ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2026, № 7 · РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

Увеличение дальности подповерхностной радиолокации

В.В. Антипов1, Д.А. Смирнов1, В.И. Сахтеров1

1 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, Москва, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2026.7.13 УДК 621.3.091.22 EDN CFFPDJ

Аннотация

В настоящее время существует широкое разнообразие радиолокационных приборов, применяемых как для радиолокации свободного пространства, так и для подповерхностной радиолокации. Цель данной работы - теоретически и экспериментально обосновать возможность увеличения дальности подповерхностной радиолокации за счёт повышения мощности излучаемого сверхширокополосного сигнала и оптимизации характеристик антенно-фидерных устройств. Основными методами исследования являлись расчёты по рекомендациям Международного союза электросвязи (МСЭ) для свободного пространства, а также натурные измерения параметров дипольных и резистивно-нагруженных дипольных антенн на полуцилиндрическом измерительном стенде. Показано, что малоглубинные георадары с динамическим диапазоном 135 дБ могут обеспечить радиолокацию на расстоянии до 1 км на частотах ниже 40 МГц, а глубинные георадары с динамическим диапазоном 154 дБ - до 1 км на частотах до 420 МГц. Экспериментально установлено, что эффективность резистивно-нагруженных дипольных антенн по первым импульсам составляет 43-45 %, а общий КПД системы при использовании двух антенн - около 22 %. Обнаружено, что снижение сопротивления вибраторов ниже 250 Ом может приводить к паразитным автоколебаниям. Полученные результаты подтверждаются практическими данными зондирования до глубин 150-200 м и более в районах вечной мерзлоты. Таким образом, увеличение амплитуды излучаемого сигнала в n раз повышает дальность радиолокации пропорционально √n, что открывает перспективы создания георадаров с дальностью действия до нескольких сотен метров и более.

  • георадар
  • антенны
  • диаграмма направленности
  • обработка сигналов
Abstract (in English)

Increasing the range of subsurface radar

Currently, there is a wide variety of radar devices used both for free-space radar and for subsurface radar. The purpose of this work is to theoretically and experimentally substantiate the possibility of increasing the range of subsurface radar by increasing the power of the radiated ultrawideband signal and optimizing the characteristics of the antenna-feeder devices. The main research methods included calculations according to the recommendations of the International Telecommunication Union (ITU) for free space, as well as field measurements of the parameters of dipole and resistively loaded dipole antennas on a semi-cylindrical measuring stand. It is shown that shallow ground-penetrating radars with a dynamic range of 135 dB can provide radar at a distance of up to 1 km at frequencies below 40 MHz, and deep ground-penetrating radars with a dynamic range of 154 dB - up to 1 km at frequencies up to 420 MHz. It has been experimentally established that the efficiency of resistively loaded dipole antennas for the first pulses is 43-45 %, and the overall efficiency of the system using two antennas is about 22 %. It was found that reducing the vibrator resistance below 250 Ohms can lead to parasitic self-oscillations. The obtained results are confirmed by practical sounding data to depths of 150-200 m and more in permafrost regions. Thus, increasing the amplitude of the radiated signal by a factor of n increases the radar range proportionally to √n, which opens up prospects for creating ground-penetrating radars with a range of up to several hundred meters or more.

Для цитирования

Антипов В.В., Смирнов Д.А., Сахтеров В.И. Увеличение дальности подповерхностной радиолокации // Журнал радиоэлектроники. – 2026. – № 7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.7.13

