автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Методы оптимизации энергетического потенциала радиотехнических приборов подповерхностного зондирования

На правах рукописи

0046И4чо(

Дудник Андрей Владимирович

МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ ПОДПОВЕРХНОСТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Специальность: 05.12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ИЮН 2010

МОСКВА 2010

004604437

Работа выполнена на кафедре радиотехнических устройств и систем государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)» (МИРЭА).

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Засовин Эдуард Анатольевич

доктор технических наук, профессор Гребенко Юрий Александрович

Ведущая организация:

кандидат технических наук Ивашов Сергей Иванович

Институт криминалистики центра специальной техники ФСБ РФ

Защита состоится 25 июня 2010 г. в 13 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д212.131.01 при Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете) по адресу: г. Москва, пр. Вернадского, д.78, в библиотеке.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИРЭА.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 119454, г. Москва, пр. Вернадского, д. 78, диссертационный совет Д 212.131.01.

Автореферат разослан "1Ы. " мая 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.131.01, д.т.н., профессор

Г.В. Куликов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Радиотехнический прибор подповерхностного зондирования (РППЗ) - это портативный геофизический прибор, предназначенный для обнаружения как металлических, так и не металлических объектов в различных средах. Исследуемой средой может быть земля, вода, стены зданий и т.п. Для РППЗ характерна универсальность, позволяющая использовать данный класс приборов в геологии, транспортном строительстве, промышленном и гражданском строительстве, экологии, археологии, оборонной промышленности и т.д.

В настоящее время РППЗ развиваются в следующих основных направлениях:

- разработка новых радиотехнических устройств формирования, приема и обработки сигнала, направленных на уменьшение шумов, увеличение производительности и повышение стабильности работы РППЗ, в том числе разработка приемных устройств, работающих в реальном масштабе времени;

- разработка методов расчета, анализа и оптимизации компактных сверхширокополосных (СШП) антенн;

- создание метрологического обеспечения для измерения характеристик СШП антенн, отдельных узлов и РППЗ в целом;

- разработка многоканальных РППЗ, существенно увеличивающих производительность работы и обеспечивающих получение трехмерных изображений;

- совершенствование методов зондирования и обработки полученных результатов, направленных на увеличение точности измерения глубины зондирования;

- разработка методов, алгоритмов и программного обеспечения для автоматизированной процедуры идентификации подповерхностных объектов;

Между тем, несмотря на существенные достижения в исследовании и разработке аппаратной части РППЗ, проблема далека от завершения. В частности, не. найден приемлемый баланс между энергетическим потенциалом РППЗ и потребляемой мощностью, нет полной ясности в оценке зависимости достижимой глубины зондирования от излучаемой мощности, отсутствуют методы измерения и анализа дрожания фазы синхронизирующих сигналов (джиттер). Поэтому исследования, направленные на оптимизацию энергетического потенциала РППЗ, открывают новые возможности в области разработки и применения РППЗ. В связи с этим исследуемые в работе задачи являются актуальными.

Цель диссертационной работы. Целью диссертационной работы является разработка новых методов измерения и анализа основных технических характеристик РППЗ, направленных на оптимизацию энергетического потенциала РППЗ.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать зависимость глубины зондирования от амплитуды импульса возбуждения передающей антенны;

2. Определить оптимальный диапазон амплитуд импульса возбуждения передающей антенны;

3. Сформулировать требования к допустимой величине дрожания фазы синхронизирующих сигналов с учетом особенностей РППЗ;

4. Разработать метод измерения и анализа дрожания фазы синхронизирующих сигналов в РППЗ, исследовать точность метода;

5. Разработать методы анализа дрожания фазы синхронизирующих сигналов в РППЗ.

6. Разработать и реализовать РППЗ, имеющий оптимальное соотношение достижимого энергетического потенциала и потребляемой мощности.

Методы исследований. При решении поставленных задач использовались методы статистической обработки, спектрального анализа, математического моделирования, математического анализа, методы объектно-ориентированного программирования, натурное моделирование и эксперимент.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Систематизированы данные о зависимости глубины зондирования РППЗ от величины удельного затухания в среде. Впервые установлен характер зависимости глубины зондирования от амплитуды импульса возбуждения передающей антенны.

2. Впервые определен оптимальный диапазон амплитуд импульса возбуждения передающей антенны.

3. Рассчитана максимальная глубина зондирования различными типами антенных блоков РППЗ для различных модельных сред.

4. Исследованы причины возникновения дрожания фазы синхронизирующих сигналов (джиттер) в РППЗ. Проанализированы основные отличия джитте-ра в РППЗ от джиттера в системах передачи данных и системах с АЦП-преобразованием. Показано, что из-за этих отличий стандартные методы измерения джиггера для РППЗ неприменимы.

5. Впервые определена допустимая величина дрожания фазы синхронизирующих сигналов в РППЗ.

6. Предложен метод измерения джиттера в РППЗ, исследована точность метода.

7. Впервые предложены эффективные методы анализа джиттера в РППЗ, позволяющие определять его статистические параметры, а также выявить наличие детерминированной составляющей в суммарном джиггере.

8. Разработана математическая модель джиттера, на которой была подтверждена корректность методов измерения и анализа джиттера.

Практическая ценность работы. Результаты проведенных исследований позволяют сформировать технический облик РППЗ на новых аппаратных и программных технологиях, обосновать технические требования для его отдельных узлов. Предложенные методы измерения и анализа основных характеристик РППЗ могут с успехом использоваться на любом этапе производства РППЗ - начиная от этапа разработки и заканчивая этаном сдачи ОТК.

Предложенные методы измерения и анализа джиттера можно использовать не только в РППЗ, но и в любой системе, где требуется измерять и анализировать периодические сигналы.

Реализация и внедрение результатов работы.

1. Научные и практические результаты работы использованы в процессе выполнения ОКР по теме "Создание портативного радиотехнического прибора дистанционного зондирования сыпучих, навалочных и гомогенных грузов", шифр «Зовд-М», заказчик - Государственный таможенный комитет России. Разработанный в рамкач ОКР РППЗ «Зонд-М» является штатным прибором контроля в таможенных органах РФ.

2. Основные результаты диссертационной работы использованы и внедрены при разработке и контроле характеристик серийно выпускаемых антенных блоков георадара «Око-2» производства ООО «Логические Системы» и при разработке программы Сео8сап32, которая входит в комплект поставки серийного георадара «Око-2».

Достоверность полученных результатов обуславливается корректностью исходных положений и преобразований, использованием различных аналитических способов оценки полученных результатов, апробацией предложенных методик на примерах, совпадением результатов теоретического анализа, численного математического моделирования на тестовых объектах и натурного эксперимента на серийном РППЗ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительные отзывы на следующих конференциях: Третьей международной научно-практической конференции «Георадар - 2002», Москва, 28 февраля - 2 марта 2002 г; Второй всероссийской научной конференции «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике», Муром, 2006; Четвертой международной научно-практической конференции «Георадар - 2004», Москва, 29 марта - 2 апреля 2004г; Международной научно-практической конференции «Инженерная геофизика», Геленджик, 2005 г; Второй международной научно-практической конференции «Инженерная геофизика», Геленджик, 2006 г; Третьей международной научно-практической конференции «Инженерная геофизика», Геленджик, 2007 г; XXVI всероссийском симпозиуме «Радиолокационное исследование природных сред», Санкт-Петербург, 2009г.

Публикации. По основным результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 16 печатных работ, из них 9 научных статей (2 статьи в коллективных монографиях, 4 статьи в научных журналах, входящих в список ВАК), 6 тезисов докладов, получен один патент.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Для значений удельного затухания, характерных для реальных сред, достигнутые к настоящему времени глубины зондирования по существу являются предельными, на практике возможно только их незначительное увеличение (до 20...30%). Существенное увеличение глубины зондирования требует мощности излучения в десятки мегаватт и практически невозможно.

2. Оптимальный диапазон амплитуд импульса возбуждения передающей антенны лежит в интервале 100...800 В. Дальнейшее увеличение амплитуды малоэффективно из-за экспоненциального увеличения потребляемой мощности, конструктивных и технологических ограничений на передающее устройство, роста габаритов и стоимости РППЗ.

3. Допустимая величина дрожания фазы (джитгер) для РППЗ не должна превышать 1,6% от периода колебания центральной частоты спектра РППЗ. Превышение этой величины приводит к ухудшению динамического диапазона РППЗ.

4. Разработанный метод измерения джиттера в РППЗ, основанный на пересчете амплитудной ошибки в вызвавший ее джиттер, позволяет вычислять статистические параметры джиттера с учетом внутренних шумов системы и отличия реального зондирующего сигнала от синусоидального.

5. Разработанные методы анализа джиттера в РППЗ позволят выявить наличие детерминированной составляющей в суммарном джиггере.

6. Разработанная математическая модель джиттера в РППЗ позволяет исследовать точность и корректность методов измерения и анализа характеристик джиггера. На математической модели выяснено, что в диапазоне значений джиттера и внешних шумов, характерных для реального РППЗ, ошибка измерения не превышает 1%.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 131 стр. машинописного текста, содержит 5 таблиц, 36 рисунков, 58 формул, 2 приложения, библиография включает 118 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируется цель и задача исследований, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, дается краткое содержание глав работы.

В первой главе диссертации содержится обзор материалов отечественных и зарубежных источников по тематике, связанной с созданием РППЗ. Исследуются общие принципы построения РППЗ, особенности реализации его основных узлов. Проанализированы современное состояние и основные тенденции развития РППЗ.

