Генерация и излучение широкополосных хаотических сигналов и сверхкоротких импульсов в радиосистемах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

На правах рукописи

Руднев Евгений Анатольевич

ГЕНЕРАЦИЯ И ИЗЛУЧЕНИЕ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ХАОТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И СВЕРХКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ В РАДИОСИСТЕМАХ

1049784

Специальность 01.04.03 - «Радиофизика»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 6 ИЮН 2011

Воронеж - 2011

4849784

Работа выполнена в Воронежском государственном университете.

Научный руководитель - доктор физико - математических наук,

профессор Бобрешов Анатолий Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Бирюк Николай Данилович

Ведущая организация - Рязанский радиотехнический университет

Защита состоится 30 июня Е011 г. в 17.00 на заседании диссертационного совета Д. 212.038.10 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская площадь, 1, физический факультет, ауд. 435.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан <<?7» мая 2011 г.

кандидат технических наук, Иванцов Алексей Владимирович

Ученый секретарь диссертационного совета

Маршаков В.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

♦ Актуальность темы.

Исследования, проводимые в данной работе, направлены на исследование проблем генерации и пространственного излучения сверхкоротких импульсных (СКИ) и сверхширокополосных (СШП) стохастических колебаний, а также воздействия СКИ на входные цепи радиоэлектронных средств (РЭС). Решение подобных проблем обусловлено интенсивным развитием систем стохастической связи и анализом их потенциальной помехоустойчивости. В настоящее время проводятся интенсивные исследования с целью использования стохастических колебаний (динамического хаоса) в качестве несущих и модулирующих колебаний в РЭС различного назначения.

Динамический хаос, обладая многими свойствами случайных процессов (экспоненциально спадающей неосциллирующей корреляционной функцией и сплошным спектром), позволяет синтезировать, на своей основе, новые коммуникационные технологии, основанные на передаче информации с расширением спектра. Системы связи с динамическим хаосом обладают рядом присущих только им преимуществ, таких как, например, возможность работы в присутствии суперпозиции задержанных версий передаваемого сигнала, что является типичной ситуацией для мобильных коммуникационных систем. Системы связи с использованием хаотически сформированных сигналов являются более простыми с точки зрения схемотехнической реализации по сравнению с традиционными системами широкополосной связи (ШПС), когда расширение (маскировка) спектра передаваемого информационного сигнала достигается применением достаточно сложных детерминированных алгоритмов. Поэтому задача разработки новых генераторов на основе динамического хаоса является актуальной.

Эффективность работы систем передачи информации на основе динамического хаоса и систем, использующих СШП сигналы, в значительной степени определяются электродинамическими структурами (антенными системами), формирующими электромагнитное поле с заданными информационными, энергопотенциальными и пространственными характеристиками. Поэтому, актуальность разработки широкополосных антенных элементов (АЭ) и фазированных антенных решеток (ФАР) на их основе для функционирования стохастических систем связи с минимальными информационными искажениями не вызывает сомнений.

Актуальна также проблема развития разновидностей РЭС, использующих для излучения и приема СКИ видеосигналы. Системы подобного типа могут использоваться для повышения идентификационного разрешения спектральных портретов объектов в нелинейной радиолокации. Особо эффективно применение СКИ видеосигналов при анализе, контроле и совершенствовании характеристик помехозащищенности РЭС. В связи с этим, необходим анализ, контроль и совершенствование характеристик помехозащищенности радиоэлектронной

аппаратуры и ее элементов, функционирующих в условиях такого рода. Поскольку амплитуда импульсных помех, особенно сверхкоротких импульсов, может быть много больше амплитуды непрерывных помех, физические механизмы воздействия импульсов на элементы радиоаппаратуры отличаются от непрерывных воздействий, рассматриваемых обычно в рамках проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС). Соответственно, отличаются и эффекты, наблюдаемые на практике. Проблема обеспечения помехозащищенности РЭС вызывает необходимость изучения данных механизмов и эффектов, что предполагает введение новых характеристик, отличных от характеристик ЭМС и отвечающих сущности воздействия импульсного типа.

♦ Целью работы является:

1. Анализ, моделирование и синтез генераторов сверхкоротких импульсов и хаотических сигналов.

2. Экспериментальное исследование генераторов сверхкоротких импульсов и хаотических сигналов, их схемотехническая оптимизация для повышения их энергетической эффективности и расширения функциональных возможностей.

3. Разработка рупорных и планарных печатных излучателей хаотических и СКИ сигналов, обладающих стабильными электродинамическими характеристиками в широком диапазоне рабочих частот (ДРЧ) и разработка топологии фазированной антенной решетки, составленной из оптимизированных АЭ.

4. Исследование воздействия хаотических и СКИ сигналов на входные цепи РЭС для анализа характеристик электромагнитной совместимости.