Литература

  1. Evans S. Radio techniques for the measurement of ice thickness //Polar Record. - 1963. - Т. 11. - №. 73. - С. 406-410.
  2. Waite A.H., Schmidt S.J. Gross errors in height indication from pulsed radar altimeters operating over thick ice or snow //Proceedings of the IRE. - 1962. - Т. 50. - №. 6. - С. 1515-1520.
  3. Финкельштейн М.И., Кутев В.А., Золотарев В.П. применение радиолокационного подповерхностного зондирования в инженерной геологии. Под редакцией М.И. Финкельштейна. - М.: Недра, 1986. - 128 с.
  4. Владов М.Л. Старовойтов А.В. Введение в георадиолокацию //М.: Изд-во МГУ. - 2004, 153 с.
  5. Владов М.Л., Судакова М.С. Георадиолокация: от физических основ до перспективных направлений. М.: ГЕОС, 2017. - 240 с.
  6. Расчет ослабления в свободном пространстве. // Рекомендация МСЭ-R P.525-3 (11/2016)
  7. Георадарные системы // Geoscanners: [официальный сайт]. - URL: http://www.geoscanners.com (дата обращения: 15.08.2025).
  8. Георадары и оборудование // Геотех: [официальный сайт]. - URL: http://www.geotech.ru (дата обращения: 15.08.2025).
  9. Георадары и программное обеспечение // Логисис: [официальный сайт]. - URL: http://www.logsys.ru/ (дата обращения: 15.08.2025).
  10. Волкомирская Л.Б. и др. Современные георадары серии" ГРОТ" для экологического мониторинга //Экологические системы и приборы. - 2012. - №. 5. - С. 3-5.
  11. Попов А.В. и др. Глубинный георадар: принципы и применение //Электромагнитные волны и электронные системы. - 2018. - Т. 23. - №. 4. - С. 28-36.
  12. Варенков В.В. и др. Результаты экспериментов с георадаром "Сфера" //Электромагнитные волны и электронные системы. - 2024. - Т. 29. - №. 5. - С. 66-70. EDN: UJVGKQ
  13. Аверин А.А. и др. Развитие глубинной георадиолокации //Электромагнитные волны и электронные системы. - 2025. - Т. 30. - №. 3. - С. 62-75. EDN: LIVVSF
  14. Беркут А.И., Морозов П.А., Попов А.В. Георадар для глубинных геологических исследований, основные направления применения //Электромагнитные волны и электронные системы. - 2024. - Т. 29. - №. 5. - С. 89-96. - https://doi.org/10.18127/j5604128-202405-14. - EDN KOFCIS.
  15. Антипов В.В., Горкин Д.С., Дуйсиналиев Н.А. Применение георадиолокации для геотехнического обследования объектов ООО "ГРК Быстринское" //Электромагнитные волны и электронные системы. - 2024. - Т. 29. - №. 5. - С. 7-13. - https://doi.org/10.18127/j5604128-202405-02. - EDN FJJDRS.
  16. Гулевич О.А. О глубинности в георадиолокации с учетом явления интерференции //Журнал радиоэлектроники. - 2020. - №. 9. - С. 5-5. - https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.9.8. - EDN SWIIUK.
  17. Кильпио Е.Ю., Щербаков И.А. О научных результатах в области физических наук, полученных в 2020-2021 гг //Доклады РАН. Физика, технические науки. - 2022. - Т. 506. - №. 2. - С. 3-33. - https://doi.org/10.31857/S2686740022070069. - EDN FPQSTX.
  18. Гулевич О.А., Волкомирская Л.Б., Кайгородов Е.П. Опыт кинематической интерпретации данных глубинной георадиолокации //Геология и геофизика. - 2025. - Т. 66. - №. 4. - С. 523-528. - https://doi.org/10.15372/GIG2024162. - EDN BKXXZZ.
  19. Гулевич О.А. и др. Применение метода отраженных электромагнитных волн для изучения криогидрогеологических условий //Георесурсы. - 2025. - Т. 27. - №. 3. - С. 130-138. - https://doi.org/10.18599/grs.2025.3.14. - EDN HPLIRW.
  20. Судакова М.С. Разработка и применение методики диэлектрических измерений с использованием полевого георадара в лабораторных условиях: дис. - Московский государственный университет им. МВ Ломоносова (МГУ). Геологический факультет, 2009. - С. 24-24. - EDN NLGABX.
  21. Тарасова М.А., Бричёва С.С., Владов М.Л. Методические особенности полевого и лабораторного методов измерения диэлектрической проницаемости на примере песчано-глинистых отложений //Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. - 2025. - №. 5. - С. 158-168. - https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2025-64-5-158-168. - EDN EWCWPU.
  22. Дудник А.В. Оценка достижимой глубины зондирования в георадиолокации //Наукоёмкие технологии. - 2009. - №. 9. - С.62-69
  23. Daniels D.J. Surface-penetration radar: The Institution of Electrical Engineers //London, UK, J. - 1996. - Т. 996.
  24. Сахтеров В.И. Характеристики резистивно-нагруженных антенн георадара в зависимости от формы диполя //Национальная ассоциация ученых. - 2020. - №. 62-1 (62). - С. 42-45. EDN: GNZWZD
  25. Сахтеров В.И. Измерение характеристик антенн георадаров //Распространение радиоволн. - 2021. - С. 596-600. EDN: UVPVHN
  26. Изюмов С.В., Круглов Н.А., Чернышев А.В. Применение георадаров серии" ТР-ГЕО" при производстве работ закрытым способом //Метро и тоннели. - 2007. - №. 1. - С. 17-19. EDN: UMRNGB
  27. Бакин В.А. и др. Анализ обследований состояния горных выработок закрепленных анкерной крепью с применением георадара //Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2015. - №. 10. - С. 172-178. EDN: UQFPZN
  28. Сахтеров В.И., Прокопович И.В., Попов А.В. Экранированная дипольная антенна для задач радиолокационного каротажа //Радиотехника. - 2022. - Т. 86. - №. 8. - С. 103-112. EDN: LYXHSV
  29. Смирнов Д.А., Сахтерова Т.В., Сахтеров В.И. Расчет резистивно-нагруженных дипольных антенн //Гелиогеофизические исследования. - 2025. - №. 48. - С. 104-111. EDN: BBUSIA
  30. Аверин А.А. и др. Увеличение глубины зондирования импульсного георадара путем снижения импеданса антенны //Электромагнитные волны и электронные системы. - 2024. - Т. 29. - №. 3. - С. 49-58. EDN: VQOAIO
  31. Пупатенко К.В., Нелюбов П.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ радиочастотного диапазона ГЕОРАДАРА" ЛОЗА" //Проектирование развития региональной сети железных дорог. - 2019. - №. 7. - С. 78-83. EDN: DASWCO