризационно-избира- тельным объектом, его амплитудные характеристики всегда подобны, а для сложного нелинейного рассеивателя изменение поляризации или амплитуды зондирующего сигнала может привести к изменению поляризации рассеянного сигнала, его амплитудная характеристика меняет свой вид при изменении ориентации или поляризации зондирующего сигнала; конструктивным признаком простого нелинейного рассеивателя является наличие только одной нелинейной нагрузки, у сложного - нелинейных нагрузок несколько и его можно рассматривать как совокупность из нескольких простых; - при нелинейном зондировании заглубленного нелинейного рассеивателя одновременно плоской и боковой электромагнитными волнами наблюдаются комбинированные эффекты, заключающиеся в том, что максимальный рассеянный сигнал может наблюдаться при зондировании боковой электромагнитной волной, а приеме полезного сигнала антенной плоской электромагнитной волны и наоборот.
4.Предложены феноменологические модели нелинейных рассеива- телей, позволившие: дать интерпретацию экспериментально наблюдаемым амплитудным, поляризационным и пространственным свойствам; провести анализ фазовых соотношений между зондирующим сигналами и сигналом, рассеянным нелинейным рассеивателем на частоте нелинейного продукта, определить характеристики, позволяющие полностью описывать свойства простых нелинейных рассеивателей; предложить методику конструирования нелинейного рассеивателя - маркера.
Достоверность обеспечивается для экспериментальных результатов их повторяемостью, для теоретических выводов и обобщений - проверкой экспериментом.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
1. Сделан вывод об индивидуальном характере основного уравнения нелинейной радиолокации из-за индивидуальн о с ти амплитудной характеристики нелинейного рассеивателя в широком диапазоне значений интенсивности плотностей потока мощности зондирующего сигнала, падающего на нелинейный рассеиватель. Предложена методика расчета параметров нелинейных радиолокационных станций с учетом реальных амплитудных характеристик нелинейных рассеивателей.
Предложен и защищенн патентом, алгоритм определения местоположения нелинейного рассеивателя по пространственному градиенту интенсивности рассеянного сигнала, учитывающий индивидуальный характер амплитудной характеристики.
Предложены методы использования фазы рассеянного сигнала в качестве информационного параметра, учитывающие, то, что она определена с точностью до % при неизвестном пространственном положении нелинейного рассеивателя, в частности, при определения дальности до нелинейного рассеивателя.
Намечены пути к решению задачи определения принадлежности нелинейного рассеивателя к своему классу в рамках предложенной классификации нелинейных рассеивателей по своим свойствам, предложено два алгоритма определения принадлежности нелинейного рассеивателя к классу простых или сложных нелинейных рассеивателей на основе экспериментальных измерений.
На основе использования нелинейного рассеивателя с немонотонной амплитудной характеристикой предложены методы измерения распределения электромагнитного поля, измерения эффективной площади антенны, калибровки установок нелинейного зондирования методом реального эталона.
Предложено в установках нелинейного зондирования использовать ЛЧМ сигнал с большой базой (до 200), позволяющий уменьшить влияние инерционности нелинейных рассеивателей и использовать оптимальные методы приема рассеянного сигнала в условиях действия когерентной помехи аппаратурного происхождения.
Показано, что для режима слабого взаимодействия нелинейного рассеивателя с зондирующим сигналом наибольшая мощность рассеянного сигнала соответствует зондирующему сигналу с большим пик-фактором, независимо от того одночастотным или многочастотным является зондирующий сигнал, а для "линейного" режима наибольшая мощность рассеянного сигнала будет для зондирующего сигнала с большей средней мощностью. В то же время, многочастотные зондирующие сигналы позволяют лучше учитывать пространственные и частотные свойства нелинейных рассеивателей, что одновременно требует увеличения времени анализа.
Экспериментально установлено, что сканирование частоты и поляризации зондирующего сигнала позволяет "перемещать" угловое положение лепестков диаграммы обратного нелинейного рассеяния.
Тема диссертации связана с тематическими планами НИРФИ и выполненными госбюджетными и хоздоговорными НИР, порученных НИРФИ решениями директивных органов СССР, в которых автор являлся одним из исполнителей, инициативных НИР НВЗРКУ, в которых автор выступал научным руководителем, некоторые экспериментальные и теоретические результаты получены автором при выполнении проектов Российского фонда фундаментальных исследований (гранты! 96-02-18570, 96-02-31011, 99-02-16916 научный руководитель А.А.Горбачев).
Внедрение. Ряд результатов, сформулированных в диссертации, внедрен при постановке НИР "Чаща 2-14" в КБ "Точмаш", в НПО им.Н.С.Плешакова при выполнении ОКР "Вектор", при выполнении ОКР "Переход" в НИИ спецтехники МВД.
На защиту выносятся: методы, средства и результаты экспериментального изучения амплитудных, частотных, пространственных, поляризационных и фазовых свойств целей нелинейной радиолокации и их теоретическая интерпретация; феноменологические модели нелинейного рассеивателя, позволившие предложить метод описания нелинейного рассеивателя и разработать методику конструирования нелинейного рассеивателя - маркера; два алгоритма определения принадлежности нелинейных рассе- ивателей к своему классу в рамках предложенной классификации, два алгоритма (фазовый и градиентный) измерения дальности до нелинейного рассеивателя и способы измерения распределения электромагнитного поля и площади приемной антенны с использованием эталонного нелинейного рассеивателя; предложения по формированию зондирующего сигнала, позволяющие повысить эффективность установок нелинейного зондирования.
