автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Исследование энергетических характеристик радиотехнических систем передачи-приема сверхширокополосных и сверхкороткоимпульсных сигналов и помех

На правах рукописи

АВДЕЕВА Дарья Владимировна

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ-ПРИЁМА СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ И СВЕРХКОРОТКОИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ И ПОМЕХ

Специальность 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы

и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Воронеж - 2004

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель кандидат технических наук, профессор

Макаров Геннадий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Пастернак Юрий Геннадьевич;

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Пискунов Константин Павлович

Ведущая организация Военный институт радиоэлектроники

Министерства обороны РФ (г. Воронеж)

Зашита состоится 21 декабря 2004 г. в 1400 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета К 212.037.03 Воронежского государственного технического университета по адресу: 394026 г. Воронеж, Московский проспект, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан 19 ноября 2004 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Козьмин В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За последние годы резко возрос интерес к изучению вопросов, связанных с формированием, излучением, распространением, приёмом и обработкой сверхширокополосных сигналов (СШПС) и сверхкоротких импульсов (СКИ). Причина этого заключается в ожидании больших возможностей, открывающихся с появление новой техники, принципы построения и функционирования которой основаны на использовании СШПС и СКИ. Так, в радиолокации повышается точность измерения расстояния до объектов и разрешающая способность, реализуется возможность построения "радиопортрета" объекта и на этой основе его распознавание. В радиосвязи повышается скорость передачи информации, помехоустойчивость и информационная безопасность работы радиолинии, улучшается электромагнитная совместимость при работе в совместной полосе частот с другими узкополосными радиосредствами. В практике радиоэлектронной борьбы впервые реализуется возможность с помощью мощных СКИ дистанционно воздействовать не только на приёмники работающих радиоэлектронных средств, но и на такие ранее недоступные и нетрадиционные объекты как передатчики, компьютеры, различные полупроводниковые узлы и блоки, причём не только функционирующие, но и находящиеся в разобранном состоянии.

Многие важные физические и технические аспекты построения новых радиосистем обсуждались на обычных и специализированных научных конференциях, исследованы в монографиях и статьях X. Хармута, Дж. Тейлора (США), К. Коппа (Австралия), Л.Ю. Астанина, Н.В. Зернова, А.Ф. Кардо-Сысоева, В.А Сарычева, А.Д. Французова, Б.А. Стрюкова (С.-Петербург), Л.Д. Бахраха, И.Я. Иммореева, Д.И. Воскресенского, А.Ю. Гринёва, Н.А. Бея, В.Н. Митрохина, СЛ. Чернышёва, В.А. Пермякова, А.А. Соколова, К.Ю. Сахарова, В.А Кашина, В.Н. Скосырева, М.Л. Осипова, В.А. Черепенина (Москва), В.И. Кошелева, Ю.Г. Юшкова (Томск), В.В. Крымского (Челябинск), В.В. Быкова, А.Л. Гутмана, Ю.Б. Нечаева, Ю.Г. Пастернака, А.П. Трифонова, А.П. Ярыгина (Воронеж), Д.А. Усанова (Саратов), С.Н. Долбни (Сергиев Посад), В.А. Иванова (Йошкар-Ола), А.В. Самсонова (Муром), Я.Д. Ширмана, Л.Г. Содина, Г.В. Ермакова, И.И. Магды (Харьков) и многих других. Вместе с тем, несмотря на большое число публикаций, до сих пор некоторые принципиальные вопросы, связанные с расчётом и измерением важнейших характеристик различных типов систем передачи-приёма СШПС и СКИ, оставались не решёнными. В частности, практически отсутствовали, либо имелись фрагментарно сведения об энергетических и корреляционных характеристиках связных и локационных систем передачи-приёма СШПС и СКИ, а также достижимых энергетических характеристиках устройств электромагнитного пора-

РОСНАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

жения и функционального подавления радиоэлектронных объектов, защищенных радиопоглощающими укрытиями. Не были в достаточной мере ни теоретически, ни экспериментально изучены особенности воздействия мощных СКИ на современные телекоммуникационные системы, в частности, мобильную и сотовую радиосвязь, в особенности в режиме передачи. Отсутствовали также достаточно адекватные модели и надёжные данные измерений характеристик распространения СШПС и СКИ, излучаемых системами локации и связи и средствами радиоэлектронной борьбы, внутри зданий с ячеистой структурой и поглощающими препятствиями в виде стен и дверей. По этим причинам тема данной диссертации, посвященная изучению энергетических характеристик и особенностей функционирования различных систем и устройств передачи-приёма сверхширокополосных (СШП) и сверхкороткоим-пульсных сигналов и помех, является актуальной и частично восполняет отмеченные пробелы в предыдущих исследованиях.

Цель работы - развитие представлений о потенциальных возможно -стях и эффективности нового класса систем радиолокации, радиосвязи, средств радиоподавления и электромагнитного поражения на основе определения и исследования достижимых энергетических характеристик различных типов систем и устройств передачи-приёма сверхширокополосных и сверхкороткоимпульсных сигналов и помех.

Объект исследований - системы и устройства передачи-приёма СШПС и СКИ. Предмет исследований - энергетические характеристики систем и устройств передачи-приёма СШПС и СКИ.

Достижение поставленной цели основано на решении следующих трёх составных частей и 7 основных задач;

I. Исследование энергетических характеристик связных и локационных систем передачи-приёма СШПС и СКИ:

1. Обобщение на случай СШПС уравнений дальности передачи-приёма сигналов связными и локационными системами.

2. Разработка методики, расчёт и анализ достижимых энергетико-временных характеристик распространяющегося в атмосфере мощного СКИ и пространственно-временных параметров возникающего за ним ионизированного образования.

3. Разработка методики, расчёт и анализ достижимых энергетических потерь и ухудшения автокорреляционных свойств СКИ при уменьшении его длительности в системах дальней передачи по трансатмосферным трассам.

II. Исследование энергетических характеристик мощных сверхкорот-коимпульных устройств электромагнитного поражения и подавления радиоэлектронных объектов:

4. Поиск нелинейных помеховых эффектов и экспериментальное определение энергетических порогов их возникновения при воздействии

мощных СКИ на радиотелефоны мобильной связи и радиопередатчики.

5. Разработка методики, расчёт и анализ достижимых коэффициентов фокусирования излучения в мощных сверхкороткоимпульных устройствах электромагнитного поражения и подавления.

Ш. Исследование энергетических характеристик различных типов систем и устройств передачи-приёма СШПС и СКИ внутри здания:

6. Разработка аналитической методики, расчёт и анализ квазиоптимальных параметров передачи СКИ различными типами систем и устройств через поглощающие препятствия в виде стен и дверей.

7. Проведение и анализ экспериментальных измерений в сверхшироком диапазоне частот достижимых уровней ослабления ОВЧ-СВЧ радиоволн внутри типового офисного многоэтажного здания.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались элементы теорий линейного и нелинейного распространения радиоволн, передачи-приёма сигналов в радиоканалах с рассеянием, теории цепей и статистической радиотехники, численное моделирование на ЭВМ, а также экспериментальные методы исследований, в том числе методики планирования экспериментов и проведения радиоизмерений.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Впервые классические уравнения дальности радиолокации и связи обобщены на случай применения СШП сигналов.

2. В разработанной методике расчёта энергетико-временных характеристик мощного СКИ и пространственно-временных параметров возникающего за ним ионизированного образования, в отличие от известных аналитических и численных методик, страдающих в первом случае значительной относительной погрешностью, а во втором - большим временем расчётов, реализован комбинированный подход, основанный на рациональном поэтапном применении численных и аналитических алгоритмов, согласованных по входу и выходу, что позволяет обеспечить достаточно высокую относительную точность расчётов при практически приемлемых временных затратах.

3. Впервые теоретически установлено, что при уменьшении длительности СКИ до декапикосекундных и пикосекундных значений в системах дальней передачи СКИ по трансатмосферным радиотрассам резко возрастают (в ряде случаев на 2...3 порядка величины) энергетические затраты, требуемые для предыскажения спектра передаваемого СКИ с целью сохранения его времени автокорреляции при приёме, что позволяет определить границы использования классического корреляционного метода обработки принимаемых сигналов применительно к сигналам класса СКИ.

4. Получены новые экспериментальные данные об энергетических порогах появления "сбойных" помех, а также обнаружены новые, энергетически эконономичные и по этой причине перспективные для примене-

ния в средствах радиоподавления и электромагнитного поражения типы помех - так называемые "циркулярные" и "переключающие режимы", которые возникают при проникновении мощных СКИ через корпуса сотовых телефонов и работающих в режиме передачи мобильных радиостанций.

5. Впервые теоретически обоснована возможность фокусировки импульсного поля в СКИ-устройствах электромагнитного поражения и подавления на основе обобщённого на случай СКИ способа зонирования апертуры антенны.

6. Впервые на основе учёта дисперсионного воздействия передающих и приёмных антенн, а также поглощения в препятствии, определены квазиоптимальные (по энергетико-временному критерию) частоты передачи СКИ локационными и связными системами через стены и двери в здании.

7. Впервые предложена и на основе полученных в сверхшироком диапазоне частот экспериментальных данных обоснована новая, физически более корректная модель формирования результирующего поля внутри многоэтажного здания гостиничного типа, отличающаяся от известной од-нокомпонентной модели с переменной степенной зависимостью плотности потока мощности от расстояния учётом большего числа компонент ("сквозной", дифракционной и волноводной), что позволяет существенным образом уточнить энергетические требования, предъявляемые к локационным и связным системам и средствам радиоподавления и электромагнитного поражения с зоной действия внутри здания.

Практическая значимость полученных в диссертации теоретических и экспериментальных результатов заключается, главным образом, в том, что они могут служить основой в дальнейшем поиске целесообразных принципов построения и в разработке методов оценки эффективности функционирования перспективных систем и средств локации, связи и радиоэлектронной борьбы, использующих СШПС и СКИ. Кроме того, созданные и апробированные программы расчёта на ПЭВМ характеристик различных систем и устройств позволяют расширить возможности существующих специализированных программных пакетов по обоснованию достижимых технических характеристик СШП- и СКИ-средств и систем.

Реализация результатов. Разработанные программные продукты и полученные теоретические и экспериментальные результаты использованы в 5 ЦНИИИ МО РФ и Военном институте радиоэлектроники (ВИРЭ, г.Воронеж) при проведении плановых работ. Диссертация выполнена в рамках научного направления ВГТУ "Перспективные радиоэлектронные и лазерные устройства, системы передачи, приёма, обработки и защиты информации" (47.05/02, 47.13/02, 47.33/02). Она обобщает исследования, проведенные автором в аспирантуре ВГТУ в период 2001-2004 гг.

Апробация работы. Основные результаты апробированы на 7 конференциях международного, всероссийского и регионального уровней [8-13].

Публикации. Результаты исследований изложены в 19 работах, в том числе в 8 статьях (из которых 7 опубликованы в международных и центральных республиканских журналах), 7 докладах (тезисах докладов) на научно-технических конференциях, 4 отчетах о НИР.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателем разработаны основные положения методик, алгоритмы и программы расчёта энергетических и корреляционных характеристик связных и локационных систем передачи-приёма СШПС и СКИ [1,3, 8-10]; параметров распространяющегося в атмосфере мощного СКИ и возникающего за ним ионизированного образования [2]; коэффициентов фокусирования СКИ [4].