Известно, что обобщенной количественной характеристикой, показывающей потенциальные возможности РППЗ, является энергетический потенциал - отношение излучаемой мощности к чувствительности приемника. Увеличение излучаемой мощности, как и повышение чувствительности, неизбежно приводит к увеличению потребляемой мощности, что является критичным для портативных РППЗ с батарейным питанием. Поэтому оптимизация энергетического потенциала, т.е. выбор приемлемого баланса между излучаемой мощностью, чувствительностью и потребляемой мощностью РППЗ является крайне важной задачей.

Показано, что глубина зондирования современных РППЗ незначительна, и составляет, как правило, от десятков сантиметров для высокочастотных РППЗ, до 20...30 метров для низкочастотных РППЗ. Отмечено, что основными причинами, ограничивающими глубину зондирования, является высокое удельное затухание электромагнитной волны в среде и малая энергетика СШП радара. С учетом того, что в радиолокации увеличение энергетики традиционно происходило за счет увеличения мощности передатчика, рассмотрены основные схемы передающих устройств РППЗ. Показано, что излучаемая мощность в РППЗ различных производителей может различаться на несколько порядков. Между тем реальные глубины, достижимые различными РППЗ с одинаковой центральной частотой на одних и тех же грунтах, достаточно близки. Сделан вывод о том, что для обоснования требований к передающему устройству РППЗ необходимо исследовать зависимости глубины зондирования РППЗ от излучаемой мощности и на основании этого выбрать оптимальный диапазон амплитуды импульса возбуждения передающей антенны, обеспечивающий приемлемый баланс достижимой глубины зондирования и потребляемой мощности.

Отмечено, что при разработке РППЗ дрожанию фазы синхронизирующих сигналов (джиттеру) не уделяют такого пристального внимания, как другим параметрам (излучаемой мощности, динамическому диапазону и т.д.), хотя джит-тер существенно влияет на чувствительность РППЗ. До сих пор не сформулированы требования, предъявляемые к дрожанию фазы РППЗ, нет корректных методов измерения джиггера, не определен допустимый джиттер.

Во второй главе приведены результаты исследования зависимости достижимой глубины зондирования от излучаемой мощности.

Глубина зондирования зависит как от технических характеристик РППЗ (излучаемой мощности, чувствительности и т.д.), так и от электрических свойств исследуемой среды. При георадиолокации электромагнитная волна распространяется не в свободном пространстве, а в среде с затуханием, при этом убывание плотности потока мощности электромагнитной волны с расстоянием вследствие поглощения происходит по экспоненциальному закону. Поэтому в формулу, выражающую зависимость плотности потока мощности или мощности на входе приемника от глубины Я, должен вводиться экспоненциальный множитель ослабления, учитывающий затухание электромагнитной волны в среде.

Как известно, для однородной среды максимальная глубина зондирования //ШЛГ будет выражаться формулой

Это уравнение является трансцендентным, но его можно решить методом итерационного подбора с любой требуемой точностью с помощью современных вычислительных средств.

По формуле (1) рассчитана максимальная глубина зондирования в средах с различным затуханием -Г для РППЗ со следующими параметрами: центральная

(1)

частота спектра /о=Ъ00 МГц (?.„ = 1 м), чувствительность, приведенная ко входу приемника Um -100 мкВ, коэффициент усиления приемной и передающей антенн G = 0,1, входное сопротивление приемной и передающей антенн Ra = 50 Ом, ЭПР цели и,, = 1 м2. Расчеты проводились для различных значений амплитуд импульса возбуждения передающей антенны U„,t, = 300 В, Uad2 = 1200 В, и„дз = 5000 В. Данные расчетов всех трех случаев приведены в таблице 1 и представлены на рис. 1.

Таблица 1

Г, дБ/м 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

НМаксЬ М 82 14,9 9,4 7,1 5,8 4,9 4,3 3,8 3,5 3,2 2,9

Нмак1;2, М 164 18,9 11,6 8,6 6,9 5,8 5,1 4,5 4,0 3,7 3,4

Нд1аКсЗ, М 335 23,2 13,9 10,2 8,1 6,8 5,9 5,2 4,7 4,2 3,9

Как видно из таблицы 1 и рис. 1, при Г > 0,5 дБ/м увеличение мощности излучения в сотни раз дает прирост глубины на 30...50 %. К такому же результату приведет соответствующее изменение других величин в уравнении (1) - повышение чувствительности приемника (уменьшение Рпрмив), увеличение коэффициента усиления антенн, увеличение ЭПР цели и т.д. Таким образом, глубина зондирования в диапазоне рабочих частот современных РППЗ (50 МГц...2 ГТц) зависит, в основном, от величины удельного затухания в среде и слабо зависит от других факторов (мощности передатчика, чувствительности приемника и т.д.).

Так же показано, что для увеличения глубины зондирования в два раза напряжение возбуждения передающей антенны должно составлять 800 кВ, а мощность 32 МВт, что недостижимо при современном уровне развития передающей техники РППЗ. Таким образом, достигнутые на сегодняшний день глубины зондирования по существу являются предельными, на практике возможно только их незначительное увеличение (до 20...30%).

Показано, что хотя увеличение мощности не приводит к существенному

увеличению глубины зондирования, но при этом увеличивается коэффициент различимости, что повышает достоверность выделения сигнала от цели на фоне шумов и помех. Это позволяет более уверенно обнаруживать малоразмерные и слабоконтрастные цели.

Построены кривые зависимости глубины зондирования от амплитуды импульса возбуждения передающей антенны для сред с различным затуханием (рис. 2), и показано, что увеличение амплитуды импульса возбуждения передатчика от 1 до 100 В очень эффективно, т.к. обеспечивает значительный рост глубины зондирования, увеличение амплитуды импульса возбуждения передатчика от 100 до 800 В имеет среднюю эффективность, рост глубины зондирования при этом не очень значительный, увеличение амплитуды импульса возбуждения передатчика свыше 800 В малоэффективно, рост глубины зондирования при этом не соизмерим с энергетическими затратами. Таким образом, оптимальный диапазон амплитуд импульса возбуждения передающей антенны лежит в интервале 100...800 В.

В третьей главе дано определение дрожания фазы синхронизирующих сигналов применительно к РППЗ, сформулированы требования к допустимому джиттеру, разработаны методы измерения и анализа джиггера в РППЗ.

При подповерхностном зондировании на вход приемной антенны РППЗ поступает сигнал, представляющий собой суперпозицию сигналов, отраженных от различных неоднородностей исследуемой среды. Этот результирующий сигнал называется трассой. Совокупность трасс, отстоящих друг от друга через равные интервалы, называется профилем.

Если РППЗ неподвижен, то, теоретически, принимаемые трассы должны быть абсолютно идентичны, т.е. амплитуда принятого сигнала в каждой точке должна оставаться неизменной во всех трассах профиля. Но в действительности амплитуда сигнала в каждой точке от трассы к трассе изменяется (сигнал «дышит»), Кроме воздействия шумов и помех, эта нестабильность амплитуды в значительной степени обусловлена дрожанием фазы синхросигналов аппаратной части РППЗ.

Дрожанием фазы (джиттером) в РППЗ будем называть изменение амплитуды принятого сигнала в одной и той же точке от трассы к трассе, вызванное паразитной нестабильностью синхронизирующих сигналов (рис. 3).

Джиттер в РППЗ приводит к появлению дополнительных шумовых разрядов в выходном коде АЦП, которые аддитивно суммируются с собственными шумами системы, что ведет к ухудшению чувствительности РППЗ и снижению его динамического диапазона (рис. 4):

q, =-201ё(2л/о-у) [дБ], (2)

Применительно к РППЗ ухудшение чувствительности системы из-за роста шумов, вызванных джиттером, уменьшает коэффициент различимости, что ухудшает достоверность выделения сигнала от цели на фоне шумов и помех. Эта проблема особенно критична при обработке радарограммы методами, основан-

ными на вычитании из принятой трассы усредненного сигнала (череспериодная компенсация, вычитание глобального среднего, вычитание с окном и т.д.), т.к. их эффективность сильно зависит от постоянства амплитуды сигнала в каждой точке трассы.

Рис. 3 Рис. 4

С учетом того, что на практике соотношение амплитуд сигнала от цели и мешающего сигнала редко превышает 20 дБ, было сформулировано требование к допустимому джиттеру, и показано, что для РППЗ с центральной частотой спектра/0 допустимый джитгер должен удовлетворять условию

0,016

а1<~Г■ (3)

Для удобства анализа целесообразно использовать относительный джит-

тер

У = ^ • 100% = сг;/0 • 100%, (4)

Та

где Т0 =1//о - период колебания центральной частоты спектра РППЗ. Показано, что джиттер в РППЗ имеет ряд принципиальных отличий от джиттера в других системах (передача данных, цифровой звук и т.д.), и сделан вывод о том, что стандартные методы измерения джиттера для РППЗ неприменимы.