Личное участие. Работа выполнена при научной консультации д.т.н., профессора А.А.Горбачева, поставившего задачу исследования свойств нелинейных рассеивателей, и потребовала усилий коллектива специалистов, принимавших участие в проведении экспериментальных исследований, которые проводились при личном участии автора. Некоторые эксперименты при использовании автоматизированной аппаратуры были выполнены самостоятельно. Анализ и интерпре- тация экспериментальных данных выполнены автором. Ему же принадлежат выводы, изложенные в настоящей работе.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научных семинарах НИРФИ, НГТУ, ИНГУ, НВЗРКУ, на совещаниях у заказчиков, на всесоюзной конференции "Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств и обработки сигналов" (Горький1989), на международном симпозиуме по ЭМС (Вроцлав 1994) и международных конференциях Физпром-96 (Голицино, Московской обл.), "Маг11ес-97" (Лондон, стендовый доклад), "Радиолокация, навигация и связь" (Воронеж-1998) , на НТК "Молодые ученые - производству радиоэлектронной промышленности" (Горький-1989), на НТК НВЗРКУ (Н.Новгород - 1995, 1996, 1997, 1998).
Публикации. Основные результаты исследований, изложенные в диссертационной работе, отражены [1-36].
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и приложений. Ее объем *** страницы, из них 203 страниц машинописного текста, ** страниц , содержащих ** рисунка, ** страниц со списком литературы, включающей ***источников и ** страницы с приложениями.
1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НЕЛИНЕЙНОЙ РАДИОЛОКАЦИИ
Настоящий раздел носит обзорный характер в котором на основе работ [1-57,61,142,145] и публикаций автора [152,156,157,159,161, 166,167,173,174,176,178,181] описаны: физические основы эффекта нелинейного рассеяния электромагнитных волн, практическое применение которого привело к созданию нового направления - нелинейной радиолокации; понятие нелинейного рассеяния как цели нелинейного радиолокатора; прикладные задачи, при решении которых используется эффект нелинейного рассеяния радиоволн; выделены направления использования методов и средств нелинейной радиолокации. Также описаны структурные схемы нелинейных радиолокационных станций и приведена таблица с нелинейными радиолокаторами.
1.1. ЭФФЕКТ НЕЛИНЕЙНОГО РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН,
ПОНЯТИЕ НЕЛИНЕЙНОГО РАССЕИВАТЕЛЯ
Впервые эффект нелинейного рассеяния электромагнитных волн был обнаружен в 40-х годах нашего столетия [1] при использовании мощных передатчиков и приёмников в ограниченном пространстве, например на палубе корабля. Было отмечено, что при попадании в электромагнитное поле антенн передатчиков металлических конструкций, представляющих собой сочленяющиеся части, таких как лестницы, предохранительные перила, антенные растяжки, цепи заграждения и тому подобные структуры, в спектре рассеянного сигнала (PC) появляются дополнительные спектральные компоненты, которых не было в спектре облучающего колебания.
Пусть зондирующий сигнал (ЗС) имеет вид
Езс = e3c-cos()-t + фзс) ,
где езс,ш,фзс - соответственно амплитуда,частота и фаза ЗС. Тогда PC имеет вид (1.1)
1 = 1 где е1,ф! - амплитуда и фаза 1-й компоненты. В случае многочастотного ЗС спектр РС существенно богаче. Для бигармонического ЗС
Езс = е1-соз(ш1Ч + ф^ + е2-соз(ш2Ч + ф2), где е1,а)1,ф1-амплитуда, частота и фаза первой или второй гармони ческих составляющих, РС оказывается сложным колебанием
1=0 з=о
где е13, фи-амплитуда и фаза спектральных компонент РС. В общем случае для ЗС вида (1.3) спектр РС будет состоять из суммы колебаний на частотах нелиней ных продуктов (НП) с частотами
1 = 0 где к^ 0,1,2, ; ш1 - значения частот ЗС из (1.3).
Величина N в (1.1, 1.2), вообще говоря, неограничена, однако с её ростом амплитуды соответствующих компонент уменьшаются. Подобные явления широко распространены в радиотехнике, где преобразования сигналов происходят на различных нелинейных элементах [2]. В [1] в качестве нелинейного элемента (НЭ) выступали неплотные или окислившиеся металлические сочленения, поэтому появление указанных помех получило название эффекта "ржавого болта" [3,4]. Уровень рассеянных на гармониках или комбинационных нелинейных продуктов на несколько порядков был меньше уровня основного воздействия, однако, учитывая высокую чувствительность приемников, эти появляющиеся сигналы выступали существенными помехами, если попадали в полосу приема и получили название комбинационных или интермодуляционных помех.