Учитывая, что широкомасштабные (в частности, натурные) экспериментальные исследования [5-7, 11-13] с привлечением большого количества сил и средств невозможно провести единолично, роль соискателя в них заключалась в участии в разработке программ и частных методик проведения экспериментов, в проведении отдельных этапов экспериментов, обработке полученных результатов и их анализе в интересах оценки энергетических характеристик и особенностей функционирования систем и устройств передачи СШПС и СКИ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы из 129 наименований. Основная часть изложена на 124 страницах, содержит 20 рисунков, 3 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы основные задачи исследований, дана краткая характеристика работы.

Первая глава посвящена определению и исследованию энергетических и корреляционных характеристик связных и локационных систем передачи-приёма СШПС и СКИ. С этой целью приведены результаты обобщения уравнений дальности передачи-приёма сигналов в связных и локационных системах на случай СШПС. Анализ показал, что причина невозможности использования для СШПС классических уравнений дальности, состоит в том, что в них фигурируют основные характеристики элементов системы, такие, например, как коэффициент направленного действия (КНД) передающей антенны,

эффективная площадь (ЭП) приёмной антенны и эффективная площадь

рассеяния (ЭПР) аю объекта, определённые (или измеренные) только на одной частоте Это допустимо в случае узкополосных сигналов, поскольку из-за малой ширины спектра эти характеристики остаются неизменными на любой частоте в пределах данного спектра. Однако для СШПС из-за очень большой ширины спектра, соизмеримой с его центральной частотой, указан-

ное допущение нарушается. Суть предложенного решения для СШПС заключается в переходе к интегральной форме описания основных характеристик системы. В результате, наряду с парциальными, обычными для данной частоты характеристиками, имеющими физический смысл мощностных характеристик, вводятся новые, интегральные по спектру характеристики, имеющие смысл энергетических характеристик, в частности, энергетический КНД Dj, передающей антенны, энергетическая ЭП А^ приёмной антенны, энергетическая ЭПР а объекта, энергетический эффективный момент системы. Поэтому уравнения дальности связи и локации принимают вид:

где - энергия принятого сигнала, - заданная минимальная

энергия, необходимая для функционирования системы с требуемым качество

вом, Wj. = Jwy^œ^co - энергия сигнала, возбуждающего передающую антенну. В альтернативной форме с использованием энергетических характеристик данное соотношение принимает вид, который, хотя и похож на классический, однако фигурирующие в нём характеристики имеют иной смысл:

{ZU}

00 il]/00 fwv (со)]

где л*=1/ '

оо / оо оо I оо

DT= ¡DTJp)wTJ(ù)<h Jwm(<a)d», a= \DTJp)aJfù)âaj jDTJp)wTJpi)àù .

-oo / —oo —oo / —oo

Наряду с энергетическими, предложено использовать так называемые корреляционные уравнения, с помощью которых рассчитывается время автокорреляции принимаемого сигнала и его изменение по отношению к передаваемому. Для дифференциального и интегрального критериев определения т^ эти уравнения имеют вид:

|кл(т)| S С, при т > тк1, f h(x)f chdx = C2,

где - коэффициент автокорреляции принимаемого сигнала, связан-

ный через передаточную функцию системы с энергетическим спектром

м>Г(0(ш) передаваемого сигнала; С^ ^ <1 - константы сравнения. Данные

уравнения имеют существенное значение для описания процессов передачи-приёма в случае СШПС и утрачивают его в случае квазигармонического сигнала, поскольку приводят к тривиальным решениям: т^ 2 —> 00 •

На примерах показано, что выбор типов передающих и приёмных антенн системы значительно влияет на обеспечение неискажённой передачи СШПС, при этом такая передача возможна как результат двух взаимно компенсирующих искажений, возникающих при излучении и приёме.

Рассмотрены методические вопросы расчёта достижимых энергетико-временных характеристик распространяющегося в атмосфере мощного СКИ. В этом случае весьма существенен нелинейный эффект возникновения под действием импульса искусственного ионизированного образования (ИО), сопровождающего импульс "на хвосте", из-за чего хвост импульса дополнительно поглощается, импульс укорачивается и деформируется, что, в свою очередь, изменяет параметры ИО. До сих пор оценка таких сложных явлений проводилась или численно (но только в отдельных случаях из-за сложности расчётов), или аналитически (в практически часто встречающихся случаях), но на основе упрощённой методики. К сожалению, она нередко давала результаты с неприемлемой относительной погрешностью, доходящей до десятков раз. Для устранения этого недостатка предложен комбинированный численно-аналитический подход. Наряду с этим предложено также учесть дополнительные обстоятельства, сопровождающие процесс нелинейного распространения импульса в атмосфере - дифракционную расходимость волны и ненулевую интенсивность внешнего источника ионизации, которые заметно изменили вид решаемых дифференциальных уравнений и соответственно — результаты оценки искомых параметров.

Так, для сравнения на рис.1 приведены результаты расчётов для высот 15 и 30 км продольного (вдоль "тела" импульса) распределения электронной концентрации N в ИО по сравнению с фоновым значением и мгновенной плотности потока мощности в

импульсной волне, полученные с помощью известной аналитической методики (пунктир) и новой комбинированной (сплошные линии) с учетом отмеченных дополнительных факторов. Видно, что новая методика позволяет суще-

ственно уточнить результаты, хотя, как показывает анализ, это достигается значительным возрастанием временем расчётов - при расчётах распределения электронной температуры и М{х) в ИО, а также пДдс) в импульсной волне оно может увеличиваться соответственно на 1, 2 и 3 порядка. Вместе с тем, при использовании ПЭВМ класса Pentium-З оно остаётся практически приемлемым, поскольку, как правило, не превышает 10 мин.

Применительно к системам дальней передачи СКИ по трансатмосферным трассам исследованы потенциальные возможности двух известных - простого и более сложного - способов обеспечения сверхмалого, порядка единиц-десятков пикосекунд, времени автокорреляции импульса на выходе системы передачи-приёма, имеющей предельно протяжённый трансатмосферный участок с частотно-селективным поглощением. Сложный способ основан на целенаправ-ленном предыскажении спектра передаваемого СКИ, простой способ - на расширении спектра исходного СКИ за счёт тривиального укорочения его длительности. С целью сравнения возможностей этих двух способов разработана аналитическая методика расчёта энергетических потерь и оценки времени автокорреляции принятого СКИ при уменьшении длительности передаваемого СКИ. В качестве тестового рассматривался передаваемый СКИ, максимум спектра которого (33 ГГц) находился в Ка -диапазоне прозрачности атмосферы.

Из анализа расчётов, примеры которых приведены на рис.2, 3, установлено, что в простом способе (сплошные линии) при уменьшении времени автокорреляции передаваемого СКИ до ~ 30... 10 пс нежелательно увеличивается время автокорреляции прошедшего СКИ в 2...4 раза (рис.2). С помощью сложного способа (пунктирные линии) получается гораздо лучший результат: время автокорреляции практически не меняется (на рис.2 значения номер критерия определения однако при этом энергетические затраты на предыскажение спектра могут возрастать на 2...3 и более порядков величины (на рис.3 значения В этом и заключается

существенная "энергетическая плата" за сохранение автокорреляционных свойств прошедшего по трансатмосферной трассе СКИ с декапикосекунд-ной и, тем более, с пикосекундной длительностью.

Во второй главе приведены результаты исследований энергетических характеристик мощных СКИ-устройств электромагнитного поражения и подавления радиоэлектронных объектов. С этой целью проанализированы результаты проведенных экспериментальных исследований нелинейных по-меховых воздействий мощных СКИ на телефоны мобильной связи и радиопередатчики. Эксперименты проводились инициативной научной группой, в которую входили представители 5 ЦНИИИ МО РФ, ВИРЭ и ВГТУ (в том числе автор). Использована аппаратура 5 ЦНИИИ и ВИРЭ, в частности СКИ-генератор с параметрами: импульсная мощность - 1,5 МВт, длительность СКИ - 4... 10 не, частота следования -100 Гц, средняя частота спектра излучаемого СКИ - 9,3 ГГц. В экспериментах подвергались воздействию телефон Siemens А-35, ЧМ-минирадиостанция УВЧ диапазона UGB-2L (пр-во КНР), карманная радиостанция ВЭБР-160/9 (пр-во Россия).

Установлено, что при кратком (от долей до единиц секунд) облучении со средней плотностью потока мощности П-30... 100 мВт/м2 радиотелефона Siemens А-35, работающего в ждущем режиме, из-за ошибки SIM-карты происходил функциональный "сбой" с последующим "зависанием" телефона на неопределённо долгое время. Восстановление его работоспособности достигалось только путём выключения телефона и проведения штатных операций включения, включая набор PIN-кода (при условии, что он известен абоненту). Прикрытие антенны радиопоглощающим материалом, а также изменение её ориентации относительно плоскости поляризации СКИ-волны практически не устраняли сбои, что свидетельствовало в пользу механизма проникновении СКИ в телефон сквозь пластмассовый корпус и имеющиеся в нём щели, минуя штатный канал приёма через антенну. Поскольку обнаружение стандартной аппаратурой GSM-контроля кратковременной серии наносекундных импульсов со средней частотой спектра, на порядок превосходящей частоту радиотелефонной линии (930 МГц), маловероятно, то такой способ подавления можно отнести к разряду скрытных.

Установлено, что при непрерывном облучении последовательностью СКИ с П~50...200 мВт/м2 ЧМ-радиостанции, работающей в режиме передачи (частота ~ 410 МГц), в излучаемом сигнале из-за наводок, создаваемых импульсным полем, возникала паразитная модуляция, которая при приёме проявлялась на слух в виде сильных щелчков, следующих с частотой повторения помеховых СКИ (в данном случае - 100 Гц). Такая новая помеха может быть названа "циркулярной", поскольку действует с равной эффективностью на все приёмники сети, обслуживаемые данной радиостанцией, независимо от их взаимного расположения вследствие реализуемого одинако-

вого отношения "помеха/сигнал" на входе каждого приёмника.

Установлено, что при кратком (от долей до единиц секунд) облучении с П~200...350 мВт/м2 радиостанции ВЭБР-160/9, работающей в режиме тонального вызова, возникал неизвестный ранее эффект "переключения режима работы", что выражалось в прекращении излучения в эфир радиостанции с одновременным появлением мощного тона вызова из собственного динамика. Через несколько секунд такой аномальной работы станция выходила из строя (по-видимому, из-за резкого рассогласования генератора передатчика с нештатной нагрузкой, что, однако, в дальнейшем требует уточнения). Таким образом, обнаруженная помеха нового типа, вызывающая "переключение режима работы", способна также, как и известные импульсные воздействия, катастрофически изменяющие характеристики полупроводниковых элементов, приводить к функциональному поражению станции. Однако при этом, как следует из проведенных экспертных оценок, требуется гораздо меньшая величина П (в ряде случае на 3...4 порядка), что является предпосылкой к созданию энергетически экономичных средств радиоэлектронной борьбы.

С целью выявления достижимых энергетических возможностей мощных СКИ-устройств электромагнитного поражения и подавления разработана аналитическая методика расчёта коэффициентов фокусирования импульсного излучения при зонировании апертуры излучающей антенны. Для обоснования возможности и выяснения особенностей такого механизма фокусировки рассмотрена нестационарная задача дифракции импульсной волны, создаваемой точечным источником, на круглом отверстии в идеально проводящем экране, моделирующем апертуру (рис.4).

