Воторопін С. Д. *, Носков В. Я. *** ФГУП «НІІПП», Томськ, Росія, e-mail: уоШтаН. tomsknet.ru ** НТГПІ, Нижній Тагіл, Росія

Анотація автодінного системи надвисокочастотного (НВЧ) і вкрай високочастотного (КВЧ) діапазонів, завдяки конструктивній простоті, малогабаритне ™ і високої чутливості, знаходять широке застосування для вирішення найрізноманітніших завдань ближньої радіолокації [1]. Принцип роботи зазначених систем заснований на ефекті автодінного, що полягає у зміні параметрів автоколивань генератора під впливом відбитого електромагнітного випромінювання. Виникає автодінного відгук реєструється або в ланцюзі живлення генератора, або зовнішнім детектором, на який відгалужується частина потужності генерованого випромінювання [2].

I. Вступ

Найбільш проста конструкція і низька вартість автодінного системи досягаються при реєстрації автодинного сигналу в ланцюзі харчування. Для цього використовуються резистори, дроселі або трансформатори [2, 3]. Автодінного сигнал знімається безпосередньо з точки з’єднання харчування діода з резистором або дроселем через розділовий конденсатор або з вторинної обмотки трансформатора. Слід зазначити, що традиційний досить простий спосіб реєстрації автодинного відгуку за допомогою резистора в ланцюзі харчування [2] не є оптимальним для випускаються серійно генераторних діодів, так як має ряд істотних недоліків: значними втратами енергії, марно розсіюваною резистором, що знижує загальний ККД системи; наявністю реакції ланцюга живлення на режим генератора по високій частоті, погіршує стабільність роботи автодінного; збільшенням часу встановлення робочої точки генератора при його включенні; зміною режиму генератора при зміні примірника генераторного діода; передачею шумів джерела живлення в ланцюг реєстрації автодинного сигналу.

II. Основна частина

Зазначені недоліки частково знімаються при використанні дроселів і трансформаторів в ланцюзі харчування [1, 3], однак на сучасному рівні розвитку мікроелектроніки пристрій з трансформатором представляється надзвичайно громіздким. В роботі [4] показано, що для генераторів на діодах Ганна оптимальним реєструється параметром автодинного відгуку є струм через діод в режимі короткого замикання на виході, тобто, при харчуванні генератора від джерела напруги та відсутності низькочастотної навантаження, а для лавіннопролетних (ЛПД) і інжекційно-прольоти (ВПС) діодів напруга при живленні від джерела струму. Ці ж умови забезпечують поліпшення шумових характеристик автодінного систем [5]. На рис.1 приведена принципова схема пристрою реєстрації, що відповідає зазначеним умовам [6]. Принцип дії пристрою заснований на перетворенні струму lo, що проходить через діод Ганна \ / Д2 в напругу \ / вих = loR2, яке виділяється на опорі резистора R2. Завдяки наявності зворотного зв’язку через операційної підсилювач Да1 на верхній (за схемою) висновок діода Ганна, на ньому забезпечується практично нульовий вхідний опір ланцюга реєстрації, що повністю виключає зворотну реакцію ланцюга живлення на режим автодинного генератора і запобігає осциляції в цьому ланцюзі при включенні автодінного, що має довгий тракт передавальної лінії [7]. Напруга живлення діода Ганна визначається величиною опорного напруги знімається зі стабілітрона \ / Д1 і опорами резисторів R3 і R4. Відзначимо також, що для наведеної схеми реєстрації не потрібен джерело живлення з високими вимогами до рівня пульсацій і шумів.

коефіцієнт, що враховує співвідношення Дое і Qrp, як правило, ЛОе. »7iQrp, тому N (Qrp) s 1 і qo (Qrp)> 1.

Як видно з (17), (18), завдяки реєстрації автодінного змін частоти в аналізованому пристрої досягається придушення низькочастотних складових фліккер-шумів, зосереджених поблизу несучої. Завдяки цього співвідношення сигнал / шум в даній області доплерівських частот істотно поліпшується. Таким чином, з проведеного аналізу випливає, що автодінного радіолокатор з реєстрацією змін частоти генерації за своїми характеристиками (потенціалу) наближається до потенційного “стелі” автодінного систем.

III. Висновок

Поведені експериментальні дослідження автодинного радіолокатора, що реєструє зміни частоти, з різними типами активних елементів і генераторів на їх основі. Натурні випробування радіолокаторів на вимірювання швидкості руху автотранспорту показали, що дальність дії по одному і тому типу автомобіля у автодінного з реєстрацією змін частоти більш ніж в три рази більше, ніж у автодінного з традиційним способом реєстрації по ланцюгу харчування.

IV. Список літератури

[1] Воторопін С. Д., Юрченко В. І. автодінного на діодах Ганна та пристрої на їх основі. – Електронна промисловість, вип. 1-2, 1998, с. 110-115.

[2] Воторопін С. Д., Носков В. Я. приемопередающие модулі на слабкострумових діодах Ганна для автодінного систем. – Електронна техніка. Сер. СВЧ-техніка, вип. 4 (458), 1993, с. 70-72.