Таким образом, некоторые объекты обладают способностью рассеивать сигналы с более богатым спектром, чем спектр ЗС. Эти дополнительные спектральные составляющие рассеиваются на частотах соответствующих частотам продуктов нелинейного преобразования зондирующего сигнала. В случае, если ЗС гармонический, рассеянный сигнал содержит кроме спектральной компоненты на частоте ЗС компоненты на частотах гармоник ЗС; в случае многочастотного ЗС - еще и компоненты на частотах комбинационных нелинейных продуктов. Объекты, обладающие подобными свойствами, получили обобщенное название нелинейных рассеивателей (НР). При этом нелинейное преобразование ЗС в нелинейном рассеивателе (в основном - это искажение формы) происходит на сосредоточенных нелинейностях: нелинейных сопротивлениях, нелинейных диэлектриках, магнитных материалах с нелинейной характеристикой намагничивания, несовершенных контактах, а также полупроводниковых компонентах радиоэлектронной аппаратуры [5-9].
При исследовании эффекта нелинейного расеяния информационными сигналами от НР являются именно дополнительные спектральные составляющие, а основная компонента на частоте ЗС, как правило, не принимается. Это обстоятельство определяет области изучения и использования эффекта нелинейного рассеяния электромагнитных волн, которые можно разделить на две большие группы: первая подразумевает, что НР является источником нелинейных помех мешающих радиосвязи, радиолокации, радионавигации и является одной из задач электромагнитной совместимости; вторая подразумевает нелинейное зондирование электромагнитными волнами, то есть прикладное использование эффекта нелинейного рассеяния радиоволн, где НР является объектом обнаружения или источником информации о состоянии среды, в которой он находится.
Для нелинейных рассеивателей, как и для любой нелинейной системы, характерна зависимость ее параметров от величины внешнего воздействия, в общем случае отсутствует однозначная связь фаз воздействующего и появившихся на частотах нелинейных продуктов сигналов, вследствие чего не выполняется принцип суперпозиции.
Следует заметить, что термины нелинейное рассеяние и нелинейное зондирование достаточно часто используются в научной литературе и для других научных задач. Прежде всего это взаимодействие с нелинейными средами, в частности, плазмой, ионосферой, оптически нелинейными средами или с акустически нелинейными средами
Как уже отмечалось, одной из первых причин, вызвавшей практический интерес специалистов к таким нелинейным эффектам, были интермодуляционные помехи радиоприему, возникающие в неплотных соединениях антенных систем, волноводов, коаксиальных кабелях и других металлических конструкциях, расположенных вблизи передаю- щих устройств [1,10,11]. Проявления контактных нелинейностей рассматриваются как нежелательные и изучаются возможности их ослабления, оценки и идентификации. При этом отмечается, что наибольшие уровни контактных помех возникают на частотах нечетных нелинейных продуктов и указывается на нестабильность и непредсказуемость их временного вида.
В начале семидесятых годов по заданию NASA (национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства) в США проводились работы по поиску нелинейных рассеивателей, образованных контактирующими структурами в конструкциях космических аппаратов, выводимых на орбиту. Несовершенные контакты в обшивке космического корабля обладают нелинейными электрическими свойствами и являются источниками вторичных излучений с широким спектром. Возникающие вследствии нелинейного рассеяния помехи приводили к сбоям в высокочувствительной аппаратуре, устанавливаемой на спутниках. В результате проведенных исследований был предложен дальномер, позволяющий определять местонахождение несовершенных контактов в конструкции корабля [12]. В подобных приборах используются НП рассеянного сигнала, возникающие из-за несовершенства контактов соприкасающихся металлических поверхностей. Вопросы электродинамики слоисто-неоднородных сред (металл-окисел-металл - типичная модель контактов) составляют широкую область физики твердого тела.
Различные вопросы возникновения НП в несовершенных контактах и пути их снижения рассмотрены в [10-15]. В [16] указано на возможность контактных соединений между металлами детектировать колебания и выделять разностные частоты в широком диапазоне волн, включая миллиметровые.
В [6] указано, что для уменьшения взаимных помех в каналах судовой связи, вызванных нелинейными эффектами в контактах элементов окружающих металлические конструкции, были приняты специальные меры - металлические контакты в местах конструкций, облучаемых большой мощностью, заменялись изоляторами, что снизило уровень нелинейных помех на 50 дБ.
Исследования контактных помех, возникающих в системах связи, установленных на подвижном составе железной дороги, были рассмотрены в [17]. Анализировались помехи, возникающие во время движения железнодорожных поездов при взаимодействии излучения передатчика на частоте около 10 МГц с периодически образующимися кон- - 17 - тактными рассеивателями. Авторы называют их "подвижными контактами". Отмечается, что помехи носят квазиимпульсный характер, при этом в спектре рассеянного контактными рассеивателями присутствуют как импульсная, так и флюктуационная (медленно меняющаяся по амплитуде) компоненты. Обе компоненты носят случайный характер. Ширина спектра полос этих помех возле основного излучения и его гармоник (в зависимости от скорости транспорта) может достигать нескольких мегагерц. Интенсивность и ширина спектра рассмотренных контактных помех при движении состава существенно больше (на десятки дБ), чем на стоянках. Такое расширение спектра (при приеме основной частоты зондирующего сигнала) положено в основу работы обнаружителя случайных соприкосновений металлических поверхностей [14]. Его назначение - обнаружение соприкосновений объектов широкого класса, включая детали аммуниции военнослужащих, боеприпасы, вооружение и т. п.