р

о

Рис.4

Рис.5

Решение этой задачи методом Кирхгофа для поля I) ^(г,/) имеет вид интеграла по площади отверстия:

где и(г,()= А^-г/с^г - поле в отсутствие экрана. Как показал анализ,

указанный интеграл для точки наблюдения, расположенной на оси отверстия, благодаря возникающей симметрии, приводится к виду, в котором он может быть вычислен аналитически, причём, что весьма важно, без существенных ограничений на функцию — г/с). Дальнейшие вычисления и

преобразования показали, что результирующее поле при

(а - радиус отверстия, г и ^ - расстояния от плоскости отверстия до

точки наблюдения и источника) можно представить в виде суммы полей, создаваемых кольцевыми зонами (так называемыми импульсными зонами Френеля), покрывающими апертуру отверстия (рис.5):

где рх + рп = р}4п (л=1, 2, ... , ЛО - радиусы зон, т -

длительность СКИ, возбуждающего апертуру. Это позволяет путём "прикрытия" различных зон изменять результирующее поле, в частности, фокусировать его в заданной области на оси антенны. Так, расчёты показали, что при а =1 м, Гд = 10 ми т =10 пс энергетический выигрыш в фокусировании поля на расстояниях достигаемый при зонировании с использованием зон, инвертирующих амплитуду поля (нестационарный аналог классических зон со сдвигом фазы на % ), составляет примерно 15 дБ. В случае дальнейшего укорочения СКИ выигрыш будет возрастать по гиперболическому закону

В третьей главе приведены результаты исследований энергетических характеристик различных типов систем и устройств передачи-приёма • СШПС и СКИ внутри здания. С этой целью разработана аналитическая методика расчёта квазиоптимальных параметров (несущая частота, длительность) СКИ при их передаче различными типами систем и устройств через поглощающие препятствия в виде стен и дверей. Методика основана на использовании спектральной передаточной функции, учитывающей искажающее действие передающих и приёмных элементов систем, а также препятствия, характеризующегося частотно-зависимым коэффициентом

прохождения радиоволн. Для локационной системы вследствие двукратного прохождения волны через препятствие (туда и обратно) данный коэффициент учитывается мультипликативно (возводится в квадрат). Таким образом, >1 юргстичсск,т" 1 '^г.^и >г^и >г.^^тчи^ пч^чгглтт'.гАичг > порциональными величинам:

- для устройств электромагнитного поражения (подавления),

оо. .2 . [2 /00|.

ВА = \ |ё0(®)| Я>)|к>)| А&{®)<1®1 \ |ё0(ш]| (1® — для системы связи,

ОоА= Ш0(ю|2ЯМкю(со)|4ои(о))^ (ю)Ло/Ш0(<о)|2¿/ш - для системы О /О

локации, где ^(ю)! - спектр мощности СКИ, возбуждающего передающую антенну. Среднеквадратическая длительность принятого СКИ рассчитывается в разработанной методике по методу моментов. В качестве критерия квазиоптимальности параметров СКИ взято условие, согласно которому увеличение длительности СКИ из-за его расплывания не должно превосходить априори заданный порог, но при этом энергетические потери должны быть соизмеримы с потерями, возникающими в случае использования вместо СКИ квазигармонического сигнала с той же энергией и оптимальной (с точки зрения минимума потерь) частотой.

Таблица

| Параметры | Препятствие Л, см /,гг„ Дт(о), пс Дт(Юм), пс £

1 Деревянный 25 12,3 | 500 740 0,9

брус | 50 5,6 | 500 830 0,8

1 Бетонная стена 25 2,9 1 500 870 0,8

50 1,5 1 500 980 0,75

I Слой воды 25 0,8 | 500 940 0,7

50 0,6 | 500 990 0,7

В качестве примера в таблице приведены результаты поиска квазиоптимальных несущих частот СКИ с гауссовой огибающей для системы связи через стену или дверь. Предполагалось, что для передачи СКИ используется антенна, имеющая апертуру с радиусом а =0,1 м и возбуждаемая полем с относительным радиусом кривизны фронта Я/а =20 при относительном остатке на краю апертуры Д =0,1, а приём СКИ проводится на такую же антенну. Принято, что порог расплывания СКИ - 1 ж; допустимый коэффициент § сравнительных потерь (по отношению к квазигармоническому сигналу) -0,7 < § < 1. Расчётами установлено, что в отсутствие препятствия оптимальная несущая частота СКИ из условия достижения максимума БА составляет примерно 65 ГГц, что находится в КВЧ-диапазоне. При наличии препятствия, как следует из таблицы, квазиопти-

мальная частота резко уменьшается. Так, для деревянных стен с толщинами 25... 50 см квазиоптимальными являются частоты 5,6.... 12,3 ГГц, находящиеся в СВЧ-диапазоне. Для бетонных стен частоты понижаются в несколько раз, до 1,5...2,9 ГГц, что соответствует УВЧ-диапазону. Ещё больше они понижаются до 0,8...0,6 ГГц для слоя воды, который взят для моделирования препятствия с очень сильными поглощающими свойствами. Полученные данные позволяют предъявить требования к целесообразным диапазонам работы СКИ-генераторов, используемых в системах передачи СКИ внутри здания.

Для оценки достижимых энергетических возможностей таких систем проведены измерения в сверхшироком диапазоне частот достижимых уровней ослабления ОВЧ-СВЧ радиоволн внутри многоэтажного здания гостиничного типа (с одним сквозным коридором на этаже и гирляндным расположением комнат). Анализ показал, что результирующее поле в точке приёма внутри такого здания формируется в основном из трёх составляющих: "сквозной" (обусловленной прохождением волны сквозь препятствия в виде стен, перекрытий и дверей); дифракционной (обусловленной прохождением волн по сложной "ломаной" трассе, например, "передающая антенна - проём окна комнаты — вдоль стены здания - проём окна другой комнаты - приёмная антенна в этой комнате") и волноводной (обусловленной распространением в коридорах, лестничных пролётах, лифтовых шахтах и т.п.). Данная многокомпонентная картина принципиально отличается от часто используемого упрощённого описания поля с помощью всего одной составляющей, у которой также, как и у волны в свободном пространстве, убывание мощности с расстоянием подчиняется степенному закону, но с показателем степени, отличным от 2 (как правило, большем, чем 2). Проведенные эксперименты качественно подтвердили справедливость трёхкомпонентной модели. Выявлено, что доминирующее проявление той или иной компоненты поля зависит от взаимного расположения комнат с приёмной и передающей антеннами. Так, в соседних с передатчиком комнатах преобладает "сквозная" компонента; в достаточно удалённых от передатчика комнатах, находящихся на одной фронтальной стороне здания - дифракционная; в комнатах, находящихся на разных фронтальных сторонах - волноводная. В промежуточных случаях наблюдается интерференция волн с участием трёх или двух превалирующих составляющих, приводящих к провалам при приёме сигналов (иногда до -40...-50 дБ). В лабораторных экспериментах на основе измерения коэффициентов прохождения СВЧ волн (/=8... 12 ГГц) через различные препятствия (кирпичи, доски, плиты и т.д.) выявлены достижимые уровни ослабления "сквозной" составляющей в зависимости от толщины и состояния препятствия (сухое, мокрое) и его ориентации относительно вектора поля-

ризации облучающей волны. Установлено, что для всех образцов препятствий с повышением частоты коэффициент прохождения в среднем уменьшался, однако на некоторых частотах были интерференционные выбросы. Полученные результаты могут быть использованы при решении задач локации объектов, находящихся за стенами зданий, обеспечения информационной безопасности и электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, находящихся в одном здании, проектировании беспроводной компьютерной сети, построении микро- и пикосотовых систем связи, а также организации локального (в пределах одного здания) прицельного или заградительного по частоте и диапазону радиоподавления существующих и перспективных мобильных систем связи при проведении антитеррористических операций.

Заключение содержит обобщение результатов и основные выводы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. С помощью спектрального подхода найдены аналитические выражения для важнейших энергетических характеристик системы передачи-приёма негармонических, в том числе сверхширокополосных и сверхко-роткоимпульсных сигналов: энергетического коэффициента направленного действия излучающего и энергетической эффективной площади приёмного элементов системы, энергетического эффективного момента системы, коэффициента автокорреляции принятого сигнала. Полученные выражения применимы для передающих и приёмных элементов произвольного типа. Найдены альтернативные формы записи этих выражений с использованием аппарата автокорреляционных функций. На этой основе обобщены, на случай СШП сигналов, классические уравнения дальности связи и локации. В качестве дополнительных к полученным энергетическим уравнениям передачи-приёма сигналов предложены корреляционные уравнения, с помощью которых определяются времена автокорреляции принятых сигналов. Показано, что неискажённая передача сигналов в системе возможна как результат двух взаимно компенсирующих друг друга искажений, возникающих при излучении и приёме.

2. На основе комбинированного использования известного приближённого аналитического подхода и дополнительных уточняющих численных процедур разработана новая, удовлетворяющая практическим запросам по точности и времени счёта, численно-аналитическая методика расчёта параметров мощного СКИ, распространяющегося по атмосферной радиотрассе, и возникающего за ним искусственного ионизированного образования. Показано, что с помощью численно-аналитической методики удаётся в ряде случаев существенно (в единицы-десятки раз) уточнить чисто аналитические оценки.

3. Исследованы потенциальные возможности обеспечения сверхмалого (порядка единиц-десятков пикосекунд) времени автокорреляции импульса на выходе трансатмосферной радиолинии за счёт целенаправленного предыскажения спектра исходного СКИ в системе дальней передаче СКИ. С помощью разработанной аналитической методики определены (в зависимости от достижимых времён автокорреляции) относительные уровни энергетических потерь, возникающих при распространении СКИ в пологой радиолинии, имеющей атмосферный участок с предельно большой протяжённостью. Показано, что для сохранения автокорреляционных свойств СКИ при уменьшении его длительности до нескольких десятков и единиц пикосекунд энергетические затраты на предыскажение спектра резко возрастают (в ряде случаев на 2...3 порядка).

4. Проведены экспериментальные исследования нелинейных помехо-вых воздействий мощных наносекундных СВЧ (с несущей частотой ~ 9,3 ГГц) СКИ на близко расположенные телефоны мобильной связи (стандарта GSM/900 МГц) и ЧМ-радиопередатчики ОВЧ-УВЧ диапазона в целях изучения возможности возникновения аварийных сбоев и создания эффективных помех. Получены новые данные по пороговым плотностям потока мощности СКИ, приводящим к функциональному подавлению радиотелефона Siemens A-35 и функциональному поражению мобильной радиостанции ВЭБР-160/9. Установлено, что при воздействии на станцию, работающую в режиме передачи, могут возникать неизвестные до этого типы помех: "переключающие" помехи, которые переводят работу передатчика в аномальный режим с дальнейшим функциональным поражением; "циркулярные" помехи, особенность которых заключается в одинаковой эффективности воздействия на все приёмники радиосети, независимо от их расположения относительно подвергшегося СКИ-облучению передатчика вследствие реализуемого одинакового отношения "сигнал/помеха" на входе каждого приёмника.

