About the feasibility to realize a nonlinear radar with processing at the probing signal frequency

Abstract

The conditions for the implementation of a nonlinear radar using a probing signal having a form as a periodic sequence of pairs of radio pulses with different amplitudes and equal energies, are considered. The energies of the reflected pulses are compared in the locator receiver for each pair, which makes it possible to detect reflections from nonlinear devices at the probing signal frequency by violating the equality of these energies. A numerical experiment was performed to evaluate the dependence of the current form through germanium and silicon diodes and their amplitude parameters at the frequency of the acting sinusoidal voltage with variable amplitude. As a result, it was found that the amplitude nonlinearity can be detected before the diode is completely "opened" if the two voltage amplitudes on the diode differ from each other by at least one and a half to two times. Since the pulse energies are proportional to their powers, and the pulse durations are unchanged, it should be possible to detect non-linearity by determination of a ratio between the radar cross-sections of non-linear objects for different pulse amplitudes. To obtain quantitative estimates, a simulation of the incidence of a flat, linearly polarized wave on a half-wavelength dipole and a half-wavelength folded dipole loaded with a diode was performed. It was found that the model type and parameters significantly affect both the values of the radar cross-sections and the degree of influence of nonlinearity on these values, so that the detection of non-linearity requires significantly higher power levels of the probing signal than the theory predicts.

• nonlinear radar
• two-level signals
• radio pulses with the same energies
• Carrier frequency processing
• diode
• radar cross section

Аннотация (на русском)

О возможности реализации нелинейного радиолокатора с обработкой на частоте зондирующего сигнала

Рассмотрены условия реализации нелинейного радиолокатора, использующего зондирующий сигнал в виде периодической последовательности из пар радиоимпульсов разной амплитуды, но с одинаковыми энергиями. В приёмном устройства локатора для каждой пары сравниваются энергии отражённых импульсов, что позволяет выявить отражения от нелинейных устройств на частоте зондирующего сигнала по нарушению равенства этих энергий. Выполнен численный эксперимент по оценке зависимости формы тока через германиевый и кремниевый диоды и их амплитудных параметров на частоте воздействующего синусоидального напряжения с переменной амплитудой. В результате было установлено, что амплитудная нелинейность может быть выявлена до полного «открывания» диода, если две амплитуды напряжения на диоде и отличаются друг от друга не менее, чем в полтора-два раза. Так как энергии импульсов пропорциональны их мощностям, а длительности импульсов неизменны, должно быть возможно выявление нелинейности по отношению эффективных поперечников рассеяния нелинейного объекта при разных амплитудах импульсов. Для получения количественных оценок было выполнено моделирование падения плоской, линейно поляризованной волны на полуволновый вибратор и полуволновый петлевой вибратор, нагруженные на диод. Было установлено, что вид и параметры модели существенно влияют как на значения эффективных поперечников рассеяния, так и на степень влияния нелинейности на эти значения, так что обнаружение нелинейности требует существенно больших уровней мощности зондирующего сигнала, чем предсказывает теория.

For citation

References

1. Вернигоров Н.С. Нелинейный локатор - эффективное средство обеспечения безопасности в области утечки информации Защита информации. Конфидент: сетевой журнал. 1996. №1. С.67-69.
2. Вернигоров Н.С. Неизвестная нелинейная локация как технология двойного применения. Защита информации. Конфидент: сетевой журнал. 2003. №6. С.80-83.
3. Хорев А.А. Методы и средства поиска электронных устройств перехвата информации. Москва, Министерство обороны РФ. 1998. 224 с.
4. Джонс Т.Х. Обзор технологии нелинейной локации. Защита информации. Конфидент: сетевой журнал. 1999. №3. С.74-78.
5. Афонин И.Л., Дегтярёв А.Н., Поляков А.Л., Слезкин В.Г., Слезкин Г.В. Об использовании двухуровневого зондирующего сигнала в нелинейной радиолокации. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.11.3
6. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: справочное руководство. Москва, Мир. 1982. 512 с.
7. Ровдо А.А. Полупроводниковые диоды и схемы с диодами. Москва, ДМК Пресс. 2019. 287 с.
8. Ширман Я.Д. и др. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория: справочник. 2-е изд. Москва, Радиотехника. 2007. 512 с.
9. Произвольно конфигурируемый нелинейный локатор ЛОРНЕТ-СТАР. АО Элвира [web]. Дата обращения: 10.01.2023. URL: http://www.elvira.ru/ ru/productions/nljd-general/nljd-lornet-star
10. Бельчиков А.В., Мишустин Б.А., Дзисяк А.Б., Зайцев В.К. Взгляд разработчиков нелинейных локаторов серии "ЛОРНЕТ" на некоторые актуальные вопросы нелинейной локации. АО Элвира [web]. Дата обращения: 10.01.2023. URL: http://www.elvira.ru/data/PDF_FILES/NLJD_issues_LORNET _developers_view_article.pdf
11. Курушин А.А. Проектирование СВЧ устройств в CST STUDIO SUITE. Москва, СОЛОН-Пресс. 2018. 428 с.
12. Сазонов Д.М. Антенны. Москва: Высшая школа. 1988. 432 с.
13. Slyozkin V.G., Slyozkin G.V. High Efficiency Antenna for GSM 1800 Mobile Phone. Научный журнал по материалам XI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Достижения и перспективы инноваций и технологий". Керчь. 2022. Т.1. С.300-304.