Аналогичные исследования по изучению свойств несовершенных контактов выполнялись и в СССР, в частности, в [19-24] рассмотрены нелинейные эффекты в контакте двух металлов, включенном в дипольную антенну и реальные объекты (как контактные НР).
Эффект нелинейного рассеяния может быть использован для выявления дефектов пассивных компонент (резисторов различных типов, контактов, конденсаторов, магнитных компонент) электронной аппаратуры [25]. Отличие, освещаемой в этой статье процедуры измерений, в том, что связь источника зондирующего сигнала и приемного устройства с исследуемым объектом - гальваническая, рабочие частоты - 10+50 кГц. Для обнаружения дефектов, в основном, используется третья гармоника ЗС. В работе приведены экспериментально полученные зависимости уровня третьей гармоники тока от его амплитуды для различных материалов контактов и величины контактного давления, а также данные, показывающие изменения параметров нелинейности контактов при их искусственном старении.
В [26] приведено описание устройства для нахождения источников помех, возникающих в механических соединениях электрических проводников. В этом устройстве использована индуктивная связь генератора и приемника с испытываемым объектом. Назначение устройства - выявление на кораблях ВМФ США источников помех, возникающих в лестницах, оплетках кабелей и т. п. Место возникновения НП определяется путем перемещения индуктивного датчика вдоль проводника с одновременной фиксацией максимального значения амплитуды третьей гармоники ЗС.
Появление первых работ по прикладному использованию эффекта нелинейного рассеяния электромагнитных волн за рубежом относится к концу 60-х - началу 70-х годов. Это новое направление в радиолокации получило название нелинейной радиолокации (НРЛ). Учитывая, что РС на частотах НП всегда по крайней мере на 20-30 (а возможно и на 80) дБ слабее отклика на частоте ЗС, задачи, в которых эффект нелинейного рассеяния может быть продуктивно использован, определяются случаем когда РС на частоте ЗС не может быть принят (например, из-за сильных отражений от подстилающей поверхности, линейных отражателей) или не содержит нужной информации (например, когда обнаруживается объект, содержащий нелинейности).
Следует отметить, что в последнее время термин нелинейная радиолокация применяется [27] и к системам, работа которых основана на недавно открытом явлении параметрического поглощения энергии электромагнитных волн материальным объектом [28].
С середины шестидесятых годов в США были начаты работы по созданию специальных радиотехнических систем, основанных на нелинейном взаимодействии электромагнитных волн с объектами, содержащими несовершенные электрические контакты. Данные системы получили название нелинейных радиолокационных станций (НРЛС) или установок нелинейного зондирования (УНЗ). Как уже отмечалось, принимаемым сигналом (ПС) для этих устройств является только спектральные компоненты РС на частотах НП зондирующего сигнала. В публикациях [29-32] содержится информация о проведении в интересах министерства обороны США, конкретных разработок таких НРЛС с указанием их назначения, принципов построения и технических характеристик. Целями обнаружения описанных систем являлась прежде всего военная техника, личное вооружение, мины [33,34].
Следует отметить, что нелинейные продукты от контактного НР возникают и вблизи частоты ЗС. Так в [35] нестабильность уровня сигналов, рассеянных реальными контактными рассеивателями на частоте ЗС, предложено использовать для обнаружения данных НР на фоне отраженного от земли сигнала. При этом, в качестве принимаемых нелинейных продуктов используются спектральные составляющие, появившиеся в результате модуляции ЗС нестабильным контактным рассе- ивателем. Эта задача во многом сходна с селекцией движущихся целей на фоне земли при помощи бортового радиолокатора при малой величине эффективной поверхности рассеяния цели.
Если на начальных этапах исследования эффекта нелинейного рассеяния радиоволн в качестве основного источника НП рассматривались контактные НР [52], то в связи с широким внедрением в гражданскую и военную технику полупроводниковых электронных приборов актуальной стала задача исследования нелинейного рассеяния от НР. содержащих в качестве сосредоточенных нелинейностей эти полупроводниковые компоненты. РС от таких объектов в общем случае характеризовался как стабильный во времени и более энергичный на частотах четных гармоник. В результате многие НРЛС стали ориентироваться на поиск объектов, содержащих полупроводниковые электронные компоненты и использовать в качестве информационного сигнала НП только на частоте четных НП [40]. Кроме того, появились идеи использовать специально синтезированные НР в качестве марке- ров-пассивных ответчиков. В частности, в [36] описана система предотвращения столкновений автомобилей, предусматривающая размещение на заднем бампере пассивного ответчика - НР, а на переднем нелинейного радиолокатора. В [37] предложено оснащать альпинистов или горнолыжников пассивными НР - удвоителями частоты и осуществлять их поиск при помощи НРЛС, принимающей сигнал на частоте второй гармоники ЗС, если они оказались жертвами снежных лавин.
Следует отметить, что перспективным направлением конструирования НРЛС для работы со специально синтезированными нелинейными рассеивателями могут быть системы, использующие датчики с откликом на субгармонике ЗС [38,39,145,159]. В этом случае преобразование ЗС происходит за счет возбуждения в НР параметрической генерации, в частности, на частоте субгармоники, а не за счет его искажения. Этот тип НРЛС в данной работе рассматриваться не будет.