5. Аналитически исследованы возможности фокусирования СКИ-излучения на больших расстояниях от антенны системы передачи СКИ при зонировании апертуры антенны, что позволяет улучшить массо-габаритные характеристики средств электромагнитного поражения и подавления радиоэлектронных объектов. Показано, что при зонировании круглой апертуры с радиусом 1 м под возбуждающий импульс с длительностью 10 пс, выигрыш в увеличении плотности потока энергии вдоль оси на больших расстояниях от антенны может достигать 15 дБ. Установлено, что с уменьшением длительности импульса выигрыш будет расти по гиперболическому закону.

6. На основе разработанной методики исследованы энергетические возможности и определены квазиоптимальные частоты СКИ при их пере-

даче-приёме связной и локационной системами и передаче устройствами электромагнитного поражения и подавления по радиоканалам, содержащим радиопоглощающие препятствия в виде бетонных стен, деревянных перекрытий и дверей. Показано, что в зависимости от параметров препятствия (его материала, толщины) квазиоптимальные частоты СКИ могут существенно отличаться и даже быть в разных частотных диапазонах (от УВЧ до КВЧ).

7. Проведены сверхширокополосные измерения уровней относительного ослабления радиоволн ОВЧ-УВЧ диапазонов в различных комнатах многоэтажного здания гостиничного типа в зависимости от их расположения относительно комнаты размещения передающей антенны. Для радиоволн СВЧ диапазона экспериментально в лабораторных условиях определены коэффициенты прохождения волн сквозь различные препятствия в виде сухих и мокрых кирпичей, асбоцементных плит и деревянных досок, из которых сооружаются стены, перегородки и двери внутри здания. Полученные результаты дополняют известные базы данных и качественно подтверждают справедливость предложенной новой трёхкомпонентной модели ("сквозная", дифракционная и волноводная компоненты) формирования результирующего поля в точке приёма внутри здания гостиничного типа.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В., Иконописцев А.И. Энергетические потери при уменьшении времени автокорреляции сверхкоротких импульсов в трансатмосферных радиолиниях // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2002. №3. С.4-12.

2. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В., Червяков B.C. Расчёт параметров распространяющегося в атмосфере сверхмощного сверхкороткого импульса и возникающего за ним ионизированного образования // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2002. №4. С.3-9.

3. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В. Уравнения радиосвязи при использовании СШПС // Телекоммуникации. 2002. №9. С.2-10.

4. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В. Фокусирование СКИ апертурной антенны путём зонирования апертуры // Антенны. 2003. №2. С.5-11.

5. Экспериментальные исследования особенностей распространения ОВЧ-СВЧ радиоволн внутри здания / В.Б. Авдеев, Д.В. Авдеева, А.Н. Катру-ша, Г.В. Макаров // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2004. №3. С.70-76.

6. Функциональные сбои и помехи, возникающие при воздействии мощных сверхкоротких импульсов на телефоны мобильной связи и радиопередатчики / В.Б. Авдеев, Д.В. Авдеева, А.В. Бердышев, Г.В. Макаров, С.Н. Панычев, А.П. Ярыгин // Телекоммуникации. 2004. №7. С.25-28.

7. Помехи и сбои при воздействии мощных наносекундных импульсов на приёмо-передатчики сотовой и мобильной связи / В.Б. Авдеев, Д.В. Авдеева, А.В. Бердышев, Г.В. Макаров, С.Н. Панычев, А.П. Ярыгин // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2004. №10. С.47-53.

8. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В., Иконописцев А.И. Минимальное время автокорреляции сверхкороткого радиоимпульса на дальних атмосферных трассах // Радиолокация, навигация, связь. Тр. 6 Междунар. науч.-техн. конф. Воронеж: Воронежский гос. ун-т, 2000. Т.2. С. 1212-1215.

9. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В., Иконописцев А.И. Корреляционные и энергетические характеристики СКИ в наземно-космических радиолиниях: Сб. тр. 4 науч.-техн. конф. по радиофиз. Н. Новгород: Нижегородский гос. ун-т, 2000. С.119-121.

10. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В. Эффективная площадь рассеяния объекта в сверхширокополосной радиолокации // Физика и технические приложения волновых процессов. Тр. 2 Междунар. науч.-техн. конф. Самара: Поволжская гос. академия телекоммуникаций и информатики, 2003. С. 132.

11. Ослабление ОВЧ-СВЧ радиоволн внутри здания / В.Б. Авдеев, Д.В. Авдеева, А.Н. Катруша, Г.В. Макаров: Тр. 9 Междунар. науч.-техн. конф. по спиновой электронике. Москва: Московский гос. энергетический ун-т, 2003. С.87-89.

12. Возникновение сбоев в мобильных радиотелефонах и перекрёстной модуляции в излучении радиопередатчика при воздействии на них мощными сверхкороткими импульсами / В.Б. Авдеев, Д.В. Авдеева, Г.В. Макаров, С.Н. Панычев // Информация и безопасность: Региональный на-уч.-техн. журнал. Воронеж. 2004. Вып.1. С.117-118.

13. Экспериментальные исследования аварийных сбоев в телефонах мобильной радиосвязи при воздействии мощных наносекундных импульсов / В.Б. Авдеев, Д.В. Авдеева, Г.В. Макаров, С.Н. Панычев, А.П. Ярыгин // Физика и технические приложения волновых процессов. Тр. 3 Междунар. науч.-техн. конф. Волгоград: Волгоградский гос. ун-т, 2004. С.74.

Подписано в печать Щ 11.2004 Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж $0 экз. Заказ № Щ9.

Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14

»25498

Введение.

1 Энергетические характеристики связных и локационных систем передачи-приёма сверхширокополосных сигналов и сверхкоротких импульсов.

1.1 Энергетические и корреляционные уравнения передачи-приёма сверхширокополосных сигналов в связных и локационных системах

1.2 Основные положения методики и результаты расчёта параметров распространяющегося в атмосфере мощного сверхкороткого импульса и возникающего за ним ионизированного образования.

1.3 Основные положения методики и результаты расчёта энергетических потерь и увеличения времени автокорреляции сверхкороткого импульса при уменьшении его длительности в системах дальней передачи по трансатмосферным трассам.

2 Энергетические характеристики и особенности построения мощных сверхкороткоимпульных устройств электромагнитного поражения и подавления радиоэлектронных объектов.

2.1 Основные результаты и анализ экспериментальных исследований нелинейных помеховых эффектов и определения энергетических пороч гов их возникновения при воздействии мощных сверхкоротких импульсов на телефоны мобильной связи и радиопередатчики.

2.2 Основные положения методики и результаты расчёта достижимых коэффициентов фокусирования излучения в мощных сверхкороткоимпульных устройствах электромагнитного поражения и подавления.

3 Энергетические характеристики различных типов систем и устройств передачи-приёма сверхширокополосных сигналов и сверхкоротких импульсов внутри здания.

3.1 Основные положения методики и результаты расчёта квазиопти

1 мальных параметров передачи сверхкоротких импульсов различными типами систем и устройств через поглощающие препятствия в виде стен и дверей внутри здания.

3.2 Основные результаты и анализ экспериментальных измерений в сверхшироком диапазоне частот уровней ослабления ОВЧ-СВЧ радиоволн внутри многоэтажного здания гостиничного типа

Актуальность темы. За последние годы резко возрос интерес к изучению вопросов, связанных с формированием, излучением, распространением, приёмом и обработкой сверхширокополосных сигналов (СШПС) и сверхкоротких импульсов (СКИ). Причина этого заключается в ожидании больших возможностей, открывающихся с появление новой техники, принципы построения и функционирования которой основаны на использовании СШПС и СКИ. Так, в радиолокации повышается точность измерения расстояния до объектов и разрешающая способность, устраняется лепестковая структура диаграмм рассеяния облучаемых целей, реализуется возможность построения "радиопортрета" объекта и на этой основе его распознавание, повышается помехозащищённость и скрытность работы радаров. В радиосвязи повышается скорость передачи информации, повышается помехоустойчивость и информационная безопасность работы радиолинии, улучшается электромагнитная совместимость при работе в совместной полосе частот с другими узкополосными радиосредствами т.д. В практике радиоэлектронной борьбы впервые реализуется возможность с помощью мощных СКИ дистанционно воздействовать не только на приёмники работающих радиоэлектронных средств, но и на такие ранее недоступные и нетрадиционные объекты как передатчики, компьютеры, различные полупроводниковые узлы и блоки, причём не только функционирующие, но и находящиеся даже в разобранном состоянии.

Многие важные физические и технические аспекты построения новых радиосистем обсуждались на обычных и специализированных научных конференциях [3-6, 41-50, 84, 95, 99 и др.], исследованы в монографиях [1, 2, 7, 8, 46 и др.], статьях [9-23, 26-40, 43, 63, 67, 72,73,76,78, 80, 85, 86, 91-94, 96, 98, 100 и др.], в т.ч. в работах X. Хармута, Дж. Тейлора (США), К. Коппа (Австралия), Л.Ю. Астанина, Н.В. Зернова, А.Ф. Кардо-Сысоева, В.А. Сары-чева, А.Д. Французова (г.С.-Петербург), Л.Д. Бахраха, И.Я. Иммореева, Д.И. Воскресенского, А.Ю. Гринёва, В.А. Кашина, В.Н. Скосырева, H.A. Бея, В.Н. Митрохина, C.JI. Чернышёва, В.А. Пермякова, A.A. Соколова (Москва), В.И. Кошелева, Ю.Г. Юшкова (Томск), В.В. Крымского (Челябинск), А.П. Трифонова, А.П. Ярыгина, В.В. Быкова, Ю.Г. Пастернака (Воронеж), Д.А. Усанова (Саратов), С.Н. Долбни (Сергиев Посад), A.B. Самсонова (Муром), Я.Д. Ширмана, Л.Г. Содина, Г.В. Ермакова, И.И. Магды (Харьков) и многих других.

Вместе с тем, несмотря на большое число публикаций, до сих некоторые принципиальные вопросы, связанные с расчётом и измерением важнейших характеристик различных типов систем передачи-приёма СШПС и СКИ, оставались не решёнными. В частности, практически отсутствовали, либо имелись фрагментарно сведения об энергетических и корреляционных характеристиках связных и локационных систем передачи-приёма СШПС и СКИ, а также достижимых энергетических характеристиках устройств электромагнитного поражения и функционального подавления радиоэлектронных объектов, защищенных радиопоглощающими укрытиями. Не были в достаточной мере ни теоретически, ни экспериментально изучены особенностей воздействия мощных СКИ на современные телекомдействия мощных СКИ на современные телекоммуникационные системы, в частности, мобильную и сотовую радиосвязь, в особенности в режиме передачи. Отсутствовали также достаточно адекватные модели и надёжные данные измерений по распространению СШПС и СКИ, излучаемых системами локации и связи и средствами радиоэлектронной борьбы, внутри зданий с ячеистой структурой и поглощающими препятствиями в виде стен и дверей.

По этим причинам тема данной диссертации, посвященной изучению энергетических характеристик и особенностей функционирования различных систем и устройств передачи-приёма сверхширокополосных и сверхкоротко-импульсных сигналов и помех и в этой связи частично восполняющей отмеченные пробелы в предыдущих исследованиях, является актуальной.

Цель работы - развитие представлений о потенциальных возможностях и эффективности нового класса систем радиолокации, радиосвязи, средств радиоподавления и электромагнитного поражения на основе определения и исследования достижимых энергетических характеристик различных типов систем и устройств передачи-приёма сверхширокополосных и сверх-короткоимпульсных сигналов и помех.