Поэтому для измерения джиттера в РППЗ предлагается метод, использующий тот факт, что РППЗ является как источником, так и приемником инфор-

мадии. Поэтому теоретически в отсутствии внешних помех амплитуда сигнала в каждой точке трассы должна быть постоянной, а все изменения амплитуды (амплитудная ошибка) вызываются внутренними шумами и джитгером. Это дает возможность вычислить эталонную трассу усреднением принятых трасс

¿(Ю^^Ъ^Ю), ¡=1...Ц (5)

Зная разницу амплитуд в каждой точке трассы между принятой трассой и эталонной, можно пересчитать ее в соответствующий джиттер. С учетом собственных шумов РППЗ СКО джиттера в каждой точке трассы

.... V

2л/-

м 1,1

М...К

(6)

На практике в РППЗ частота сигнала / часто неизвестна, поэтому формулой (6) воспользоваться затруднительно. Но можно взять на сигнале две точки, соседние с точкой измерения джиттера, провести через них прямую и определить наклон к касательной к сигналу в точке измерения джиттера. Наибольшая амплитудная ошибка, вызванная джиггером, будет в точке, имеющей максимальную скорость нарастания сигнала. Для реального зондирующего сигнала, применяемого в РППЗ, максимальная скорость нарастания будет в середине участка, имеющего максимальный размах между соседними максимумом и минимумом

= шах —---— , 1=2... (Ы-1) (7)

С учетом (7) формулу (6) можно записать в следующем виде

)-ПЮ)2)-<т1 Г 1=2... (N-1)

а>= " К1\ I ?<0е к-

Предложены методы анализа джиттера в РППЗ, базирующиеся на хорошо известных методах анализа джиттера в системах передачи данных и системах аналого-цифрового преобразования.

Самый простой и интуитивно понятный способ анализа джиттера - одновременный вывод на экран достаточно большого количества трасс, наложенных друг на друга, с последующим визуальным анализом. Для сравнения на массив трасс можно наложить вычисленную эталонную трассу. Этот способ является

аналогом глаз-диаграммы, применяемой при оценке джиттера в линиях связи. По толщине и равномерности полученной суммарной линии можно судить о величине джиттера (рис. 5 а).

•100. „ о

100 200 300 400

500

60-----Г-----—-............г—

: ¿а "

о .--'--''лВВИНННн^-^

-100 -50 0 50

^Цпс 100

О 20 40 60 80 100 120 140 ! 60 180 200

Рис. 5

Построив график этого массива, можно качественно оценить некоторые параметры джиттера. Так, иногда уже на этом этапе можно визуально выявить наличие периодического джиттера (рис. 56).

Следующий способ анализа джиттера - гистограмма, представляющая собой распределение частоты появления джиттера в зависимости от его значения. Если форма гистограммы отличается от гауссовой, и тем более если на гистограмме имеется не один, а несколько максимумов, то это говорит о том, что в сигнале, кроме случайной, присутствует и регулярная составляющая джиттера (рис. 5в).

Эффективным методом оценки джиттера является спектральный анализ. Применение быстрого преобразования Фурье позволяет построить спектральное разложение джиттера, при этом источники периодического джиттера проявляются в виде пиков на непрерывной кривой случайного джиггера (рис. 5г).

Для проверки предложенных методов измерения и анализа джиттера была разработана математическая модель, включающая в себя генератор идеального сигнала, генератор шума, формирователь моментов выборки, генератор джиттера и АЦП. В качестве модельного сигнала использовался один период синуса. На модели проверялись корректность метода измерения и анализа джиттера, возможность выявления детерминированной составляющей в суммарном джиттере. На математической модели была проанализирована точность метода измерения джиттера, и выяснено, что в диапазоне значений джиттера и внешних шумов, характерных для реального РППЗ, относительная ошибка измерения не превышает 1%, что вполне достаточно для корректного

измерения джиттера.

Важнейшим качеством предложенных методов измерения и анализа джиттера является простота - для их реализации не требуется никакого вспомогательного оборудования, все измерения проводятся с использованием самого РППЗ.

В четвертой главе разработана оптимальная структура РППЗ и экспериментально исследованы его отдельные узлы.

Автор имеет большой практический опыт работы в области разработки РППЗ - больше 10 лет. Эксперименты проводились как при разработке серийных блоков георадара «Око-2», так и в рамках нескольких НИОКР, проводимых по заказу различных ведомств.

В рамках эксперимента оптимизировался энергетический потенциал РППЗ. Для этого выбиралось оптимальное напряжение возбуждения передающей антенны и на практике исследовалось влияние дрожания фазы в приемниках РППЗ на чувствительность и динамический диапазон РППЗ. Результаты эксперимента позволили разработать и реализовать оптимальную структуру РППЗ.

В качестве объектов для эксперимента были выбраны серийные антенные блоки георадара «Око-2». Использование заведомо работоспособных серийных антенных блоков позволило сосредоточиться на решении поставленных задач, не отвлекаясь на разработку и отладку составных частей РППЗ.

Для экспериментального моделирования воздействия линейного и синусоидального джиттера использовался операционный усилитель в режиме суммирования входных сигналов. На один вход подавался импульс запуска передатчика, на другие входы с генератора сигналов Г6-37 подавались синусоидальный и линейно нарастающий сигналы, поодиночке и совместно. Далее по гистограмме и спектру анализировалось наличие линейного и синусоидального джиттера. Эксперименты показали, что предложенные методы анализа джиттера позволяют эффективно выделять наличие детерминированной составляющей в суммарном джиггере.

Для проверки критерия допустимого джиттера экспериментально исследовалась возможность обнаружения сигнала от цели на фоне сигнала прямого прохождения. В качестве объекта для эксперимента был выбран антенный блок АБ-1700 георадара «Око-2» с центральной частотой 1700 МГц. В качестве обнаруживаемого объекта использовался отрезок медной проволоки диаметром 1 мм и длиной 40 мм, расположенный на нижней поверхности стола. Изменение джиттера проводилось изменением параметров интегрирующей ЯС-цепочки, включенной в цепь формирования импульса запуска передатчика. Результирующие радарограммы при различных значениях относительного джиттера приведены на рис.8.

Эксперимент показал, что если относительный джиттер прибора меньше 1,6%, то возможно обнаружение слабого сигнала на фоне сильного, следовательно, уравнение (4) можно использовать при формировании требований к величине допустимого джиттера РППЗ.

а): = 0,5 %

б): = 1,0%

Рис. 8

в) J = 1,8 %

Большой опыт, накопленный автором при разработке РППЗ, позволил разработать ряд практических методов уменьшения влияния джиттера. В основе этих методов лежит анализ причин возникновения джиттера и разработка мер по устранению или уменьшению влияния этих причин. Показано, что самые эффективные методы уменьшения джиттера - синхронизация работы всех узлов РППЗ, полосовая фильтрация (рис. 9) и перетактовка синхронизирующих сигналов частотой кварцевого генератора (рис. 10).

Рис. 9

Рис. 10

ИЗПД

ИЗПД'

Трасса до фильтрации

Триггер

Трасса после фильтрации

Джиттер

изпд т---ш

С1К.ЛЛГШП_

ИЗПД' Г I

В главе 2 показано, что диапазон амплитуд напряжения возбуждения передающей антенны от 100 В до 800 В является оптимальным для РППЗ по соотношению глубина зондирования / потребляемая мощность. Эксперименты с раз-

личными типами генераторов показывают, что для РППЗ с центральной частотой 700 МГц оптимальным является использование трехкаскадной схемы на транзисторах 2Ш222 с последовательным включением лавинных транзисторов. При этом достигается выходное напряжение 200...250 В и длительность фронта 450...500 пс.

Анализ причин возникновения джиттера и практический опыт автора в области проектирования РППЗ позволил предложить структуру РППЗ, имеющего оптимальное соотношение достижимого энергетического потенциала и потребляемой мощности. При оптимизации основными задачами являлись выбор оптимального напряжения возбуждения передающей антенны РППЗ и обеспечение величины джиттера, удовлетворяющей условию (4), минимизировав при этом потребляемую мощность. При разработке структуры РППЗ использовались предложенные методы устранения или уменьшения влияния джиттера. Экспериментальная отработка узлов РППЗ и всего изделия в целом велась с использованием предложенных выше методов измерения и анализа джиттера.

Предложенная функциональная схема РППЗ была разработана и реализована в рамках выполнения ОКР по теме РПДЗ «Зонд-М», где подтвердила свою эффективность (рис. 11). Суммарный джиттер РППЗ не превышает 12 пс, что удовлетворяет условию (4), а потребляемая мощность РППЗ не превышает 10 Вт.

Рис. 11

Таким образом, эксперименты подтвердили, что предложенные методы позволяют эффективно проанализировать джиттер в РППЗ, вычислять его статистические параметры, а также выявить наличие периодического и долговременного джиттера. Предложенные методы являются эффективным инструментом

для контроля джитгера на любом этапе производства РППЗ - начиная от этапа разработки и заканчивая этапом сдачи ОТК.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы, предложено ее дальнейшее развитие.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Проведен анализ отечественных и зарубежных публикаций по данной тематике, проанализированы основные особенности подповерхностной радиолокации, обобщен и систематизирован многолетний опыт разработки и создания РППЗ, отмечены основные тенденции развития РППЗ.

2. Исследована зависимость глубины зондирования РППЗ от амплитуды импульса возбуждения передающей антенны. Сделан вывод о том, что достигнутые на практике к настоящему времени глубины зондирования по существу являются предельными, на практике возможно только их незначительное увеличение (до 20...30%). Существенное увеличение глубины зондирования требует применения мощности излучения в десятки мегаватт и практически невозможно.

3. Определен оптимальный диапазон амплитуд импульса возбуждения передающей антенны, который лежит в интервале 100...800 В. Дальнейшее увеличение амплитуды малоэффективно, рост глубины зондирования при этом не соизмерим с ростом потребляемой мощности, увеличением габаритов и стоимости РППЗ.

4. Предложен метод измерения джиттера, основанный на пересчете амплитудной ошибки на выходе АЦП в вызвавший ее джиттер. При этом амплитудная ошибка представляет из себя разность амплитуд в каждой точке трассы между принятой трассой и эталонной, полученной усреднением всех принятых трасс.