В СССР первые работы по исследованию эффекта нелинейного рассеяния радиоволн были проведены в начале 70-х годов группой под руководством В.Б.Штейншлегера. Результаты, полученные этой группой [19-23], в основном, представляют собой исследование контактных НР.
Начиная с 1975 года широким фронтом стали проводится теоретические и экспериментальные исследования эффекта нелинейного рассеяния в НИРФИ (Н.Новгород) под руководством А.А.Горбачева. Полученные результаты позволили этой группе создать основы теории этого эффекта, сформировать нелинейную радиолокацию как научное направление и занять лидирующее положение в данном научном направлении. По указанной тематике было выполнено 15 НИР, изготовлено более 10 макетов НРЛС, опубликовано 49 научных публикаций в центральной закрытой печати и 40 в открытой, полученоо 20 авторских свидетельств и патентов.
Другой научный центр, включившийся в работу по прикладному использованию эффекта нелинейного рассеяния электромагнитных волн, находился в Томске (КБ Точмаш, Томский Университет). При взаимодействии с НИРФИ под руководством Н. С. Вернигорова и Г.Н.Парватова были созданы промышленные образцы нелинейных радиолокаторов для поиска мин с электронными взрывателями. Известно более 40 публикаций этой группы в закрытой печати и около 10 в открытой. Публикации, в основном, связаны с задачами повышения эффективности работы НРЛС для поиска мин с электронными взрывателями и изучения воздействия на НР мощных импульсных ЗС (вплоть до ГВт).
С начала 80-х годов к исследованиям подключился КБ Точмаш и ЦНИРТИ (г.Москва). Группами под руководством Г.Н. Чурсина и С.М.Притыко в целях создания комплекса обнаружения мин и других прикладных задач было проведено обобщение результатов, полученных к этому времени. К 1990 году была сформирована научная программа "Сандал", утвержденная Совмином СССР, в которой роль головной организации в части научных исследований отводилась НИРФИ. В 1991 году основным участникам исследований в данном научном направлении из перечисленных организаций (в том числе четырем сотрудникам НИРФИ) за создание теории эффекта нелинейного рассеяния, основ нелинейной радиолокации и образцов нелинейных радиолокаторов были присвоены звания лауреатов Премии Совета Министров СССР.
В 90-х годах основные направления исследований были переориентированы на получение фундаментальных результатов. В качестве наиболее продуктивно работающих новых научных коллективов по изучению эффекта нелинейного рассеяния следует выделить группы работающие в Воронеже под руководством Г.Д.Михайлова и в Таганроге под руководством Б.М.Петрова. Исследования группы Г.Д.Михайлова проводились как экспериментальными, так и теоретическими методами. Основные их направления связаны с задачей учета влияния границы раздела сред, расчету различных антенн с нелинейной нагрузкой, методам измерения нелинейных поперечников рассеянии различных объектов, изучению нелинейных контактных явлений. Число пуб- - 21 - ликаций, выполненных этой группой превышает 20. Группой Б.М.Петрова получены в основном результаты по исследованию нелинейных контактов в антеннах и волноводных трактах, формулировке граничных нелинейных условий, изучению распределенной нелинейности в виде плоскости, содержащей большое количество контактов (всего число публикаций 22). Кроме того в исследованиях Я.С.Шифрина (г.Харьков) большое внимание уделяется контактным явлениям в антеннах и антенных решетках и нелинейным явлениям в активных фазированных решетках (число публикаций около 10).
Следует отметить, что начиная с 80-х годов число публикаций в данном научном направлении в Росии существенно превышают число публикаций зарубежом, поэтому можно утверждать, что сегодня центр изучения эффекта нелинейного рассеяния находится в России. Всего к настоящему времени число публикаций по рассматриваемой тематике превышает две сотни. Поэтому целесообразно выделить среди них публикации, носящие обзорный и обобщающий характер. Первый обзор был опубликован в 1981 году А.А.Горбачевым в закрытой печати. В открытой печати первый обзор [40] написан А. С. Кузнецовм и Г.И.Ку- тиным в 1985 году. Статья В.Б.Штейншлейгера [21] тоже содержит в себе достаточно большую обзорную часть. Методы математического моделирования нелинейного рассеяния приводятся в обзоре С.Н.Ра- зинькова [41], вышедшем в 1997 году. Обобщающий характер носят статьи А.А.Горбачева [42], Н.С.Вернигорова [43]. Некоторые аспекты применения нелинейных радиолокационных станций рассмотрены в [18]. Кроме того, заслуживает внимания монография [44], изданная Б.М.Петровым и др. в 1997 году.
1.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ НЕЛИНЕЙНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН С ОБЪЕКТАМИ
Как отмечалось выше, эффект нелинейного рассеяния электромагнитных волн может быть использован в прикладных задачах. Из анализа публикаций других авторов и наших предложений можно выделить следующие направления практического применения эффекта нелинейного рассеяния радиоволн.
Обнаружение объектов, содержащих соприкасающиеся металлические поверхности, в частности, замаскированного вооружения [29].
Поиск маркированными нелинейными пассивными (без источников питания) рассеивателями - автоответчиками людей, грузов и специальных объектов в снежных завалах, под слоем растительности и грунта, в разрушенных зданиях и т.п.[37,152,173].