Объект исследований - системы и устройства передачи-приёма СШПС и СКИ.

Предмет исследований - энергетические характеристики систем и устройств передачи-приёма СШПС и СКИ.

Достижение поставленной цели основано на решении следующих 3 составных частей и 7 основных задач:

I. Исследование энергетических характеристик связных и локационных систем передачи-приёма СШПС и СКИ:

1. Обобщение на случай СШПС уравнений передачи-приёма сигналов связными и локационными системами.

2. Разработка методики, расчёт и анализ достижимых энергетико-временных характеристик распространяющегося в атмосфере мощного СКИ и пространственно-временных параметров возникающего за ним ионизированного образования.

3. Разработка методики, расчёт и анализ достижимых энергетических потерь и ухудшения автокорреляционных свойств СКИ при уменьшении его длительности в системах дальней передачи по трансатмосферным трассам.

II. Исследование энергетических характеристик мощных сверхкорот-коимпульных устройств электромагнитного поражения и подавления радиоэлектронных объектов:

4. Поиск нелинейных помеховых эффектов и экспериментальное определение энергетических порогов их возникновения при воздействии мощных СКИ на телефоны мобильной связи и радиопередатчики.

5. Разработка методики, расчёт и анализ достижимых коэффициентов фокусирования излучения в мощных сверхкороткоимпульных устройствах электромагнитного поражения и подавления.

III. Исследование энергетических характеристик различных типов систем и устройств передачи-приёма СШПС и СКИ внутри здания:

6. Разработка аналитической методики, расчёт и анализ квазиоптимальных параметров передачи СКИ различными типами систем и устройств через поглощающие препятствия в виде стен и дверей.

7. Проведение и анализ экспериментальных измерений в сверхшироком диапазоне частот достижимых уровней ослабления ОВЧ-СВЧ радиоволн внутри типового офисного многоэтажного здания.

Методы проведения исследований. При решении поставленных задач использовались элементы теорий линейного и нелинейного распространения радиоволн, передачи-приёма сигналов в радиоканалах с рассеянием, теории цепей и статистической радиотехники, численного моделирование на ЭВМ, а также экспериментальные методы исследований, в т.ч. методики планирования экспериментов и проведения радиоизмерений.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Впервые классические уравнения дальности радиолокации и связи обобщены на случай применения СШП сигналов.

2. В разработанной методике расчёта энергетико-временных характеристик мощного СКИ и пространственно-временных параметров возникающего за ним ионизированного образования, в отличие от известных аналитических и численных методик, страдающих в первом случае значительной относительной погрешностью, а во втором - большим временем расчётов, реализован комбинированный подход, основанный на рациональном поэтапном применении численных и аналитических алгоритмов, согласованных по входу и выходу, что позволяет обеспечить достаточно высокую относительную точность расчётов при практически приемлемых временных затратах.

3. Впервые теоретически установлено, что при уменьшении длительности СКИ до декапикосекундных и пикосекундных значений в системах дальней передачи СКИ по трансатмосферным радиотрассам резко возрастают (в ряде случаев на 2.3 порядка величины) энергетические затраты, требуемые для предыскажения спектра передаваемого СКИ с целью сохранения его времени автокорреляции, что позволяет определить границы использования классического корреляционного метода обработки принимаемых сигналов применительно к сигналам класса СКИ.

4. Получены новые экспериментальные данные об энергетических порогах появления "сбойных" помех, а также обнаружены новые, энергетически эконономичные и по этой причине перспективные для применения в средствах радиоподавления и электромагнитного поражения типы помех -так называемые "циркулярные" и "переключающие режимы", которые возникают при проникновении мощных СКИ через корпуса сотовых радиотелефонов и работающих в режиме передачи мобильных радиостанций.

5. Впервые теоретически обоснована возможность фокусировки импульсного поля в сверхкороткоимпульных устройствах электромагнитного поражения и подавления на основе обобщённого на случай СКИ способа зонирования апертуры антенны.

6. Впервые на основе учёта дисперсионного воздействия передающих и приёмных антенн, а также поглощения в препятствии, определены квазиоптимальные (по энергетико-временному критерию) частоты передачи СКИ локационными и связными системами через стены и двери в здании.

7. Впервые предложена и на основе полученных в сверхшироком диапазоне частот экспериментальных данных обоснована новая, физически более корректная модель формирования результирующего поля внутри многоэтажного здания гостиничного типа, отличающаяся от известной однокомпо-нентной модели с переменной степенной зависимостью плотности потока мощности от расстояния учётом большего числа компонент ("сквозной", дифракционной и волноводной), что позволяет существенным образом уточнить энергетические требования, предъявляемые к локационными и связными системами и средствам радиоподавления и электромагнитного поражения с зоной действия внутри здания.

Достоверность полученных в работе теоретических результатов подтверждается корректным применением используемых методов исследований и математического аппарата, а также совпадением частных результатов расчётов с результатами, независимо полученными с использованием других моделей и методик. Достоверность экспериментальных результатов подтверждается натурным характером проведения экспериментов, использованием для измерения и регистрации аттестованных средств и апробированных частных методик.

Практическая ценность полученных в диссертации теоретических и экспериментальных результатов заключается, главным образом, в том, что они могут служить основой в дальнейшей поиске целесообразных принципов построения и разработке методов оценки эффективности функционирования перспективных систем радиолокации, связи и средств радиоэлектронной борьбы, использующих СШПС и СКИ. Кроме того, созданные и апробированные программы расчёта на ПЭВМ характеристик различных радиоканалов позволяют расширить возможности существующих специализированных программных пакетов по обоснованию потенциально достижимых технических характеристик СШП- и СКИ-средств и систем.

Реализация основных результатов.

Разработанные программные продукты и полученные теоретические и экспериментальные результаты использованы в 5 ЦНИИИ МО РФ и Военном институте радиоэлектроники (ВИРЭ, г.Воронеж).

В частности, в 5 ЦНИИИ МО РФ использованы: программа расчёта на ПЭВМ энергетических и корреляционных характеристик передачи-приёма СШПС в радиоканалах с апертурными антеннами; программа расчёта на ПЭВМ энергетических характеристик направленности дипольных, рупорных и зеркальных антенн, а также антенных решёток, возбуждаемых СШПС и СКИ; программа расчёта на ПЭВМ характеристик фокусирования сверхко-роткоимпульсного излучения.

В ВИРЭ использованы результаты экспериментальных исследований нелинейных помеховых воздействий мощных СКИ на телефоны мобильной связи и радиопередатчики, а также результаты измерений в сверхшироком диапазоне частот уровней ослабления радиоволн внутри многоэтажного здания офисного типа.

Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления ВГТУ "Перспективные радиоэлектронные и лазерные устройства, системы передачи, приёма, обработки и защиты информации" (47.05/02, 47.13/02, 47.33/02). Работа является результатом обобщения исследований, проведенных автором в аспирантуре ВГТУ в период 2001-2004 гг.

Публикации и апробация результатов работы.

Основные результаты исследований изложены в 19 работах, в т.ч. в 4 отчетах о НИР, 8 статьях, из которых 7 опубликованы в международных и центральных республиканских журналах. Результаты в виде докладов (тезисов докладов) представлялись на 7 конференциях международного, всероссийского и регионального уровней.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателем разработаны основные положения методик, алгоритмы и программы расчёта энергетических и корреляционных характеристик связных и локационных систем передачи-приёма СШПС и СКИ [111, 112, 117, 120]; параметров распространяющегося в атмосфере мощного СКИ и возникающего за ним ионизированного образования [116]; коэффициентов фокусирования СКИ [118].

Учитывая, что широкомасштабные (в частности, натурные) экспериментальные исследования [119, 121-125] с привлечением большого количества сил и средств невозможно провести единолично, роль соискателя в них заключалась в участии в разработке программ и частных методик проведения экспериментов, в проведении отдельных этапов экспериментов, в обработке полученных результатов и их анализе в интересах оценки энергетических характеристик и особенностей функционирования систем и устройств передачи СШПС и СКИ.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Объём работы: 124 страницы, включая 20 рисунков, 3 таблицы, список использованных источников из 129 наименований (в т.ч. 19 работ автора).

Основные результаты раздела опубликованы в [119, 122].

Проведенный физический анализ показал, что результирующее поле в точке приёма внутри здания гостиничного типа, формируется в основном из трёх составляющих: "сквозной" (обусловленной прохождением волны сквозь препятствия в виде стен, перекрытий и дверей); дифракционной (обусловленной прохождением волн по сложной "ломаной" трассе, например, "передающая антенна - проём окна комнаты - вдоль стены здания - проём окна другой комнаты - приёмная антенна в этой комнате") и волноводной (обусловленной распространением в коридорах, лестничных пролётах, лифтовых шахтах и т.п.).

Доминирующее проявление той или иной компоненты зависит от взаимного расположения комнат с приёмной и передающей антеннами. При этом можно ожидать, что в соседних с передатчиком комнатах преобладающей будет сквозная компонента; в достаточно удалённых от передатчика комнатах, находящихся на одной фронтальной стороне здания - дифракционная; а в комнатах, находящихся на разных фронтальных сторонах - волно-водная. В промежуточных случаях, по-видимому, должна наблюдаться интерференция волн с участием трёх или двух превалирующих составляющих. Следует отметить, что данная многокомпонентная картина формирования поля, которой мы будем в дальнейшем руководствоваться, принципиально отличается от часто используемого упрощённого (см., например, [102, 103]) описания поля с помощью всего одной составляющей, у которой также, как и у волны в свободном пространстве, убывание мощности с расстоянием подчиняется степенному закону, но с показателем степени, отличным от 2 (как правило, больше, чем 2).

Лабораторный эксперимент в СВЧ диапазоне

Как следует из анализа, поле "сквозной" компоненты зависит от поглощающих свойств материалов, из которых изготовлены двери и сооружены стены и перегородки в здании, и от толщины этих препятствий. Для оценки достижимых в СВЧ диапазоне уровней ослабления этой составляющей проведены измерения коэффициента прохождения К (по мощности) волн на лабораторной установке с использованием встречно-направленных рупоров, между которыми помещались образцы препятствий (рис.3.3). Измерения проведены в диапазоне частот /=8. 12 ГГц, широко применяемых в радиолокации и спутниковой связи. Исследуемый обра-1*°

Рисунок 3.3 - Схема измерительной установки с использованием встречно-направленных рупоров

Методика определения коэффициента прохождения испытываемого образца основывалась на измерении и сравнении сигналов на входе приёмного устройства (Рна вх пр), полученных при условиях наличия (Р^ и отсутствия (Р0) исследуемого образца между передающим и приемным рупорами. Расчёт коэффициент прохождения (в дБ) проводился по формуле:

К = т%{Рх1Р0), где р0 - мощность сигнала на входе приемника в отсутствии образца между передающей и приемной антеннами; р\ - мощность сигнала на входе приемника при условии наличия образца между передающей и приемной антеннами.