5. Анализ задач, решаемых РППЗ, позволил обосновать величину допустимого джиттера, которая не должен превышать 1,6% от периода колебания центральной частоты спектра РППЗ.

6. Разработана математическая модель джитгера в РППЗ, на которой проверялись корректность метода измерения и анализа джитгера, возможность выявления детерминированной составляющей джитгера, исследовалась точность метода.

7. Предложены методы анализа джитгера в РППЗ, базирующиеся на хорошо проверенных методах измерения джиттера в системах передачи данных и системах с АЦП - преобразованием. Предложенные методы позволяют эффективно проанализировать джиттер в РППЗ, вычислить его статистические характеристики, а также выявить наличие детерминированной составляющей в джит-тере.

8. Теоретически разработанные методы измерения и анализа джиттера в РППЗ прошли экспериментальную проверку при разработке серийных блоков георадара «Око-2», и в рамках выполнения ОКР по теме РПДЗ «Зонд-М», где подтвердили свою эффективность.

9. Большой опыт, накопленный автором при разработке РППЗ, позволил разработать ряд практических методов уменьшения влияния джиттера. В основе этих методов лежит анализ причин возникновения джиттера и разработка мер по устранению или уменьшению влияния этих причин.

10. Разработан и реализован РППЗ «Зонд-М», имеющий оптимальное соотношение достижимого энергетического потенциала и потребляемой мощности.

Полученные в работе научные результаты внедрены в практику работы ООО «Логические системы».

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ.

1. Дудник A.B. Методы измерения и анализа джиттера в приемниках георадаров // Широкополосные и свехрширокополоные сигналы и системы. Сборник статей / Под ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника, 2009. С. 51-57.

2. Дудник A.B. Методы измерения и анализа джиттера в приемниках георадаров //Успехи современной радиоэлектроники. 2009. № 1-2. С.162-166.

3. Дудник A.B. Оценка достижимой глубины зондирования в георадиолокации // Наукоемкие технологии. 2009. № 9. С. 62-68.

4. Дудник A.B. Особенности измерения временной нестабильности в приемниках георадаров // Наукоемкие технологии. 2008. № 8. Т. 9. С. 12-21.

5. Дудник A.B. Влияние излучаемой мощности на глубину зондирования в георадиолокации // Разведка и охрана недр. 2008. № 1. С. 38-40.

6. Дудник A.B., Помозов В.В. Определение местоположения движущихся объектов, расположенных за непрозрачными преградами // Сб. докладов Второй Всероссийской научной конференции - семинара «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике», 4-7 июля 2006. Муром, 2006. С. 261.

7. Дудник А.В, Помозов В.В., Семейкин Н.П. Георадарный скважинный комплекс // Тез. докл. второй межд. науч.-практ. конф. «Инженерная геофизика». Геленджик, 2006. С. 65.

8. Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник A.B. Новые возможности современных георадаров, связанные с развитием аппаратной базы // Приборы и системы разведочной геофизики. 2006. №2. С.35-37.

9. Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник A.B. Развитие георадаров серии «ОКО» //Вопросы подповерхностной радиолокации / Под ред. А.Ю. Гринёва. -М.: Радиотехника, 2005. С. 231-236.

10. Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник A.B. Развитие георадаров серии "ОКО" // Наукоемкие технологии. 2005. №7. С. 62-65.

11. Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник A.B. Расширение спектра георадарных задач как следствие совершенствования аппаратной базы // Разведка и охрана недр. 2005. №12. С. 18-21.

12.Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник A.B. Пути увеличения глубинности георадаров «ОКО» // Тез. докл. межд. науч.-практ. конф. «Инженерная геофизика». Геленджик: ГНЦ «Южморгеология», 2005. С. 85.

И.Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник A.B. Некоторые результаты применения георадара «ОКО» // Тез. докл. четвертой межд. науч.-практ. конф. «Георадар - 2004», 29 марта - 2 апреля 2004г. М: МГУ, 2004. С. 100-103.

14. Помозов В.В., Семейкин Н.П., Семейкин IO.H, Дудник А.В и др. Развитие георадаров «ОКО-MI» // Тез. докл. науч.-практ. конф. «Георадар - 2002», 28.01 - 1.02 2002г. М: МГУ, 2002. С. 13-15.

15. Помозов В.В., Семейкин Н.П., Дудник A.B. и др. Создание семейства георадаров. // Тез. докл. XVII науч.-техн. конф. ГП НИИ Приборостроения им В.В. Тихомирова. Жуковский, 2001. С. 48.

16. Помозов В.В., Семейкин Н.П., Семейкин Ю,Н, Дудник A.B. Георадарьг серии «ОКО» // Разведка и охрана недр. 2001. № 3. С. 26-28.

АВТОРСКИЕ РЕШЕНИЯ, ЗАЩИЩЕННЫЕ ПАТЕНТАМИ

I. Пат. № 2200332 РФ. Радиолокатор для обнаружения неоднородностей в подповерхностном слое земли / Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник A.B. и др. (РФ); Заяв. № 2002111021 от 25.04.2002; Приоритет от 25.04.2002.

Подписано в печать 12.05.2010. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 0,93. Усл. кр.-отт. 3,72. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 320

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)" 119454, Москва, пр. Вернадского, 78

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РППЗ.

1.1. Основные особенности РППЗ.

1.2. Основные принципы построения РППЗ.

1.3. Основные области применения РППЗ.

1.4. Современное состояние и основные тенденции развития РППЗ.

1.5. Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ИЗЛУЧАЕМОЙ МОЩНОСТИ НА ГЛУБИНУ ЗОНДИРОВАНИЯ В РППЗ.

2.1. Анализ особенностей распространения радиоволн в природных средах.

2.2. Исследование зависимости глубины зондирования от затухания в среде.

2.3. Исследование зависимости глубины зондирования от амплитуды импульса возбуждения передающей антенны.

2.4. Расчет максимальной глубины зондирования типовыми антенными блоками РППЗ для различных модельных сред.

2.5. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ И АНАЛИЗА ДРОЖАНИЯ ФАЗЫ В ПРИЕМНИКАХ РППЗ

3.1. Анализ влияния дрожания фазы на динамический диапазон АЦП

3.2. Анализ основных особенностей джиттера в РППЗ.

3.3. Анализ видов и причин возникновения джиттера.

3.4. Обоснование величины допустимого джиттера.

3.5. Анализ методов измерения джиттера в РППЗ.

3.6. Исследование точности метода измерения джиттера.

3.7. Разработка методов анализа джиттера.

3.8. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ РППЗ.

4.1. Цель и задачи эксперимента.

4.2. Методика экспериментального измерения дрожания фазы в приемниках РППЗ.

4.3. Результаты эксперимента по выявлению детерминированной составляющей в суммарном джиттере.

4.4. Результаты экспериментального подтверждения правильности критерия допустимого джиттера.

4.5. Сравнение эффективности различных методов анализа джиттера.

4.6. Разработка практических методов уменьшения влияния джиттера

4.7. Выбор оптимального напряжения возбуждения передающей антенны РППЗ.

4.8. Разработка и реализация оптимальной структуры РППЗ.

4.9. Выводы по главе 4.

Актуальность темы. Радиотехнический прибор подповерхностного зондирования (РППЗ) - это портативный геофизический прибор, предназначенный для обнаружения как металлических, так и не металлических объектов в различных средах. Исследуемой средой может быть земля, вода, стены зданий и т.п. Для РППЗ характерна универсальность, позволяющая использовать данный класс приборов в геологии, транспортном строительстве, промышленном и гражданском строительстве, экологии, археологии, оборонной промышленности и т.д.

Первоначально РППЗ применялись в чисто научных целях, например, при измерениях толщины материкового льда в Гренландии и Антарктиде. В последующие годы широкое развитие получили работы по созданию РППЗ в интересах геологов, строителей, энергетиков, газовиков и других отраслей хозяйства.

За последние 10.15 лет интерес к использованию РППЗ находится в стадии постоянного бурного роста. Если раньше РППЗ были посвящены отдельные редкие публикации в научных журналах, то теперь целые разделы конференций различных отечественных и международных геофизических и инженерно-геофизических обществ посвящены подповерхностному зондированию. К настоящему времени прошло уже двенадцать международных конференций, посвящённых только РППЗ, при этом охватывался практически весь спектр вопросов по данной тематике: сверхширокополосные антенны; аппаратная реализация; программное обеспечение; обработка сигналов и интерпретация; геофизические исследования; диагностика дорожного покрытия, строительных конструкций, коммуникаций и т.д.

На сегодняшний день развитие РППЗ происходит в следующих основных направлениях: разработка новых радиотехнических устройств формирования, приема и обработки сигнала, направленных на уменьшение шумов, увеличение производительности и повышение стабильности работы РППЗ, в том числе разработка приемных устройств, работающих в реальном масштабе времени; разработка методов расчета, анализа и оптимизации компактных сверхширокополосных (СШП) антенн; создание метрологического обеспечения для измерения характеристик СШП антенн, отдельных узлов и РППЗ в целом; разработка многоканальных РППЗ, существенно увеличивающих производительность работы и обеспечивающих получение трехмерных изображений; совершенствование методов зондирования и обработки полученных результатов, направленных на увеличение точности измерения глубины зондирования; разработка методов, алгоритмов и программного обеспечения решения прямых и обратных задач СШП зондирования; разработка методов, алгоритмов и программного обеспечения для автоматизированной процедуры идентификации подповерхностных объектов;

Между тем, несмотря на существенные достижения в исследовании и разработке аппаратной части РППЗ, проблема далека от завершения. В частности, не найден приемлемый баланс между энергетическим потенциалом РППЗ и потребляемой мощностью, нет полной ясности в оценке зависимости достижимой глубины зондирования от излучаемой мощности, отсутствуют методы измерения и анализа дрожания фазы синхронизирующих сигналов (джиттер). Поэтому исследования, направленные на оптимизацию энергетического потенциала РППЗ, открывают новые возможности в области разработки и применения РППЗ. В связи с этим исследуемые в работе задачи являются актуальными.