Разработка пассивных и полупассивных (энергия элемента питания не используется для излучения) автоответчиков для целей определения объектов, предварительно маркированных НР с заданной реакцией на ЗС (кодировка или модуляция РС за изменения параметров нелинейности) [174].
Обнаружение дефектов пассивных компонент электронных устройств и электрических цепей [25] путем анализа изменений РС при их нелинейном зондировании.
Обнаружение процессов включения контактов, соприкасающихся металлических частей конструкций, личного оружия, боеприпасов [12, 14].
Обнаружение электронных компонентов и радиоаппаратуры при попытках скрытно провезти их через контрольно-пропускные пункты заводов, складов, таможен [45,46].
Обнаружение несанкционированного выноса маркированных предметов из служебных помещений, складов, архивов, магазинов (контроль проходов). Объектами обнаружения являются различные ценности, предварительно снабженные нелинейными пассивными маркерами [45-48].
Дистанционное обнаружение мин, содержащих радиоэлектронные компоненты и замаскированной военной техники и вооружения, включающих электронные блоки [29,45,49-51].
Обнаружение и определение местоположения скрытых электронных средств промышленного шпионажа. Объекты обнаружения - при- емо-передающие устройства подслушивания и передачи данных, магнитофоны [45,47,48].
Дистанционный контроль багажа и ручной клади авиапассажиров путем выделения переодически изменяемого РС при их нелинейном зондировании. Объекты контроля - Функционирующие радиоэлектронные схемы, входящие в состав взрывных устройств, и функционирующие радиоэлектронные устройства, способные стать источниками помех для управляющих систем самолета [45].
Обнаружение и определение местоположения заложенных в автомобиле или здании взрывных устройств содержащих работающие электронные часовые механизмы [45,46].
Обнаружение дефектов в металлических конструкциях (трещины, плохие соединения, окисление и.д.) [51,53,17].
Создание "облаков" из нелинейных рассеивателей для нарушения работы авиационных средств связи, радиолокации, радионавигации, функционирования бортовой аппаратуры [54].
Поиск и обнаружение упавших летательных аппаратов с воздушного носителя [173].
Поиск и обнаружение людей, терпящих бедствие на воде, путем оснащения индивидуальных средств спасения нелинейными рас- сеивателями [156,176].
Использование НР в качестве дистанционных датчиков, позволяющих определить параметры окружающей их среды (электромагнитного поля, давления, температуры, влажности, интенсивности акустического или сейсмического воздействия и т.д.) [61] путем анализа количественных и качественных ихменений РС.
Измерение площади приемной антенны путем формирования из НР эталонного источника электромагнитного поля [178,181].
Измерение пространственного распределения электромагнитного поля по отклику перемещаемого НР [157].
Калибровка нелинейных радиолокаторов по методу реального эталона [157,167,178].
Маркировка редко используемых, запасных, временных или скрытых аэродромов и посадочных площадок путем формирования глис- садных сигналов при помощи размещения на земле пассивных НР, облучаемых НРЛС с летательного аппарата [166].
Обнаружение людей, находящихся за преградой или в завалах вблизи неработающей электронной аппаратуры [55].
Неразрушающая дистанционная техническая диагностика работающей электронной аппаратуры [25].
Обнаружение "черных ящиков" летательных аппаратов, пред- варительно оснащенных диполями, нагруженными на полупроводниковые диоды [142].
В основе указанных приложений лежит одна процедура - облучение объектов зондирующим сигналом (первичное излучение), прием и анализ рассеиваемых целью НП (вторичное излучение), принятие решения в соответствии с задачами измерений.
Некоторые из перечисленных приложений доведены до коммерческого использования, по некоторым высказаны только первые идеи. Обращает на себя внимание направленность разработок в военных и специальных целях, создание переносных и подвижных систем. Имеются указания на то, что за рубежом к середине семидесятых годов создавались корабельные, наземные и самолетные установки НРЛС [6,26,29, 30,35,56,57].
В настоящее время существуют несколько различных типов НРЛС. Классификацию НРЛС можно проводить по используемому режиму работы (гармонический - излучение гармонического ЗС и прием второй или третьей гармоники; комбинационный - излучение двухчастот- ного ЗС и прием комбинационного НП), видам применяемого зондирующего сигнала (непрерывный или импульсный), порядку рабочего нелинейного продукта (второй или третий или оба одновременно), методам обработки принимаемого сигнала (анализ амплитуды или модуляции), дальности действия, конструкции и по назначению НРЛС. Имея в виду, что тип решаемой задачи определяет основные параметры ЗС, конструкцию аппаратуры НРЛС и выбор принимаемого нелинейного продукта, уместно провести классификацию НРЛС по назначению.
Можно выделить три направления использования методов и средств нелинейной радиолокации [161]:
НРЛС для поиска нелинейно-рассеивающих объектов с частично или полностью неизвестными априори свойствами.
НРЛС для работы со специально синтезированными нелинейными рассеивателями.
НРЛС дистанционно диагностирующие радиоэлектронную аппаратуру различного назначения, путем анализа не только уровня рассеянного сигнала, но и его модуляции.