На рис.3.4, 3.5 представлены результаты, полученные для образцов в виде силикатного кирпича с толщиной 8 см, кирпича из обожженной глины с толщиной 5 см, асбоцементной плиты с толщиной 2,5 см и сосновой доски с толщиной 5 см при параллельной (||) и перпендикулярной (1) ориентациях волокон доски относительно вектора Ё напряжённости облучающего электрического поля. При этом для кирпичей и досок приведены измерения как д ля сухих, так и для мокрых образцов, моделирующих внешние стены здания и входные двери, намоченные атмосферными осадками. сквозь кирпичи

Рисунок 3.5 - Коэффициент прохождения СВЧ радиоволн сквозь деревянную доску и асбоцементную плиту

Как видно из рис.3.4, 3.5, ослабление волны при прохождении сквозь сухой обожжённый кирпич было незначительным и составляло -2.-8 дБ. Для мокрого кирпича ослабление возрастало до -14.-26 дБ. При прохождении сквозь силикатный кирпич ослабление было заметно большим и достигало -13.-32 дБ при сухом и -30.-48 мокром образцах. Ослабление, вызываемое асбоцементной плитой, составляло -4.-18 дБ. Для сухой доски ослабление было меньше —3.-6 дБ при перпендикулярной и -4.-12 дБ при параллельной ориентациях волокон доски относительно Е. Для мокрой доски ослабление существенно возрастало и, в частности, при параллельной ориентации достигало значений -20.-22 дБ, что даже превышало ослабление асбоцементной плитой.

Для всех образцов препятствий с повышением частоты сигнала величина К в среднем уменьшалась, хотя на некоторых частотах наблюдались интерференционные выбросы. В отличие от данных [102], приведенных для более низких частотах, в наших экспериментах уровень ослабление существенно зависел от толщины образцов препятствий и при её увеличении в среднем (с учётом интерференционных скачков) возрастал.

Натурный эксперимент в ОВЧ-УВЧ диапазонах Для сравнения достижимых уровней дифракционной и волноводной составляющих волн со "сквозной" компонентой проведены натурные измерения относительного ослабления сигналов ОВЧ-УВЧ диапазонов при их распространении из одной комнаты многоэтажного гостиничного типа панельного здания в другую (рис.3.6).

Рисунок 3.6 - Схема 7-го этажа 8-этажного здания, в котором проводились эксперименты

В первом цикле измерений передающая антенна (на рис.3.6 отмечено как "ПРД") размещалась в середине крайней комнаты на том же этаже, что и приёмные антенны; во втором цикле - в такой же комнате, но на один этаж ниже. Измерения проведены на 3 частотах, выбор которых был продиктован приближением к действующим стандартам мобильных систем радиосвязи: /=150, 460,930 МГц.

В качестве передающих и приёмных антенн использовались полуволновые симметричные (для /=460, 960 МГц) или несимметричные (для /=150 МГц) вертикальные вибраторы, поднятые над полом на высоту 1. 1,5 м; приёмником служил микровольтметр 8МУ-8,5. Влияние близко расположенных предметов в комнатах и другие трудно учитываемые факторы не позволяли определить реальные характеристики направленности антенн, поэтому все проведенные измерения напряжения на выходе приёмника нормировались на некоторое опорное напряжение, в качестве которого было выбрано максимально достижимое напряжение при размещении приёмной антенны в соседней с передатчиком комнате (на рис.3.6 комната №1). Как показали дополнительные эксперименты, проведенные с использованием приёмных рупорных антенн, которые за счёт изменения ориентации оси рупоров позволяли определять главное направление приёма, основной вклад в опорное напряжение вносила "сквозная" (через стену) составляющая поля.

Обработанные результаты измерений представлены на рис.3.7-3.8 в виде графиков нормированного напряжения х (в дБ) в зависимости от условного номера комнаты, в которой проводились замеры, при размещении передающей и приёмной антенн на одном и том же этаже (рис.3.7) и на соседних этажах (рис.3.8) здания. Случай а относится к измерениям в комнатах №№ 1 -6, расположенных по ту же сторону коридора, что и комната, в которой находился передатчик, случай б - к измерениям в комнатах №№7-11, расположенных на противоположной стороне коридора. Цифрами на рисунках обозначены графики, относящиеся к максимальным (1) и минимальным (2) значениям %, зафиксированным в разных местах одной и той же комнаты. а) б)

Рисунок 3.7 - Нормированное напряжение на выходе измерительного приёмника в зависимости от номера комнаты размещения приёмной антенны при расположении передающей и приёмной антенн на одном этаже а) б)

Рис.3.8 - Нормированное напряжение на выходе измерительного приёмника в зависимости от номера комнаты размещения приёмной антенны при расположении передающей и приёмной антенн на соседних этажах

Анализ полученных результатов показал следующее. а) При расположении передатчика и приёмника на одном этаже. Максимальные значения напряжения в комнатах №№2 и 3, расположенных недалеко от передатчика, достигались у ближайшей к передатчику стенки при наименьшем геометрическом расстоянии между передающей и приёмной антенной, что являлось доказательством превалирующего вклада "сквозной" составляющей в формирование поля в этих комнатах. В более отдалённых от передатчика комнатах максимальные значения наблюдались в различных местах комнат, что, по-видимому, объясняется доминирующем проявлением дифракционной и волноводной компонент и их интерференцией. Примечательно, что уровень относительного ослабления, характеризуемый величиной X, был примерно одним и тем же для всех используемых частот. При этом в комнатах, расположенных на противоположной стороне коридора относительно комнаты размещения передатчика, уровень относительного ослабления был больше в среднем на 10 дБ, что, как выяснилось впоследствии, связано с подавлением проникающей через окно дифракционной компоненты на этой стороне здания. Вместе с тем, как следует из уточняющих экспериментов, проведенных в комнате №11 с использованием на частоте 930 МГц приёмной рупорной антенны, именно дифракционная составляющая давала основной вклад в результирующее поле не только вблизи окна, но и даже вблизи двери комнаты. Таким образом, в данном случае волноводная компонента, зависящая от уровня "запитки" коридора, была пренебрежимо мала. Однако она резко возрастала и в итоге становилась доминирующей при передвижении передающей антенны с середины комнаты к двери, что вызвано существенным повышением уровня "запитки" коридора. При исходной позиции передающей антенны в середине крайней комнаты (рис.3.6) разница между максимальным и минимальным уровнями относительного ослабления, измеренных в пределах одной комнаты, достигала значений 20. 35 дБ.

На основе обработки результатов измерений получена следующая ап-роксимационная формула для ориентировочной оценки средних значений %: X ¡- [дБ]=-9Ы + А д, где N=5. 10 - число промежуточных комнат между комнатой расположения передатчика и комнатой расположения приёмника (случай а) или комнатой на противоположной стороне коридора (случай б), Аа б - дополнительное ослабление, возникающее из-за условий приёма:

Аа=0дБ, Аб= -10 дБ. б) При расположении передатчика и приёмника на соседних этажах. В комнатах, достаточно близко расположенных к передатчику, максимальные значения напряжения достигались при размещении приёмной антенны у окна, что свидетельствовало о превалирующем вкладе дифракционной компоненты. В более отдалённых комнатах максимальные значения наблюдались в различных местах комнат, что, по-видимому, вызвано конкурирующим проявлением волноводной компоненты и её интерференцией с дифракционной. Относительное ослабление сигнала имело выраженную частотную зависимость, наибольшее ослабление зафиксировано для частоты 930 МГц, наименьшее - для частоты 460 МГц. При этом в случае б по сравнением со случаем а расположения приёмной антенны уровень ослабления был больше в среднем на 27 дБ. Разница между максимальным и минимальным уровнями относительного ослабления, измеренных в пределах одной комнаты, составляла в случае а 30. 50 дБ, а в случае б существенно меньше - 20. 35 дБ.

Ожидаемые средние значения х можно оценить по формуле: %а б [дБ]=-8,5Л^ + б(/), где N=5. 10 - число промежуточных комнат между комнатой, расположенной над (или под) комнатой размещения передатчика на соседнем этаже, и комнатой приёмника (случай а) или комнатой на противоположной стороне коридора от комнаты приёмника (случай б); Да(150МГц)= -13 дБ, Да(460МГц)= -5 дБ, Да(930МГц)= -20 дБ,

Д^(/) = Да(/)-27дБ.

Установленные зависимости средних уровней относительного ослабления радиоволн в различных комнатах здания, полученные на основе проведенных сверхширокополосных лабораторных (в СВЧ диапазоне) и натурных (в ОВЧ-УВЧ диапазонах) измерениях полей в одном из многоэтажных зданий гостиничного типа, дополняют известные базы данных и качественно подтверждают справедливость предложенной трёхкомпонентной ("сквозная", дифракционная и волноводная компоненты) модели формирования результирующего поля в точке приёма внутри здания гостиничного типа.

Полученные результаты измерений и оценки уровней ослабления волн, а также результаты анализа влияния "сквозной", дифракционной и волновод-ной компонент на формирование результирующего поля в различных комнатах здания могут быть использованы при корректировке существующих моделей [102] радиоканалов передачи-приёма С1ПП сигналов и СКИ внутри зданий, а также оценки характеристик соответствующих систем передачи-приёма.

Результаты исследований особенностей распространения радиоволн внутри зданий и, в первую очередь, оценки достижимых уровней относительного ослабления различных спектральных составляющих СЛИП сигналов и СКИ могут быть использованы при решении задач локации объектов, находящихся за стенами зданий, обеспечения информационной безопасности и электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, находящихся в одном здании, проектировании беспроводной компьютерной сети, построении микро- и пикосотовых систем связи (так называемого в иностранной литературе - "импульсного радио"), а также организации локального (в пределах одного здания) прицельного или заградительного по частоте и диапазону радиоподавления существующих и перспективных мобильных систем связи при проведении антитеррористических операций.

105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные полученные в работе новые существенные результаты, сформулированные на основе их анализа выводы, а также разработанные рекомендации по использованию этих результатов на практике состоят в следующем.

1. С помощью спектрального подхода найдены аналитические выражения для важнейших энергетических характеристик системы передачи-приёма негармонических, в том числе сверхширокополосных и сверхкороткоим-пульсных сигналов: энергетического коэффициента направленного действия излучающего и энергетической эффективной площади приёмного элементов системы, энергетического эффективного момента системы, коэффициента автокорреляции принятого сигнала. Полученные выражения применимы для передающего и приёмного элементов произвольного типов. Найдены альтернативные формы записи этих выражений с использованием аппарата автокорреляционных функций. На этой основе обобщены на случай СШП сигналов классические уравнения дальности связи и локации. В качестве дополнительных к полученным энергетическим уравнениям передачи-приёма сигналов предложены корреляционные уравнения, с помощью которых определяются времена автокорреляции принятых сигналов. Показано, что неискажённая передача сигналов в системе возможна как результат двух взаимно компенсирующих друг друга искажений, возникающих при излучении и приёме.

2. На основе комбинированного использования известного приближённого аналитического подхода и дополнительных уточняющих численных процедур разработана новая, удовлетворяющий практическим запросам по точности и времени счёта, численно-аналитическая методика расчёта параметров мощного СКИ, распространяющегося по атмосферной радиотрассе, и возникающего за ним искусственного ионизированного образования. Показано, что с помощью численно-аналитической методики удаётся в ряде случаев существенно (в единицы-десятки раз) уточнить чисто аналитические оценки.