Цель диссертационной работы. Целью диссертационной работы является разработка новых методов измерения и анализа основных технических характеристик РППЗ, направленных на оптимизацию энергетического потенциала РППЗ.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать зависимость глубины зондирования от амплитуды импульса возбуждения передающей антенны;

2. Определить оптимальный диапазон амплитуд импульса возбуждения передающей антенны;

3. Проанализировать основные особенности дрожания фазы синхронизирующих сигналов в РППЗ;

4. Сформулировать требования к допустимой величине дрожания фазы синхронизирующих сигналов с учетом особенностей РППЗ;

5. Разработать метод измерения дрожания фазы синхронизирующих сигналов в РППЗ и исследовать его точность;

6. Разработать методы анализа дрожания фазы синхронизирующих сигналов в РППЗ.

Методы исследований. При решении поставленных задач использовались методы статистической обработки, спектрального анализа, математического моделирования, математического анализа, методы объектно-ориентированного программирования, натурное моделирование и эксперимент. Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Систематизированы данные о зависимости глубины зондирования РППЗ от величины удельного затухания в среде. Впервые установлен характер зависимости глубины зондирования от амплитуды импульса возбуждения передающей антенны.

2. Впервые определен оптимальный диапазон амплитуд импульса возбуждения передающей антенны.

3. Рассчитана максимальная глубина зондирования различными типами антенных блоков РППЗ для различных модельных сред.

4. Исследованы причины возникновения дрожания фазы синхронизирующих сигналов (джиттер) в РППЗ. Проанализированы основные отличия джиттера в РППЗ от джиттера в системах передачи данных и системах с АЦП-преобразованием. Показано, что из-за этих отличий стандартные методы измерения джиттера для РППЗ неприменимы.

5. Впервые определена допустимая величина дрожания фазы синхронизирующих сигналов в РППЗ.

6. Предложен метод измерения джиттера в РППЗ, исследована точность метода.

7. Впервые предложены эффективные методы анализа джиттера в РППЗ, позволяющие определять его статистические параметры, а также выявить наличие детерминированной составляющей в суммарном джиггере.

8. Разработана математическая модель джиттера, на которой была подтверждена корректность методов измерения и анализа джиттера.

Практическая ценность работы. Результаты проведенных исследований позволяют сформировать технический облик РППЗ на новых аппаратных и программных технологиях, обосновать технические требования для его отдельных узлов. Предложенные методы измерения и анализа основных характеристик РППЗ могут с успехом использоваться на любом этапе производства РППЗ - начиная от этапа разработки и заканчивая этапом сдачи ОТК.

Предложенные методы измерения и анализа джиттера можно использовать не только в РППЗ, но и в любой системе, где требуется измерять и анализировать периодические сигналы.

Реализация и внедрение результатов работы.

1. Научные и практические результаты работы использованы, в процессе выполнения ОКР по теме "Создание портативного радиотехнического прибора дистанционного зондирования сыпучих, навалочных и гомогенных грузов", шифр «Зонд-М», заказчик — Государственный таможенный комитет России. Разработанный в рамках ОКР РППЗ «Зонд-М» является штатным прибором контроля в таможенных органах РФ.

2. Основные результаты диссертационной работы использованы и внедрены при разработке и контроле характеристик серийно выпускаемых антенных блоков георадара «Око-2» производства ООО «Логические Системы» и при разработке программы GeoScan32, которая входит в комплект поставки серийного георадара «Око-2».

Достоверность полученных результатов обуславливается корректностью исходных положений и преобразований, использованием различных аналитических способов оценки полученных результатов, апробацией предложенных методик на примерах, совпадением результатов теоретического анализа, численного математического моделирования на тестовых объектах и натурного эксперимента на серийном РППЗ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительные отзывы на следующих конференциях: Третьей международной научно-практической конференции «Георадар - 2002», Москва, 28 февраля - 2 марта 2002 г; Второй всероссийской научной конференции «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике», Муром, 2006; Четвертой международной научно-практической конференции «Георадар - 2004», Москва, 29 марта - 2 апреля 2004г; Международной научно-практической конференции «Инженерная геофизика», Геленджик, 2005 г; Второй международной научно-практической конференции «Инженерная геофизика», Геленджик, 2006 г; Третьей международной научно-практической конференции «Инженерная геофизика», Геленджик, 2007 г; XXVI всероссийском симпозиуме «Радиолокационное исследование природных сред», Санкт-Петербург, 2009г.

Публикации. По основным результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 17 печатных работ, из них 9 научных статей (2 статьи в коллективных монографиях, 4 статьи в научных журналах, входящих в список ВАК), 7 тезисов докладов, получен один патент.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Для значений удельного затухания, характерных для реальных сред, достигнутые к настоящему времени глубины зондирования по существу являются предельными, на практике возможно только их незначительное увеличение (до 20.30%). Существенное увеличение глубины зондирования требует мощности излучения в десятки мегаватт и практически невозможно.

2. Оптимальный диапазон амплитуд импульса возбуждения передающей антенны лежит в интервале 100.800 В. Дальнейшее увеличение амплитуды малоэффективно из-за экспоненциального увеличения потребляемой мощности, конструктивных и технологических ограничений на передающее устройство, роста габаритов и стоимости РППЗ.

3. Допустимая величина дрожания фазы (джиттер) для РППЗ не должна превышать 1,6% от периода колебания центральной частоты спектра РППЗ. Превышение этой величины приводит к ухудшению динамического диапазона РППЗ.

4. Разработанный метод измерения джиттера в РППЗ, основанный на пересчете амплитудной ошибки в вызвавший ее джиттер, позволяет вычислять статистические параметры джиттера с учетом внутренних шумов системы и отличия реального зондирующего сигнала от синусоидального.

5. Разработанные методы анализа джиттера в РППЗ позволяют выявлять наличие детерминированной составляющей в суммарном джиттере.

6. Разработанная математическая модель джиттера в РППЗ позволяет исследовать точность и корректность методов измерения и анализа характеристик джиттера. На математической модели выяснено, что в диапазоне значений джиттера и внешних шумов, характерных для реального РППЗ, ошибка измерения не превышает 1%.

Структура диссертационной работы.

В главе 1 диссертационной работы приведен обзор отечественных и зарубежных публикаций по тематике создания радиотехнического прибора подповерхностного зондирования, обобщен и систематизирован многолетний опыт разработки и создания РППЗ, выявлены нерешенные в этой области вопросы и на основе проведенного анализа поставлены задачи исследования.

В главе 2 исследуется зависимость достижимой глубины зондирования РППЗ от излучаемой мощности и удельного затухания в среде. Численными методами решено уравнение дальности для сред с затуханием. Построены кривые зависимости глубины зондирования РППЗ от амплитуды импульса возбуждения передающей антенны для сред с различным затуханием. Обоснован оптимальный диапазон амплитуд импульса возбуждения передающей антенны.

В главе 3 проанализированы причины возникновения дрожания фазы синхронизирующих сигналов в РППЗ. Предложен метод измерения джиггера, основанный на пересчете амплитудной ошибки на выходе АЦП в вызвавший ее джиттер. Сформулированы требования к допустимому джиггеру в РППЗ, предложены методы анализа джиттера в РППЗ. Разработана математическая модель джиттера, на которой была подтверждена корректность методов измерения и анализа джиттера.

В главе 4 экспериментально подтверждена возможность измерять джиттер в РППЗ, определять его статистические параметры, а также выявлять наличие периодического и долговременного джиттера. Подтверждена обоснованность теоретически выведенной величины допустимого джиттера. Разработан ряд практических методов уменьшения влияния джиттера. На основе предложенных методов уменьшении влияния джиттера разработан и реализован РППЗ, оптимальный по критерию «минимальный джиттер — минимальная потребляемая мощность».

Основные результаты главы 4 опубликованы в [5-7, 30-32, 68, 114, 115,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация посвящена разработке новых методов измерения и анализа основных технических характеристик РППЗ, направленных на оптимизацию энергетического потенциала РППЗ. В работе проведен анализ отечественных и зарубежных публикаций по данной тематике, проанализированы основные особенности подповерхностной радиолокации, обобщен и систематизирован многолетний опыт разработки и создания РППЗ, отмечены основные тенденции развития РППЗ.

Анализ публикаций показал, что, несмотря на существенные достижения в исследовании и разработке аппаратной части РППЗ, проблема далека от завершения. В частности, не найден приемлемый баланс между энергетическим потенциалом РППЗ и потребляемой мощностью, нет полной ясности в оценке зависимости достижимой глубины зондирования от излучаемой мощности, отсутствуют методы измерения и анализа дрожания фазы синхронизирующих сигналов (джиттер). Поэтому исследования проводились в направлении выбора оптимального напряжения возбуждения передающей антенны РППЗ и повышения технических характеристик РППЗ на основе разработки методов измерения и анализа дрожания фазы в приемниках РППЗ.