В основном описанные устройства предполагают использование НП второго или третьего порядков, так как интенсивность НП следующих порядков существенно (на десятки дБ) слабее.
Специфика работы НРЛС во многом определяет и пути их совершенствования. Так, для НРЛС первого типа у цели всегда существует априорная неопределенность, которую нужно стремиться по возможности больше снять, что требует как предварительных исследований свойств HP различных классов, так и соответствующего формирования ЗС. Для НРЛС второго типа прежде всего необходимо синтезировать HP с заданными свойствами, в частности, с возможно большей мощностью отклика на частоте НП. Для НРЛС третьего типа необходимо обеспечить высокую адаптацию ЗС и приемной аппаратуры к диагностируемому HP.
Рассмотрим некоторые конструкции НРЛС, известные по литературе и присутствующие на рынке в настоящее время.
Вопросы работы нелинейной радиолокационной системы на третьей гармонике для обнаружения контактных нелинейных рассеивателей, скрытых растительным покровом, рассмотрены в [29,30]. Основное внимание уделено оценке влияния различных факторов на дальность обнаружения. Обсуждаются вопросы появления помех на частотах приема, вызванных НП, возникающими в передатчике и его антенной системе. Оценивается эффективная площадь такого рассеивателя. Автор приходит к выводу, что дальность действия наземной НРЛС в наибольшей степени зависит от поляризации, высоты передающей антенны и длины волны зондирующего сигнала и в меньшей степени - определяется мощностью передатчика, площадью его антенны, а так же площадью приемной антенны и типом обработки сигнала. Эти выводы являются следствием двух основных факторов: влияния отраженного от земли луча при приеме сигналов от целей, находящихся вблизи от земли; быстроты убывания плотности потока мощности принимаемых сигналов с ростом дальности R (обратно пропорционально Ra , где а~7-8).
В работе приводятся следующие данные одной из систем METRRA (разработка US Army Mobilixy Equipment Research and Development Command at Ft. Belvcor): импульсная мощность передатчика - P=l кВт; частота несущей - f=750 МГц; коэффициент усиления антенн - G1=G2=10 дБ; длительность импульса - т=0,5 мкс; частота следования импульсов - F=10 кГц; поляризация антенн - горизонтальная; высота подъема антенн - h=l м; шум-фактор приемника - 6 дБ. Прямых данных о дальности действия системы METRRA в статье не приводится.
Известны [29,30] два возможных способа построения системы METRRA. В первом из них используется одночастотный передатчик и связанный с ним приемник гармоник, в другом - передатчик излучает две частоты, а нелинейная цель выполняет роль смесителя для образования комбинационных частот, одна из которых принимается приемником. На рис. 1.1 представлена структурная схема гармонической НРЛС. Здесь 1 - генератор ЗС, 2 - фильтр ЗС для исключения паразитных гармоник, 3 - антенна ЗС, 4 - объект поиска, 5 - приёмная антенна, 6 - полосовой фильтр на частоту третьей гармоники ЗС, необходимый для устранения перегрузки ЗС приёмника 7. На рис. 1.2 представлена структурная схема двухчастотной (комбинационной) НРЛС. Здесь 1,2- генераторы ЗС с частотами 11,1г'> 3,4 - полосовые фильтры на частоты ЗС; 5,6 - антенны ЗС; 7 - объект поиска; 8 - приёмная антенна на частоту принимаемого НП 21 х - Тг или 2Т1 + Т2: 9 - фильтр на частоту НП; 10 - приемник НП. Первый способ проще в реализации, однако при втором способе можно существенно ослабить требования к "чистоте" зондирующего сигнала. В [29] отмечается, что мощность сигнала третьей гармоники от цели пропорциональна третьей степени мощности облучения, поэтому высокая пиковая мощность передатчика играет более важную роль, чем его средняя мощность.
Есть основания полагать, что одна из модификаций системы МЕТЕНА предназначена для установки на вертолете с целью обнаружения мин на поверхности земли, в частности, в районах с густой растительностью при любых погодных условиях [33,34].
В наземной радиолокации, помимо метода НРЛ, для обнаружения металлических объектов (в том числе замаскированных) может быть применен и альтернативный метод [35]. Если при приеме отраженного сигнала подавить в нужной степени несущую частоту и выделить боковые частоты, вызванные "контактной модуляцией", то такого рода приемное устройство может быть использовано для обнаружения металлических объектов. В [35] указано, что даже при стационарных контактах металлов (точнее, квазистационарных) наблюдается заметная модуляция. При испытаниях наземной установки "Бета" [35] при обнаружении группы солдат из 9 человек "контактная модуляция" эквивалентна эффективной поверхности рассеяния -20 дБ/м2 (при полосе частот 100-1000 Гц). При расположении этой радиолокационной станции на подвижном носителе и проведении испытаний было установлено, что сигнал, отраженный от земной поверхности не является монохроматическим, а содержит спектр частот (из-за эффекта Доплера) , ширина которого определяется скоростью носителя, размерами антенны и ориентации луча визирования.