[1] Носков В. Я. Реєстрація автодинного сигналу в ланцюзі харчування СВЧ-генераторів на напівпровідникових діодах

– Радіопромисловості, 1993, № 5-6, з 28-32.

[2] А. с. 1775696 (РФ). Автодінного радіолокатор / Бузикін В. Т., Воторопін С. Д. Носков В. Я. Опубл. в Б.І.,

1992, № 42.

[3] Воторопін С. Д., Носков В. Я. Способи детектування автодинного сигналу в КВЧ-генераторах на напівпровідникових діодах. – Електронна промисловість, 2002, вип.2-3, с.145-150.

[4] А.с. 1599968 (СРСР). Автодінного перетворювач /

В. Т. Бузикін, С. Д. Воторопін, В. Я. Носков ін –

Опубл. в Б.І., 1990, № 38.

[5] Бузикін В. Т., Носков В. Я. та ін Дослідження перехідних процесів в автодінного на напівпровідникових СВЧ генераторах. – В кн.: «Радіофізика і дослідження властивостей речовини». Омськ, 1984, с. 32-42.

[6] Закарлюка Н. М., Носков В. Я. Універсальний джерело струму для лавинно-пролітних діодів. – Прилади і техніка експерименту, 1985, № 1, с. 132-133.

[7] Острейковскій А. В. Про підвищення автодінного чутливості генератора на діоді Ганна. – В кн.: «Електродинаміка і фізика НВЧ». Дніпропетровськ, 1985, с.6-8.

[8] ТерещенкоА. Ф “Декін Г. Н. Оптимізація режиму роботи автодінного на діодах Ганна. – Радіотехніка,

1983, № 4, с. 30-33.

[9] А.с. 1246859 (СРСР). Спосіб налаштування автодінного генератора на діоді Ганна / Е. Л. Барташевскій,

А. В. Острейковскій, Е. Н. Привалов та ін

[10] Бородовскій П. А.. Булдигін А. Ф., Уткін К. К. автодінного змішувач на діоді Ганна – Изв. вузів. Радіоелектроніка, 1974, 17, № 12, с. 82-84.

[11] Терещенко А. Ф. Інженерний метод розрахунку енергетичних характеристик автодінного – Електронна техніка. Сер. Електроніка СВЧ, 1983, № 2, с.3-9.

[12] Туманов. Б. Н “Бузикін В. Т. Особливості автоколивань в автодінного генераторах НВЧ. – Електронна техніка. Сер. Електроніка СВЧ, 1983, № 2, с. 3-9.

[13] Гершензон Є. М., Туманов Б. Н “Бузикін В. Т. та ін Загальні характеристики і особливості автодинного ефекту в автогенераторах. – Радіотехніка та електроніка, 1983, 27, № 1, с. 104-112.

[14] Малахов А. Н. Флуктуації в автоколивальних системах. – М.: Наука, 1968. – 660 с.

METHODS OF AUTODYNE SIGNAL REGISTRATION

Votoropin S. D.*, Noskov V. Ya.**

*FSUE «NIIPP»,. Tomsk, Russia e-mail: vot&.maii. tomsknet. ru **NTSPI, Nizhny Tagil, Russia

Autodyne system becomes cheaper and less complicated if autodyne signal is recorded in the feed circuit. For this purpose resistors, chokes and transformers are used [2, 3]. Autodyne signal is taken either from diode feed/resistor or diode feed/choke junction, or through the blocking capacitor, or from transformer secondary. It should be noted that the common, rather simple method of autodyne response recording using a resistor in the feed circuit [2], is not optimal in the case of serially-produced diodes. That is caused by: power leakage, that reduces total system efficiency; feed circuit response to oscillator mode at HF, that worsens stability of autodyne operation; high working point setup time at the oscillator on; change of oscillator mode at the change of oscillator diode; transmission of power source noise into the circuit of autodyne signal recording. The common problem at creation of autodyne systems is the optimal recording of autodyne response.

Unfortunately, the above-mentioned methods of recording, in spite of multiple efforts, which have been applied for their development, do not enable achieving of the desired limit in the power efficiency [13]. The loss, which makes about 30-40 dB, is concerned basically with noise transform on the non-linearity of active device, as well as with the noise in oscillator feeding circuit. Power spectrum of this noise is concentrated basically in the lower Doppler frequencies. That limits autodyne sensibility and its potential.

In order to increase autodyne radar sensibility and its reach, accordingly, it is proposed to record autodyne frequency changes. At the moving of reflecting object, oscillations occur with Doppler frequency. Flow chart of autodyne radar, which implements the above-mentioned principle, consists of autodyne oscillator (AO), transceiving antenna (A), autodyne frequency shifter (AFS), intermediate-frequency amplifier (IFA), frequency discriminator (FD) and low-pass filter (LPF), connected in series (Fig.2). As is obvious from (17), (18), due to the recording of autodyne frequency change, we suppress lowfrequency components of flicker-noise, which are concentrated close to the carrier. Thus, signal/noise ratio is improved considerably. From the analysis conducted it follows, that autodyne radar, which records the change of oscillation frequency is close to potential limit of autodyne systems.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.