Анализ уравнения дальности для сред с затуханием позволил сделать вывод о том, что глубина зондирования в диапазоне рабочих частот современных РППЗ (50 МГц.2 ГГц) зависит в основном от величины удельного затухания в среде и слабо зависит от других факторов (мощности передатчика, чувствительности приемника и т.д.). Так, например, для большинства природных сред увеличении мощности излучения в сотни раз дает прирост глубины зондирования всего на 30.50 %. Поэтому основным методом увеличения глубины зондирования РППЗ является уменьшение центральной частоты спектра РППЗ, т.к. с уменьшением частоты уменьшается удельное затухание в среде. Таким образом, с учетом противоречия между глубиной зондирования и разрешающей способностью по глубине, задание одного из этих параметров практически однозначно определяет центральную частоту спектра зондирующего сигнала.

Достигнутые на практике к настоящему времени глубины зондирования по существу являются предельными, на практике возможно только их незначительное увеличение (до 20.30%). Существенное увеличение глубины зондирования требует применения мощности излучения в десятки мегаватт и практически невозможно.

Однако анализ уравнения дальности для сред с затуханием показал, что хотя увеличение излучаемой мощности не приводит к существенному увеличению глубины зондирования, но при этом увеличивается коэффициент различимости, что повышает достоверность выделения сигнала от цели на фоне шумов и помех. Это позволяет более уверенно обнаруживать малоразмерные и слабоконтрастные цели.

Анализ зависимости глубины зондирования от амплитуды импульса возбуждения передающей антенны позволил сделать вывод о том, что оптимальный диапазон амплитуд импульса возбуждения передающей антенны лежит в интервале 100.800 В. Дальнейшее увеличение амплитуды малоэффективно, рост глубины зондирования при этом несоизмерим с ростом потребляемой мощности, увеличением габаритов и стоимости РППЗ.

Все это позволяет сделать вывод о том, что возможности по увеличению глубины зондирования РППЗ с помощью совершенствования его аппаратной части (увеличение мощности передатчика, повышение чувствительности приемника и т.д.) следует считать исчерпанными, а дальнейшие исследования в этом направлении - малоперспективными. Гораздо эффективнее сосредоточить усилия на разработке методов расчета, анализа и оптимизации компактных СШП антенн, увеличении производительности и повышении стабильности работы РППЗ. Так же крайне важным направлением в РППЗ является совершенствование методов обработки полученной информации, разработка алгоритмов для автоматизированной процедуры идентификации подповерхностных объектов, т.к. трудность интерпретации полученных результатов служит основным препятствием на пути развития подповерхностной радиолокации.

Еще одной важной проблемой при разработке РППЗ является дрожание фазы синхронизирующих сигналов (джиттер), которое приводит к появлению дополнительных шумовых разрядов в выходном коде АЦП, аддитивно суммирующихся с собственными шумами системы, что ухудшает общее соотношение сигнал/шум системы и снижает ее динамический диапазон. Применительно к РППЗ ухудшение динамического диапазона системы из-за роста шумов, вызванных джиттером, уменьшает коэффициент различимости, что ухудшает достоверность выделения сигнала от цели на фоне шумов и помех.

В работе проанализирована функциональная схема РППЗ, и показано, что джиттер в РППЗ имеет существенные отличия от джиттера в других системах (передача данных, цифровой звук и т.д.), что не позволяет использовать для измерения и анализа джиттера стандартные приборы и методы, используемые в других системах.

Анализ этих отличий и причин возникновения джиттера в РППЗ позволил предложить метод измерения джиттера, основанный на пересчете амплитудной ошибки на выходе АЦП в вызвавший ее джиттер. При этом амплитудная ошибка представляет из себя разность между амплитудой в каждой трассе и амплитудой в эталонной трассе, полученной усреднением всех принятых трасс.

Важнейшим качеством предложенного метода измерения джиттера является простота - для его реализации не требуется никакого вспомогательного оборудования, все измерения проводятся с использованием самого РППЗ.

Для оценки точности измерения джиттера была разработана математическая модель, включающая в себя генератор идеального сигнала, генератор шума, формирователь моментов выборки, генератор джиттера и АЦП. В качестве модельного сигнала использовался один период синусоидального сигнала. На модели была подтверждена корректность метода измерения джиттера, и выявлено, что в диапазоне значений джиттера и внешних шумов, характерных для реального РППЗ, ошибка измерения джиттера не превышает 1%, что вполне достаточно для корректного измерения джиттера.

Анализ задач, решаемых РППЗ, позволил обосновать величину допустимого джиттера, которая не должен превышать 1,6% от периода колебания центральной частоты спектра РППЗ.

Были предложены методы анализа джиттера в РППЗ, базирующиеся на хорошо проверенных методах измерения джиттера в системах передачи данных и системах с АЦП - преобразованием. Численное моделирование показало, что предложенные методы анализа дрожания фазы позволяют эффективно проанализировать джиттер в РППЗ, вычислить его статистические параметры, а также выявить наличие периодического и долговременного джиттера.

Теоретически разработанные методы измерения и анализа джиттера в РППЗ прошли экспериментальную проверку при разработке серийных блоков георадара «Око-2», так и в рамках нескольких НИР, ОКР, проводимых по заказу различных ведомств. В качестве объектов для эксперимента использовались серийные антенные блоки георадара «Око-2» с центральными частотами 400 МГц, 1000 МГц и 1700 МГц.

В ходе экспериментов была разработана методика экспериментального измерения дрожания фазы в приемниках РППЗ. Экспериментальное исследование случайного джиттера проводилось изменением параметров RC-цепочки, включенной в цепь формирования импульса запуска передатчика. Эксперименты с антенным блоком АБ-400 подтвердили возможность с помощью предложенного метода измерять случайный джиттер, а также корректность измерения статистических параметров джиттера.

Для экспериментального моделирования воздействия- линейного и синусоидального джиттера использовался операционный усилитель в режиме суммирования входных сигналов. На один вход усилителя подавался ИЗПД, а на другие входы с генератора специальных сигналов подавались синусоидальный и линейно нарастающий сигналы. Эксперименты с антенным блоком АБ-1000Р показали, что предложенные методы анализа джиттера позволяют эффективно выделять наличие детерминированной составляющей в суммарном джиттере.

Эксперименты с антенным блоком АБ-1700 подтвердили обоснованность теоретически выведенной величины допустимого джиттера путем анализа возможности обнаружения слабого сигнала на фоне сильного при различных значениях джиттера.

В ходе работы над диссертацией был экспериментально исследован серийный РППЗ, у которого в результате ошибки в проектировании был визуально заметный периодический джиттер. Предложенные методы анализа джиттера позволили выявить и устранить источник периодического джиттера. Проведенный эксперимент позволил сделать вывод об эффективности предложенных методов анализа джиттера. Эксперимент показал необходимость комплексного использования предложенных методов измерения и анализа джиттера, тем более что программная реализация всех предложенных методов не представляет особой сложности.

Многолетний опыт, накопленный автором при разработке РППЗ различного назначения, позволил разработать ряд практических методов уменьшения влияния джиттера. В основе этих методов лежит анализ причин возникновения джиттера и разработка мер по устранению или уменьшению влияния этих причин.

Таким образом, эксперименты подтвердили, что предложенные методы позволяют эффективно измерять джиттер, вычислять его статистические параметры, а также выявлять наличие периодического и долговременного джиттера.

Предложенные методы измерения и анализа джиттера ввиду, их простоты могут с успехом использоваться для контроля джиттера на любом этапе производства РППЗ - начиная от этапа разработки и заканчивая этапом сдачи ОТК. Таким образом, предложенные методы измерения и анализа джиттера может помочь эффективно выявить узкие места в аппаратуре и разработать комплекс мер по их устранению.

Предложенные методы измерения и анализа джиттера можно использовать для измерения джиттера не только в РППЗ, но и в любой системе, где требуется измерять дрожание фазы периодического сигнала.

На основе предложенных методов уменьшении влияния джиттера разработан и реализован РППЗ «Зонд-М», оптимальный по критерию «минимальный джиттер - минимальная потребляемая мощность».

1. Марчук В.Н., Секистов В.Н., Смирнов В.М., Юшкова О.В. Моделирование работы георадара численными методами. // Вопросы подповерхностной радиолокации. Под ред. А.Ю. Гринёва. М.: Радиотехника, 2005.

2. Волкомирская Л.Б., Варенков В.В., Лобзин В.В. и др. Обнаружение и диагностика подземных коммуникаций на строительных площадках с использованием георадара «ГРОТ-10». // Вопросы подповерхностной радиолокации. Под ред. А.Ю. Гринёва. М.: Радиотехника, 2005.

3. Шошин Е.Л. Георадарные меододы инжененрного обследования / Е.Л. Шошин, Д.М. Ковалев, С.П. Лукьянов: под ред. Е.Л. Шоши-на. Сургут: Изд-во СурГУ. ООО «Библиографика», 2008.

4. Помозов В.В., Семейкин Н.П., Семейкин Ю,Н, Дудник А.В. Георадары серии «ОКО» // Разведка и охрана недр. 2001. №3. С.26.28.

5. Помозов В.В., Семейкин Н.П., Дудник А.В. и др. Создание семейства георадаров: тез. докл. XVII науч.-техн. конф. ГП НИИ

6. Приборостроения им В.В. Тихомирова. Жуковский, 2001. С.48.

7. Помозов В.В., Семейкин Н.П., Семейкин Ю.Н, Дудник А.В и др.

8. Развитие георадаров «ОКО-MI»: тез. докл. науч.-практ. конф.

9. Георадар 2002», 28.01 - 1.02 2002г. М: МГУ, 2002. С. 1315.