Рис. 1.1
Структурная схема гармонической нелинейной радиолокационной станции. 1 - генератор зондирующего сигнала, 2 - фильтр зондирующего сигнала для исключения паразитных гармоник, 3 - антенна,, излучающая зондирующий сигнал, 4 - объект поиска, 5 - приёмная антенна, 5 - полосовой фильтр на частоту третьей гармоники зондирующего сигнала, необходимый для устранения перегрузки приёмника 7. -М N 1эс1 ^ \f3c2
Ч | 7 / ^НП = ±
Рис. 1.2
Структурная схема ДЕухчастотной (комбинационной) нелинейной радиолокационной станции. 1,2 - генераторы зондирующих сигналов с частотами Г'1,1'2; 3.-4 - полосовые фильтры на частоты зондирующих сигналов; 5,6 - антенны зондирующих сигналов; 7 - объект поиска; 8 - приёмная антенна на частоту принимаемого нелинейного продукта 211 - Го или 21~Ч + 12; 9 - фильтр на частоту принимаемого нелинейного продукта ; 10 - приёмник.
Описание пассивного автоответчика для обнаружения находящихся в движении людей или объектов дано в [56]. Устройство работает в диапазоне 1-10 МГц и представляет собой миниатюрный нелинейный колебательный контур (резонансные частоты конкретного устройства - 5,365 и 10,730 МГц). Оно устанавливается на опознаваемый объект и при облучении его одним или двумя передатчиками с определенными частотами "откликается" на одной из спектральных составляющих НП. соответствующих его резонансной частоте.
В [36] рассмотрена система предотвращения столкновений автомобилей. Система предусматривает установку на каждом автомобиле пассивного нелинейного ответчика на частоте второй гармоники ЗС и приемопередающего устройства. ЗС является частотномодулированным колебанием с центральной частотой около 10 ГГц, что позволяет определять дальность до ответчика частотным методом и предупреждать водителя с одновременным включением тормозной системы при критическом сближении автомобилей.
В [47] предложена система, позволяющая контролировать товары, снабженные сигнальными ярлыками, если они попадают в зону контроля. Специальный радиопередатчик постоянно излучает в эту зону слабый двухчастотный сигнал. Ответчик в виде сигнального ярлыка, укрепленного на контролируемом товаре, снабжен миниатюрной антенной и нелинейным элементом (полупроводниковым диодом) и преобразует и переизлучает двухчастотный сигнал в ответный сигнал другой частоты. При регистрации ответного сигнала радиоприемником подается сигнал тревоги. Типичным местом установки системы может служить выход из магазина розничной торговли. Описана конкретная установка с частотами передатчика 925 и 905 МГц. Отмечается, что предлагаемые ранее одночастотные системы контроля, имели большой уровень ложных тревог.
В [48] также предложена система для борьбы с кражами в магазинах, но с использованием ответчика, изготовленного из магнито- мягкого материала, способного генерировать богатый гармониками основной частоты ответный сигнал. Гармоники основной частоты образуются при облучении магнитомягкого материала за счет его намагничивания до стадии насыщения. Необходимые характеристики могут быть получены у некоторых ферросплавов в присутствии магнитного смещения, например, у пермаллоя или металлосодержащего стекла. В предложенной системе существенно повышена достоверность обнаружения и снижена вероятность возникновения ложных тревог за счет использования второй гармоники основной частоты и специфических данных о фазовых сдвигах третьей гармоники, так как эти сдвиги не зависят от магнитного смещения, стабильны и предсказуемы. Отмечается, что ранее существовала система, в которой для увеличения чувствительности обнаружителя и снижения вероятности ложных тревог предлагалось использовать амплитуду и фазу второй и амплитуду третьей гармоник. Последняя система оказалась подвержена влиянию магнитного поля земли, поскольку фаза второй гармоники зависит не только от коэрцитивной силы материала, но и от его магнитного смещения.
Следует отметить что наибольшее применение в настоящее время нашли системы НРЛС для оснащения государственных и частных спецслужб [45,46]. Данные устройства присутствуют на рынке в настоящее время. Стоимость иностранных систем составляет 28+40 тысяч $, стоимость отечественных разработок находится в пределах 3+15 тысяч $.
В таблице 1.1 представлены основные характеристики зарубежных и отечественных НРЛС для спецслужб.
1.3. ВЫВОДЫ ПО 1-МУ РАЗДЕЛУ
Применение эффекта нелинейного рассеяния электромагнитных волн в радиолокации привело к становлению нового научного направления - нелинейной радиолокации.
Из-за нелинейного преобразования в нелинейном рассеивате- ле для канала излучающая антенна зондирующего сигнала - нелинейный рассеиватель - приемная антенна не выполняются принципы суперпозиции и взаимности.
Одной из основных задач для повышения эффективности нелинейных ради о ло каци о нных станций обнаружения нелиннейно-рассеиваю- щих объектов определенного класса с априорно неизвестными свойствами является предварительное исследование характеристик нелинейного рассеяния этих объектов.
Для нелинейных радиолокационных станций, предназначенных для обнаружения специально синтезированных нелинейных рассеивате- лей, наиболее важной задачей является синтез эффективно рассеивающих нелинейных рассеивателей - маркеров.
Таблица 1.1
Нелинейные радиолокаторы, представленные в настоящее время на рынке
Продолжение таблицы 1.1
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ НЕЛИНЕЙНЫХ РАССЕИВАТЕЛЕЙ