3. Исследованы потенциальные возможности обеспечения сверхмалого (порядка единиц-десятков пикосекунд) времени автокорреляции импульса на выходе трансатмосферной радиолинии за счёт целенаправленного предыскажения спектра исходного СКИ в системе дальней передаче СКИ. С помощью разработанной аналитической методики определены (в зависимости от достижимых времён автокорреляции) относительные уровни энергетических потерь, возникающих при распространении СКИ в пологой радиолинии, имеющей атмосферный участок с предельно большой протяжённостью. Показано, что для сохранения автокорреляционных свойств СКИ при уменьшении его длительности до нескольких десятков пикосекунд и менее энергетические затраты на предыскажение спектра резко возрастают (в ряде случаев на несколько порядков).

4. Проведены экспериментальные исследования нелинейных помехо-вых воздействий мощных наносекундных СВЧ (с несущей частотой ~ 9,3 ГГц) СКИ на близко расположенные телефоны мобильной связи (стандарта GSM/900 МГц) и ЧМ-радиопередатчики ОВЧ-УВЧ диапазона в целях изучения возможности возникновения аварийных сбоев и создания эффективных помех. Получены новые данные по пороговым плотностям потока мощности СКИ, приводящим к функциональному подавлению радиотелефона Siemens А-35 и функциональному поражению мобильной радиостанции ВЭБР-160/9. Установлено, что при воздействии на радиостанцию, работающую в режиме передачи, могут возникать неизвестные до этого новые типы помех: "переключающие" помехи, которые переводят работу передатчика в аномальный режим с дальнейшим функциональным поражением; "циркулярные" помехи, особенность которых заключается в одинаковой эффективности воздействия на все приёмники радиосети, независимо от их расположения относительно подвергшегося СКИ-облучению передатчика, вследствие одинакового отношения "сигнал/помеха" на входе каждого приёмника.

5. Аналитически исследованы возможности фокусирования СКИ-сигналов на больших расстояниях от излучающего элемента системы передачи СКИ за счёт зонирования апертуры и на этой основе улучшения массо-габаритных характеристик средств электромагнитного поражения и подавления радиоэлектронных устройств. Показано, что при возбуждении зонированной круглой апертуры радиусом 1 м с помощью СКИ с длительностью 10 пс выигрыш в увеличении плотности потока энергии вдоль оси на больших расстояниях от антенны может достигать 15 дБ. Установлено, что с уменьшением длительности СКИ выигрыш будет расти по гиперболическому закону.

6. На основе разработанной методики исследованы энергетические возможности и определены квазиоптимальные частоты СКИ при их передаче-приёме связной и локационной системами и передаче устройствами электромагнитного поражения и подавления по радиоканалам, содержащим ра-диопоглощающие препятствия виде бетонных стен или деревянных перекрытий и дверей. Показано, что в зависимости от параметров препятствия (его материала, толщины) квазиоптимальные частоты СКИ могут существенно отличаться и даже быть в разных частотных диапазонах (например, в УВЧ, СВЧ или КВЧ).

7. Проведены сверхширокополосные измерения уровней относительного ослабления радиоволн ОВЧ-УВЧ диапазонов в различных комнатах многоэтажного здания гостиничного типа в зависимости от их расположения относительно комнаты размещения передающей антенны. Для радиоволн СВЧ диапазона экспериментально в лабораторных условиях определены коэффициенты прохождения волн сквозь различные препятствия в виде сухих и мокрых кирпичей, асбоцементных плит и деревянных досок, из которых сооружаются стены, перегородки и двери внутри здания. Полученные результаты дополняют известные базы данных и качественно подтверждают справедливость предложенной новой трёхкомпонентной модели ("сквозная", дифракционная и волноводная компоненты) формирования результирующего поля в точке приёма внутри здания гостиничного типа.

1. Harmuth H.F. Nonsinusoidal Waves for Radar and Radio Communication. -NY.: Academic Press, 1981.

2. Астанин Л.Ю., Костылев А. А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. M. : Радио и связь, 1989. - 192 с.

3. The 2002 ШЕЕ International Workshop on "The Ultra Wideband and Ultra Short Impulse Signals" (UWBUSIS-02), Kharkov National University, Kharkov, Ukraine, October 1, 2002, http: // www-radiophys.univer.kharkov.ua / theor / conference / uwbusis2002

4. Conf. "Ultra Wideband Signals and Technology" (UWBST-2002). — USA, Multispectral Solutions, Inc., www.uwbst2002.com.

5. Conf. "Ultra Wideband Signals and Technology" (UWBST-2003). — USA, Reston, Virginia Tech., www.uwbst2003.com.

6. Всероссийская научная конференция-семинар "Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике", Россия, г.Муром, 1-3 июля 2003 г.

7. Ultrawideband Radar Technology / Edited by James D. Taylor, CRC Press, Boca Raton, London, New Work, Washington D.C., 2000.

8. PulsON Technology. Time Modulated Ultra-Wide for Wireless Applications. — Time Domain Corporation, USA, 2000.

9. Шахнович И. Сверхширокополосная связь. Второе рождение ? // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2001. - №4. - С.8-14.

10. Корр С. Information warfare cyberterrorism: protecting your personal security in the electronic age. - N.Y.: Thunder's Mouth Press, 1996.

11. Корр C. The Electromagnetic Bomb A Weapon Of Electrical Mass Destruction. - Melbourne, Australia: Com & Interpact Inc. - 1996.

12. Patel C.K.N., Bloembergen N. Strategic defense and direct-energy weapons // Scientific America. 1987. - V.257. - №3, September. - P.39-45.

13. Keith Florig H. The future battlefield: a blast of gigawatts? // IEEE Spectrum. -1988, March. -P.50-54.

14. Панов В.В., Саркисьян А.П. Некоторые аспекты проблемы создания СВЧ-средств функционального поражения // Зарубежная радиоэлектроника. -1993.-№10-12.-С.3-11.

15. Грипшяев И.Н. Развитие микроволнового оружия за рубежом // Оборонная техника. 1993. - №6.

16. Пршцепенко А.Б., Житников В.П. О некоторых вопросах применения электромагнитного излучения радиочастотного диапазона в качестве поражающего фактора // Вестник противовоздушной обороны. 1993. - №7. -С.51-55.

17. Гришняев И.Н. Формирование требований к параметрам выходного излучения микроволновых средств поражения // Оборонная техника. 1995. -№2.

18. Гришняев И.Н., Козлов А.Н. Оценка поражающего действия микроволнового излучения на РЭС, содержащие антенно-фидерные устройства // Оборонная техника. 1997. - № 1-2. - С. 66-72.

19. Викулов О.Е., Добыкин В.Д. и др. Современное состояние и перспективы развития авиационных средств радиоэлектронной борьбы // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 1998. -№12. -С.3-16.

20. Wunsh D., Bell R. Determihation of threshold failure levels semiconductor diods and transistors due to pulse voltage // ШЕЕ Trans. 1968. - V.NS-15. -№6. - P.244-259.

21. Taska D.M. Pulse power failue modes in semiconductors II IEEE Trans. 1970. - V.NS-17. -P.364-372.

22. Clayborne D.T., Nicolas H.Y. Effects from high power microwave illumination // Microwave Journal. 1992. - V.35. - №6. - P.80, 82, 84, 86, 88, 9396.

23. Антипин B.B., Годовицын B.A., Громов Д.В., Кожевников А.С. и др. Влияние мощных импульсных микроволновых помех на полупроводниновые приборы и интегральные микросхемы // Зарубежная радиоэлектроника. 1995. - №1. - С.37-53.

24. Van Brant L.B. Applied electronic countermeasures (encyclopedia), USA, 1982.

25. Вакин С.А., Шустов Л.И. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М: Сов. радио, 1968. - 448 с.

26. Воздействие на различные объекты облучения СВЧ большой мощности (обзор) // Экспресс-информация. Сер. Радиотехника и связь. 1995. -№9.-С. 17-24.

27. Слюсар В. Генераторы супермощных электромагнитных импульсов в информационных войнах // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. -2002. -№5. С.60-67.

28. Ганота А. Объект поражения — электроника // Независимое военное обозрение (еженедельное приложение к "Независимой газете"). 2001. -№13 (235). -С.6.

29. Фомичев К., Юдин JI. Электромагнитное оружие. Перспективы применения в информационной борьбе // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 1999. - №6. - С.40-44.

30. Шихина С. Оружие будущего // Изобретатель и рационализатор, 2002. -№1. -С.56.

31. Баранец В. Электромагнитная бомба «закоротила» Багдад // Комсомольская правда. 27 марта 2003. - С.З.

32. О применении СВЧ бомбы американцами в Багдаде при его штурме // Комсомольская правда. 28 марта 2003. - С.4.

33. Стрюков Б.А., Ленчук С.И. Технологическая защита полупроводниковых структур от воздействия мощных СВЧ-импульсов. // Радиотехника и электроника. 2000. - Т.45. - №9. - С. 1139-1143.

34. Минаев И.М., Добыкин В.Д. Исследование механизма поражения диодной структуры входного тракта радиотехнических датчиков сверхкороткими импульсами мощного СВЧ-излучения // Радиотехника. 1998. -№11.1. С.29-30.

35. Усанов Д.А. и др. Воздействие мощного микроволнового излучения на полупроводниковые диодные структуры в цепях СВЧ. // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2003. - Т.46. - №3. - С.40-48.

36. Усыченко В.Г., Якимов A.B., Сорокин JI.H. Выгорание СВЧ-диодов и транзисторов под воздействием видеоимпульсов разной полярности и длительности. // Радиотехника и электроника. 2002. - Т.47. - № 9. - С. 11381144.

37. Сорокин Л.Н., Усыченко В.Г., Шерстюк A.B. Модель биполярного транзистора в режиме сверхбольшого сигнала. // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2003. - Т.46. - №3. - С.65-70.

38. Юшков Ю.Г. и др. Экспериментальное исследование воздействия СВЧ-импульсов на работу персонального компьютера. // Радиотехника и электроника. 2001. - Т.46. -№ 8. - С. 1020-1024.

39. Бердышев A.B. , Ивойлов В.Ф., Исайкин A.B., Козирацкий Ю.Л., Щеренков В.В., Ярыгин А.П. Экспериментальные исследования воздействия СВЧ-импульсов на содержащие интегральные микросхемы радиоэлектронные устройства // Радиотехника. 2000. - №7. - С. 51-54.

40. Бердышев A.B. Влияние воздействия мощных СВЧ-импульсов на УКВ-радиостанцию // Антенны. 2001. - №.5. - С.57-60.

41. Крымский В.В., Бухарин В.А., Заляпин В.И. Теория несинусоидальных электромагнитных волн. Челябинск: Изд-во Челябинского государственного технического университета, 1995.

42. Колосов М.А., Арманд H.A., Яковлев О.И. Распространение радиоволн при космической связи. М.: Связь, 1969. - 156 с.

43. Виноградов A.A., Рогашкова А.И. Теория нагрева и ионизации слабо ионизированной газовой среды в поле интенсивного СВЧ-импульса // Радиотехника и электроника. -1991. Т.36. -Вып.7. -С.1320-1327.

44. Виноградов A.A., Рогашкова А.И. Исследование нелинейного искажения мощного СВЧ импульса при распространении в слабоионизированной газовой среде // Физика плазмы. 1993. - Т. 19. - Вып. 10. - С. 1220-1228.

45. Харкевич A.A. Спектры и анализ. -М.: Физ.-мат. лит., 1962.-236 с.

46. Гуревич A.B., Шварцбург А.Б. Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере. М.: Наука, 1973. - 272 с.

47. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырный П.И. Вычислительные методы. Т.1. -М.: Наука, 1976. 304 с.

48. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям / Пер. с нем. М.: Наука, 1976. - 576 с.

49. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. -М.: Наука, 1979.-384 с.

50. Драбкин A.JI., Зузенко B.JI. Антенно-фидерные устройства. М.: Сов. радио, 1961. - 816 с.

51. Иткина М.А., Кротова З.Н. Изменение параметров нижней ионосферы под действием мощного радиоизлучения // Известия ВУЗов. Радиофизика. 1981. - Т.24. - №4. - С.415-419.

52. Зернов Н.В., Меркулов Г.В. Энергетические характеристики апер-турных антенн, излучающих негармонические волны // Радиотехника. 1991. -№1. -С.68-71.

53. Зернов Н.В. Коэффициент направленного действия и эффективная площадь апертур ной антенны при излучении и приёме негармонических сигналов // Радиотехника. 1995. - №3. - С.51-52.

54. Кашин В.А. Исследование коэффициента направленного действия плоских антенн с видеоимпульсным излучением // Электромагнитные волны и электронные системы. 1998. - №5. - С.51-60.

55. Иммореев И.Я., Телятников Л.И. Эффективность использования энергии зондирующих импульсов в сверхширокополосной локации // Радиотехника. 1997. -№9. - С.33-37.

56. Бриккер A.M., Зернов Н.В., Мартынова Т.Е. Рассеивающие свойства антенн при действии негармонических сигналов // Радиотехника и электроника. 2000. - Т.45. - №5. - С.559-564.

57. Кобак О.В. Радиолокационные отражатели. М.: Сов. радио, 1975.- 248 с.

58. Воскресенский Д.И., Овчинникова Е.В. Характеристики сканирующих антенн сверхкоротких импульсов, основанные на спектральном анализе // Антенны. 2000. - №3. - С. 17-26.

59. Конторович М.И., Муравьёв Ю.К. Вывод законов отражения геометрической оптики на основе асимптотической трактовки задач дифракции // Журнал технической физики. 1952. - Т.22. - №3. - С.394.

60. Содин Л.Г. Импульсное излучение антенны (электромагнитный снаряд) // Радиотехника и электроника. 1991. - Т.36. - №5. - С. 1014-1022.

61. Содин Л.Г. Характеристики импульсного излучения антенн (электромагнитного снаряда) // Радиотехника и электроника. 1992. - Т.37. - №5.- С.849-857.

62. Ярыгин А.П. Метод стационарной фазы для "седловых" стационарных точек в задачах дифракции волн в неоднородной среде // Радиотехника и электроника. 1970. - Т. 15. -№9. - С. 1826-1832.

63. Иммореев И.Я. Сверхширокополосная локация: основные особенности и отличия от традиционной радиолокации // Электромагнитные волны и электронные системы. 1997. - Т.2. - №1. - С.81-88.

64. Стадник A.M., Ермаков Г.В. Искажения сверхширокополосных импульсов в атмосфере Земли // Радиотехника и электроника. 1995. - Т.40. -№7.-С. 1009-1016.

65. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебное пособие для вузов / Д.В. Васильев, М.Р. Витолъ, Ю.Н. Горшков и др. (под ред. К.А. Самойло). -М: Радио и связь, 1982. 527 с.

66. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972.336 с.

67. Авдеев В.Б. Угловые энергетические характеристики направленности несинхронно возбуждаемой апертурной антенны при излучении и приёме негармонических сигналов // Антенны. 2001. - №1. - С. 3-7.

68. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник / Ширман Я.Д., Лосев Ю.И., Минервин H.H. и др.; Под ред Я.Д. Ширмана. М.: ЗАО "МАКВИС", 1998. - 828 с.

69. Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары: новые возможности, необычные проблемы, системные особенности // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 1998. - Вып.4. - С.25-56.

70. Коротковолновые антенны / Г.З. Айзенберг, С.П. Белоусов, Э.М. Журбенко и др.; Под ред. Г.З. Айзенберга. М.: Радио и связь, 1985. - 536 с.

71. Авдеев В.Б. Энергетический критерий дальней зоны импульсного излучения апертурной антенны // Антенны. 2001. - №9. - С.46-51.

72. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М: Радио и связь, 1985. - 384 с.

73. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Сов. радио, 1977.-60S с.

74. Holschneider М. Wavelets. An Analysis Tools. Oxford. - 1995. - 413

75. Юшков Ю.Г., Чумерин П.Ю., Артёменко С.Н. и др. Экспериментальное исследование воздействия сверхвысокочастных импульсов на работу персонального компьютера У/ Радиотехника и электроника. 2001. - Т. 46. -№8. -С. 1020-1024.

76. Титович H.A., Гоншорек К.-Х., Проболь К. Влияние электромагнитных полей на работоспособность логических элементов // Радиотехника и электроника (г. Минск). 1999. - Вып.23. - С.57-61.

77. Программно-аппаратный комплекс "Навигатор" для проведения специальных исследований и контроля защищённости объектов информатизации от побочных электромагнитных излучений и наводок. М.: ЗАО НПЦ фирмы "Нелк", 2002. - 17 с.

78. Wu Т.Т. Electromagnetic Missiles // Journal of Applied Physics. 1985.- V.57. -№ 3. -P.2370-2373.

79. Shen H.-M., King R.W.P., Wu T.T. // IEEE on Antennas and Propagation. 1990. - V.AP-38. - № 6. - P.838.

80. Содин Л.Г. Фокусировка электромагнитного снаряда // Радиотехника и электроника. -1998. Т.43. - №2. - С.238-243.

81. Балакирев В.А., Сидельников Г.Л. Формирование электромагнитного импульса апертурными антеннами И Радиотехника и электроника. 1999.- Т.44. №8. - С.935-942.

82. Кирьяшкин В.В., Чубинский Н.П. Исследование возможности кол-лимирования потоков электромагнитных волн сверхширокополосных сигналов // Радиотехника и электроника. 2002. - Т.47. - №1. - С.24-32.

83. Клевицкий Б.Г., Коршунов И.П. Слабо расходящиеся локализованные волновые пучки // Радиотехника и электроника. 2002. - Т.47. - №4. -С.389-407.

84. Кирьяшкин В.В., Чубинский Н.П. Коллимирование потоков электромагнитных волн сверхширокополосных сигналов вытянутыми апертурами // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. -2002. -№5. -С.35-41.

85. Авдеев В.Б. Импульсное излучение апертурной антенны: математический подход и физическая интерпретация // Тр. 4 междунар. научно-технич. конфер. "Радиолокация, навигация, связь", Воронеж, Воронежский НИИ связи. 1998. - Т.З. - С. 1678-1694.

86. Гутман A.JI. Метод Кирхгофа для расчета импульсных полей // Радиотехника и электроника. 1997. - Т.42. - №3. - С.271-276.

87. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. -М.: Наука, 1973.

88. Быков В.В. Упрощённый анализ условий существования электромагнитного снаряда // Радиотехника. 1998. - №6. - С.44-46.

89. Авдеев В.Б. Экстремальные энергетические коэффициенты направленного действия сверхширокополосной апертурной антенны и условия их достижения // Радиотехника. 1999. - №6. - С.96-100.

90. Бреховских JI.M. Волны в слоистых средах. М.: Изд-во АН СССР, 1957.-502 с.

91. Троицкий В.Н., Шур А.А. Особенности распространения радиоволн УВЧ и СВЧ диапазонов внутри зданий // Электросвязь. 1998. - №8. — С.26-29.

92. Propagation data and prédiction models for the planning of indoor radiocommunication systems and radiolocal area networks in the frequency range

93. MHz to 100 GHz. Draft new recomendation (Document 3/2) ITU Doc.3/Bl/l-E 19 Febr., 1997.

94. Lafortune J.F., Lecours M. Measurement and modeling of propagation losses in a building at 900 MHz // IEEE Transaction on Vehicular Technology. -1990.-V.39.-P. 101-108.

95. Patsiokas S.J., Johnson B.K., Dailing J.L. Propagation of radio signals inside buildings at 150, 450 and 850 MHz // Proceedings of 36 IEEE Vehicular Technology Conference, Dallas, TX. 1986. -P.66-72.

96. Hashemi H. The indoor radio propagation channel И Proceedings of IEEE. 1993, July. - V.81. -P.941-968.

97. Degli-Esposti V., Lombardi G., Passerini C. Measurement and ray-traycing prediction of indoor channel parameter // Electronic Letters. 1998. -V.34. -№22. -P.2167-2168.

98. Дмитриев A.C., Кяргинский Б.Е., Максимов H.A., Панас А.И., Старков С.О. Перспективы создания прямохаотических систем связи в радио-и СВЧ- диапазонах // Радиотехника. 2000. - №3. - С.9-20.

99. Дмитриев А.С., Кяргинский Б.Е., Панас А.И., Старков С.О. Пря-мохаотические схемы передачи информации в сверхвысокочастотном диапазоне // Радиотехника и электроника. 2001. - Т.46. - №2. - С.224-233.

100. Skolnik Merrill I. Introduction to Radar Systems (3-rd ed.). NY: McGraw-Hill International Edition, 2001.

101. Авдеева Д.В. Компактная компьютерная программа теста // Труды Военного института радиоэлектроники (тезисы докладов межвузовской научно-методической конференции, г. Воронеж). -1999. Вып.6. - С.62.

102. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В., Иконописцев А.И. Энергетические потери при уменьшении времени автокорреляции сверхкоротких импульсов в трансатмосферных радиолиниях // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. -2002. Т.45. - №3. - С.4-12.

103. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В., Червяков B.C. Расчёт параметров распространяющегося в атмосфере сверхмощного сверхкороткого импульса и возникающего за ним ионизированного образования // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2002. - Т.45. - №4. - С.3-9.

104. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В. Уравнения радиосвязи при использовании сверхширокополосных сигналов // Телекоммуникации. 2002. - №9. -С.2-10.

105. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В. Фокусирование сверхкороткоимпульс-ного излучения апертурной антенны путём зонирования апертуры // Антенны. -2003. №2.-С. 5-11.

106. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В., Катруша А.Н., Макаров Г.В. Ослабление ОВЧ-СВЧ радиоволн внутри здания // Труды 9 международной конференции по спиновой электронике, Москва, Московский государственный энергетический университет. 2003. - С.79-83.

107. Авдеев В.Б., Авдеева Д.В., Катруша А.Н., Макаров Г.В. Экспериментальные исследования особенностей распространения ОВЧ-СВЧ радиоволн внутри здания // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 2004. - Т.47. -№3. - С.70-76.

108. Авдеева Д.В. Приложение к промежуточному отчёту о НИР "Кортеж" (этап №2) / Науч. руковод. А.П. Ярыгин. Воронеж: 5 ЦНИИИ МО РФ, 2002.

109. Авдеева Д.В. Промежуточный отчёт о НИР "Кортеж-03" (этап №1) / Науч. руковод. А.П. Ярыгин. Воронеж: 5 ЦНИИИ МО РФ, 2003.

110. Авдеева Д.В. Промежуточный отчёт о НИР "Конус-ШП" (этап2. / Науч. руковод. С.М. Емельянов. Воронеж: 5 ЦНИИИ МО РФ, 2004.

111. Авдеева Д.В. Промежуточный отчёт о НИР "Нелинейность-4К" (этап №1) / Науч. руковод. С.Н. Панычев. Воронеж: Военный институт радиоэлектроники, 2004.