10. Финкельштейн М.И., Мендельсон В.А, Кутев В.А. Радиолокация слоистых земных покровов. М., «Сов. радио», 1977.

11. Подповерхностная радиолокация/ М.И. Финкельштейн, В.И.

12. Карпухин, В.А. Кутев, В.Н. Метелкин. Под ред. М.И. Финкельштейна. М: Радио и связь, 1994.

13. D.J. Daniels. Surface-Penetration Radar. London: The Institution of Electrical Engineers, 1996.

14. П.Щербаков Т.Н. Обнаружение объектов в укрывающих средах -для криминалистики, археологии, строительства и борьбы с терроризмом. М., «Арбат-Информ», 1998.

15. Дикарев В.И, Заренков В.А., Заренков Д.В. Методы и средства обнаружения объектов в укрывающих средах / Под ред. Заренко-ва В.А. СПб.: Наука и Техника, 2004.

16. Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. М.: Радио и связь, 1989.

17. Иммореев И.Я., Синявин А.Н. Излучение сверхширокополосных сигналов. // Антенны, вып. 1 (47), 2001 г.

18. Assessment of Ultra-Wideband (UWB) Technology, Ultra-Wideband Radar Review Panel, R-6280, Office of the Secretary of Defense, Defense Advanced Research Projects Agency, July 13, 1990.

19. Notice of Proposed Rule Making (NPRM) FCC 00-163, ET Docket 98-153 Federal Communications Commission (FCC). // In the matter of Revision of Part 15 of the Commission's Rules Regarding Ultra-Wideband Transmission Systems, May 10th, 2000.

20. Волкомирская Л.Б., Варенков B.B., Лобзина A.H. и др. Основные особенности конструкции георадаров «Грот-10» и «Грот-11», опыт эксплуатации и обработки данных. // Вопросы подповерхностной радиолокации. Под ред. А.Ю. Гринёва. М.: Радиотехника, 2005.

21. Астанин Л.Ю., Костылева В.В., Николаев В.А. Обобщенные характеристики антенн геолокаторов при импульсном возбуждении. // Вопросы подповерхностной радиолокации. Под ред. А.Ю. Гринёва. М.: Радиотехника, 2005.

22. Igor I. Immoreev. Main Features Ultra-Wideband (UWB) Radars and Differences from Common Narrowband Radars. // Ultra-wideband Radar Technology. Edited by James D. Taylor, P.E. CRC Press, Boca Raton, London, New Work, Washington, 2000.

23. Иммореев И.Я. Сверхширокополосная локация: основные особенности и отличия от традиционной радиолокации. // Электромагнитные волны и электронные системы, №1, т.2, 1997.

24. Всероссийской научной конференции «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике». Муром, 2003, 1-3 июля. С. 209-214.

25. Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник А.В. Некоторые результаты применения георадара «ОКО» // Тез. докл. четвертой межд. науч.-практ. конф. «Георадар 2004», 29 марта - 2 апреля 2004г. М: МГУ, 2004. С. 100-103.

26. Владов M.JL, Старовойтов А.В. Введение в георадиолокацию. Учебное пособие. М.: Издательство МГУ, 2004. 153 с.

27. Старовойтов А.В. Интерпретация георадиолокационных данных. Учебное пособие. М.: Издательство МГУ, 2008. 192 с.

28. Russian UWB Group: сайт. URL: http://www.uwbgroup.ru

29. Изюмов С.В., Дручинин С.В., Вознесенский А.С. Теория и методы георадиолокации: учеб. пособие. М.: Издательство «Горная книга», Издательство Московского государственного горного университета, 2008. 196 с.

30. Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник А.В. Расширение спектра георадарных задач как следствие совершенствования аппаратной базы // Разведка и охрана недр. 2005. №12. С. 18-21.

31. Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник А.В. Новые возможности современных георадаров, связанные с развитием аппаратной базы // Приборы и системы разведочной геофизики. 2006. №2. С.35-37.

32. Дудник А.В, Помозов В.В., Семейкин Н.П. Георадарный сква-жинный комплекс // Тез. докл. второй межд. науч.-практ. конф. «Инженерная геофизика». Геленджик, 2006. С. 65.

33. Cook J. С. Proposed monocycle-pulse VHP radar for airborne ice and snow measurement. // Trans. Amer. IEE, pt. 1. / Commun. and Electronics, 1960. Vol. 79, № 51. P. 588-594.

34. Wu Т. Т., King R.W.P. "The Cylindrical Antenna with Nonreflecting Resistive Loading", IEEE Transactions on Antennas and Propagation. AP-12, pp. 369-373. May 1965.

35. Копейкин В.В. Первичная обработка георадарных сигналов: сайт. URL: http:// www.geo-radar.ru.

36. Пат. № 2200332 РФ. Радиолокатор для обнаружения неоднород-ностей в подповерхностном слое земли / Семейкин Н.П., По-мозов В.В., Дудник А.В. и др. (РФ); Заяв. № 2002111021 от 25.04.2002; Приоритет от 25.04.2002.

37. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1986.

38. AD12401 12-Bit, 400 MSPS A/D Converter: сайт. URL: http://analog.com.

39. ADS5463 12-bit, 500 MSPS Analog-to-Digital Converter with Buf• fered Input: сайт. URL: http://ti.com.

40. ADS5474 14-bit, 400 MSPS Analog-to-Digital Converter: сайт. URL: http://ti.com

41. Рябинин Ю.А. Стробоскопическое осциллографирование. M., изд-во «Советское радио», 1972. 272 стр.

42. Evans S. Radio techniques for the measurement of ice thickness. "Polar Record", 1963, v.l 1, №73, p. 406-410.

43. Иммореев И.Я. Перспективы применения сверхширокополосной радиолокации. // Радиоэлектроника за рубежом. Экспресс-информация, вып. 1, 1999.

44. Jol H., Stock E., Peterson С. and Greenway С. Preliminary results from GPR stratigraphic studies on Fraser Island, Australia. Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar, 21-24 June, 2004, Delft, The Netherlands.

45. Gary R. Olhoeft, Stan Smith III, J. P. Hyslip and E. T. Selig Jr. GPR in Railroad Investigations. Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar, 21-24 June, 2004, Delft, The Netherlands.

46. Roberts R., Al-Qadi I., Tutumluer E., Boyle J., Sussmann Т. Advances in Railroad Ballast Evaluation using 2 GHz Horn Antennas. 11-th International Conference on Ground Penetrating Radar, June 1922, 2006, Columbus Ohio, USA.

47. Lanbo L., Tieshuan G. Dielectric property of asphalt pavement specimens in dry, water-saturated, and frozen conditions. Proc. 9-th International Conference on Ground-Penetration Radar, Santa Barbara, USA, 2002.

48. Huang C., Su Y. A new GPR calibration method for high accuracy thickness and permittivity measurement of multi-layered pavement. Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar, 21-24 June, 2004, Delft, The Netherlands.

49. Ch. Maierhofer and Th. Kind. Application of impulse radar for nondestructive investigation of concrete structures. Proc. 9-th International Conference on Ground-Penetration Radar, Santa Barbara, USA, 2002.

50. Анфилатов Б.В. Применение георадаров при мониторинге проса-дочных процессов: сб. докладов 2-й Международной научно-практической конференции «Инженерная геофизика-2006», г. Геленджик, 17-22 апреля 2006 г.

51. Wei S., Konstantinovic М., Sachs J., Lammers P. S., Kmec M. Application of Ultra-wide band M-Sequence-Radar to Detect Sugar Beetsin Agricultural Soils. 11-th International Conference on Ground Penetrating Radar, June 19-22, 2006, Columbus Ohio, USA.

52. Изюмов C.B., Дручинин C.B. Особенности эксплуатации георадаров при проходке подземных горных выработок. // Вопросы подповерхностной радиолокации. Под ред. А.Ю. Гринёва. М.: Радиотехника, 2005.

53. Volker Gundelach. GPR as a Method for Exploration and Monitoring of Coal Fires in China. 12th International Conference on Ground Penetrating Radar, June 16-19, 2008, Birmingham, UK.

54. B.J. Moorman, J.-M. Maillol, J.L. Williams, F.S. Walter, and W.D. Glanzman. Imaging the past: archaeological radar stratigraphic analysis at Mahram Bilqis. Proc. 9-th International Conference on Ground-Penetration Radar, Santa Barbara, USA, 2002.

55. A.P.Abramov, A.G.Vasiliev. Underwater Ground Penetrating Radar in Archeological Investigation below Sea Bottom. Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar, 21-24 June, 2004, Delft, The Netherlands.

56. E. M. Utsi. Improving Definition GPR Investigations At Westminster Abbey. 11-th International Conference on Ground Penetrating Radar, June 19-22, 2006, Columbus Ohio, USA.

57. Геоэкологическое обследование предприятий нефтяной промышленности / Под ред. проф В.А. Шевнина и доц. И.Н. Модина. М.: РУССО, 1999.-511 с.

58. Ивашов С.И. Использование подповерхностных радиолокаторов и других технических средств для операций по разминированию. // Вопросы подповерхностной радиолокации. Под ред. А.Ю. Гринёва. М.: Радиотехника, 2005.

59. Friedrich Roth, Piet van Genderen, and Michel Verhaegen. Radar response approximations for buried plastic landmines. Proc. 9-th International Conference on Ground-Penetration Radar, Santa Barbara, USA, 2002.

60. Shanker Man Shrestha, Ikuo Arai, Yoshiyuki Tomizawa. Landmine detection with GPR using super resolution signal processing algorithm. Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar, 21-24 June, 2004, Delft, The Netherlands.

61. Geophysical Survey Systems, Inc. : сайт. URL: http: //www. geophysical.com.

62. Sensors & Software Inc. : сайт. URL: http://www.sensoft.ca.

63. MALA Geoscience : сайт. URL: http://www.malags.com.

64. Семейкин Н.П., Помозов B.B., Дудник А.В. Развитие георадаров серии «ОКО» // Вопросы подповерхностной радиолокации. Под ред. А.Ю. Гринёва. М.: Радиотехника, 2005. С. 231-236.

65. Вопросы подповерхностной радиолокации. Коллективная монография. Под ред. А.Ю. Гринева . М.: Радиотехника, 2005. 416 с.

66. Дудник А.В. Влияние излучаемой мощности на глубину зондирования в георадиолокации // Разведка и охрана недр. 2008. № 1.С. 38-40.

67. Резников А.Е., Копейкин В.В., О Ен Ден и др. Сравнительные характеристики современных георадаров: сб. докладов Всероссийской научной конференции «Сверхширокополосные сигналы врадиолокации, связи и акустике». Муром, 2003, 1-3 июля. С. 441445.

68. Шахнович И.С. Сверхширокополосная связь. Второе рождение? // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2001 г, № 4.

69. Гоголицын Л.З. Формирователь коротких импульсов на емкостной нагрузке. // Приборы и техника эксперимента. 1974, №5.

70. Дьяконов В.П. Лавинные полупроводниковые негатроны и их применение. // Приборы и техника эксперимента. 1973, №3.

71. Дьяконов В.П. Лавинные транзисторы и тиристоры. Теория и применение. Серия «Компоненты и технологии». М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2008. 384 с.

72. Пинтус С.М., Примысский В.А., Старостин С.А. Стабилизация рабочей точки лавинных транзисторов в формирователях наносе-кундных импульсов. // Приборы и техника эксперимента. 1974, №3.

73. Семейкин Н.П., Помозов В.В., Дудник А.В. Пути увеличения глубинности георадаров «ОКО» // Тез. докл. межд. науч.-практ. конф. «Инженерная геофизика». Геленджик: ГНЦ «Южморгео-логия», 2005. С. 85.

74. Pochanin G.P., Kholod P.V. LCR with a traveling wave pulse generator. Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals, 18-22 September, 2006. Sevastopol, Ukraine, pp. 199-202.

75. Резников A.E., Копейкин B.B., Морозов П.А., Щекотов А.Ю. Разработка аппаратуры, методов обработки данных для электромагнитного подповерхностного зондирования и опыт их применения. // Успехи физических наук. №5, 2000 г.

76. И.В.Грехов, В.М.Ефанов, А.Ф.Кардо-Сысоев, С.В.Шендерей, "Мощные дрейфовые обострители с наносекундным временем восстановления", Приборы и техника эксперимента. 1984, № 5. С. 103-105.

77. В.М.Ефанов, А.Ф.Кардо-Сысоев, С.В.Шендерей. "Формирование киловольтных наносекундных перепадов напряжения дрейфовыми диодами с резким восстановлением". Приборы и техника эксперимента. 1986,№4. С. 101-102.

78. ProkhorenkoV., Ivashchuk V. and Korsun S. Drift Step Recovery Devices Utilization for Electromagnetic Pulse Radiation. Proceedings of 10th International Conference on Ground Penetrating Radar, June 2124, 2004, Delft, The Netherlands, pp. 195-198.

79. Prokhorenlco V.P., Ivashchuk V.E. and Korsun S.V. Electromagnetic Impulse Radiator. Ultra Wideband and Ultra Short Impulse Signals, 19-22 September, 2004, Sevastopol, Ukraine.

80. Prokhorenko V.P., Ivashchuk V.E. and Korsun S.V. Ground Penetrating Radar VIY-2. IEEE A&E Systems Magazine, vol. 20, No. 7, July 2005, pp. 16-18.

81. Borchert, O., Glasmachers, A., Aliman, M. "3D-Borehole Radar Data Acquisition". 11th International Conference on Ground Penetrating Radar, June 19-22, 2006, Columbus Ohio, USA.

82. Manacorda G., Miniati M. An easy way of checking impulsive geora-dar equipment performances. 8th International Conference on Ground Penetrating Radar, 23-26 May 2000, Gold Coast, Australia.

83. Теоретические основы радиолокации. / Под ред. В.Е. Дулевича. М.: Сов. Радио, 1964.

84. Авдеев В.Б. Уравнение дальности сверхширокополосной и сверхкороткоимпульсной радиолокации. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2002, №3, т. 5.

85. Титов А.Н. Георадары: некоторые особенности проектирования. // Сб. докладов Всероссийской научной конференции «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике». Муром, 2003, 1-3 июля. С. 525-527.

86. Калинин А.В., Владов М.Л., Шалаева Н.В. Оценка глубинности георададиолокационных исследований на основе классической теории. М.: Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 4. Геология, 2003, №3.

87. Щербак Н.И. Сверхширокополосная радиолокация. Что это такое. // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2002г, № 3.

88. Рекомендация МСЭ-Т 0.171 Аппаратура для измерения дрожания и дрейфа фазы в цифровых системах, основанных на плезио-хронной цифровой иерархии.

89. Иванцов И.С. Измерение джиттера. // «Журнал сетевых решений LAN». 2006, №2.

90. Либацкая О.Н. Измерение джиттера в цифровых системах: сайт.• URL: http://www.unitest.com

91. Brannon, В., Barlow, A. Aperture Uncertainty and ADC System Performance. Applications Note AN 501, Analog Devices, Inc. : сайт. URL: http://www.analog.com.

92. Власенко A.E. Генераторы тактовых сигналов для прецизионных АЦП. // «Электронные компоненты». 2005, №5.

93. Brannon, В. Sampled Systems and the Effects of Clock Phase Noise and Jitter. Applications Note AN 756, Analog Devices, Inc: сайт. URL: http://www.analog.com.

94. Применение высокоскоростных систем. Под ред. Уолта Кестера. Москва: Техносфера, 2009. 368 с.

95. DS1080L Spread-Spectrum Crystal Multiplier. Data Sheet, Maxim1.tegrated Products: сайт. URL: http://www.maxim-ic.com.

96. AD9510 1.2 GHz Clock Distribution 1С, PLL Core, Dividers, Delay Adjust, Eight Outputs: сайт. URL: http://analog.com.

97. Design a Low-Jitter Clock for High-Speed Data Converters. Applications Note 800, Maxim Integrated Products: сайт. URL: http://www.maxim-ic.com/an800.

98. Дудник А.В. Особенности измерения временной нестабильности в приемниках георадаров. // Наукоемкие технологии. 2008, №8, т. 9. С. 12-21.

99. Катин Е.В., Ложкарев В.В., Палашов О.В., Хазанов Е.А. Синхронизация фемтосекундного лазера и лазера с модуляцией добротности с точностью 50 пс. // «Квантовая электроника», 33, №9 (2003).

100. В.И. Щитников, B.C. Комягин. Фазовые дрожания в плезио-хронных сетях. // "Метрология и измерительная техника в связи". 1999 г, № 2.

101. Jitter in Digital Communication Systems, Part 1. Application Note HFAN-4.0.3 (Rev. 1, 04/08), Maxim Integrated Products: сайт. URL: http://www.maxim-ic.com.

102. Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи: Учебник для вузов. М.: Высш. шк., 2005. 510 с.

103. Чулков В.А., Медведев А.В. Генератор импульсов с фазовым дрожанием. Изв. Вузов. Приборостроение. №1, 2009.

104. Радиотехнические и радиооптические системы: Учебное пособие для студентов вузов / Э.А. Засовин, А.Б. Борзов, Р.П. Быст-ров, Е.П. Илясов, А.А. Потапов, А.В. Соколов, А.Н. Титов / Под ред. Э.А. Засовина. М.: Круглый год, 2001. 752 с.

105. Махонин Г.М., Федосов В.П., Черниховская Г.Л. Обнаружение локационных объектов в сложных средах с поглощением. // «Радиотехника». 2006 г, №2.

106. РД 45.237-2002. Измерители показателей ошибок и параметров дрожания и дрейфа фазы цифровых трактов. Технические требования. Руководящий документ отрасли. Дата введения 2003-06-01.

107. OCT 45.134-99 Приборы для измерения дрожания и дрейфа фазы в цифровых сигналах электросвязи. Технические требования. Методы испытаний.

108. Быканов М.Н., Сериков B.C., Смородинов А.В., Толмачев В.А. Исследования влияния фазовой нестабильности тактового сигнала на характеристики тракта аналого-цифрового преобразования. // «Цифровая обработка сигналов». 2004, № 2.

109. Данн, Д. Джиттер. Теория. Перевод с английского М. Лядова: сайт. URL: http://www.ixbt.com.

110. Дудник А.В. Методы измерения и анализа джиттера в приемниках георадаров. // Широкополосные и свехрширокополоные сигналы и системы. Сборник статей / Под ред. А.Ю. Гринева. М.: Радиотехника, 2009.

111. Сорокин И.М. Основы радиоизмерительной техники. М., «Энергия», 1976.

112. Программа управления георадаром «ОКО» и визуализации получаемых данных «Geoscan32». Иллюстрированное руководство пользователя: сайт. URL: http://www.logsys.ru.

113. Титов А.Н., Помозов В.В., Дудник А.В. Георадарный комплекс для обследования железнодорожных путей: тез. докл. XXVI всероссийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». Санкт-Петербург, 2009г.