Основные задачи диссертации вытекают из её целей, состоящих:

- в исследовании физических принципов генерации СКИ на диодах с накоплением заряда (Б1Ю), позволяющем оптимизировать расчет режимов генерации субнаносекундных импульсов с учетом стадий накопления, рассасывания и утечки объёмного заряда;

- в теоретическом и структурном анализе генераторов динамического хаоса и синтезе структуры автогенератора, входящего в режим развитого динамического хаоса при наименее энергетически затратных внешних воздействиях;

- в экспериментальном исследовании синтезированных схем генератора СКИ колебаний и трехточечного генератора динамического хаоса с целью обеспечения оперативности управления спектром хаотических колебаний и наибольшей энергетической эффективности в заданном ДРЧ;

- в разработке электродинамической структуры и топологии СШП излучателей, осуществляющих формирование СКИ и хаотических сигналов с минимальными информационными и структурными искажениями;

- в разработке ФАР с локализованным распределением стохастического и СКИ электромагнитного поля в Е и Н плоскостях с угловыми размерами порядка единиц градусов и предельно возможными углами сканирования в ДРЧ с перекрытием не менее 2:1;

- в анализе характеристик электромагнитной совместимости в присутствии хаотических помех для выработки рекомендаций по совершенствованию входных трактов приемных систем.

♦ Методы проведения исследования. В диссертационной работе использованы методы теории колебаний (в частности, методы анализа устойчивости нелинейных динамических систем), методы теории электрических цепей и сигналов, методы технической электродинамики и антенных решеток, методы физики полупроводников и теории передачи сигналов, современные методики экспериментальных исследований.

♦ Научная новизна:

1. Результаты исследования физических процессов, протекающих в полупроводниковой структуре диода с накоплением заряда (БЯО), на основе которых предложена схема формирования сверхкоротких импульсов с минимальным временем восстановления непроводящего состояния диода.

2. Явный вид дисперсионных уравнений для генерируемых частот в индуктивном и ёмкостном режимах, как функции частоты внешнего воздействия.

3. Определены частоты предельных циклов индуктивного и ёмкостного режимов в зависимости от собственных резонансных частот колебательных цепей (коллектор-база, база-эмиттер, коллектор-эмиттер биполярного транзистора) генератора с внешним воздействием.

4. На основе проведенных экспериментальных исследований предложены схемотехнические решения генераторов СКИ и динамического хаоса с заданными частотными и энергетическими параметрами.

5. Оригинальная топология планарных печатных излучателей и ФАР для РЭС, использующих хаотические и СКИ колебания.

6. Методика оценки помехоустойчивости входных цепей приемников с учетом эффектов обратимой деградации активных элементов под действием периодической последовательности субнаносекундных видеоимпульсов.

На защиту выносятся следующие результаты, впервые достаточно подробно развитые или впервые полученные в настоящей работе:

1. Трехточечный генератор динамического хаоса с дополнительным последовательным контуром в цепи коллектор-база биполярного транзистора, позволяющим управлять частотным диапазоном генерируемого сигнала.

2. Структура генераторов линейно частотно модулированных шумом (ЛЧМШ) и прямошумовых (ПШ) колебаний на основе синтезированного генератора динамического хаоса.

3. Результаты исследований генерации СКИ на диодах с резким восстановлением обратного сопротивления.

4. Низкопрофильные планарные излучающие АЭ и активные ФАР на их основе.

5. Результаты исследования воздействия сверхкоротких сигналов на входные цепи приемных систем.

♦ Практическая ценность работы. Полученные в работе результаты позволили синтезировать схемы генераторов сверхкоротких импульсов и динамического хаоса. Предложены схемотехнические реализации генераторов для передающих устройств стохастических систем связи во всевозможных радиофизических и технических приложениях, использующих сплошные шумовые спектры, в том числе оперативно управляемые, с высокими энергопотенциальными показателями, например, в системах тестирования и оценки реальной помехозащищенности, вновь разрабатываемых РЭК, системах нелинейной радиолокации, системах радиоэлектронной борьбы и радиоэлектронной маскировки. Разработанные топологии ТЕМ-рупорных и плоскостных печатных излучателей предполагают их использование в качестве АЭ с минимальными искажениями структуры излучаемых сверхширокополосных СКИ и хаотических сигналов, что создает предпосылку создания ФАР с узкими (порядка единиц градусов) диаграммами направленности (ДН) и предельными углами сканирования порядка десятков градусов. Такие ФАР могут найти применение в широкополосных системах распределения информации (в том числе в многолучевом режиме) между пространственно рассредоточенными абонентами.

♦ Внедрение научных результатов. Полученные в диссертации результаты внедрены в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах, выполнявшихся в ОАО «Концерн «Созвездие» и на кафедре электроники ВГУ.

♦ Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены в виде докладов и обсуждались на:

♦ 9-той Международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций», г. Казань, 25-27 апр. 2008 г.

♦ XV Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь», г. Воронеж, 14-16 апр. 2009 г.

♦ 8-й Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии, г. Санкт-Петербург, 16-19 июня 2009 г.

♦ VIII Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», г. Санкт-Петербург, 14-19 сентября 2009 г.

♦ Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ. Из них работы [1-6] - авторские свидетельства на изобретения и патенты на полезную модель; работы [7-13] опубликованы в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикаций основных результатов диссертаций, а работы [14-16] в сборниках трудов конференций.

♦ Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 124 наименований и приложения. Объём диссертации составляет 195 страниц, включая 80 иллюстраций.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

♦ Во введении к диссертации обсуждается актуальность темы исследования, приведен краткий обзор известных результатов по теме диссертации. Сформулирована цель работы, в аннотированном виде изложены основные результаты диссертационной работы.

♦ В первой главе диссертационной работы рассмотрены генераторы сверхкоротких импульсных сигналов на диодах с накоплением объёмного заряда и генераторы динамического хаоса минимальной размерности, реализованные в виде трехточечных автогенераторов. Проведено экспериментальное исследование, которое выявило основные закономерности работы БНО, оказывающие существенное влияние на энергетические параметры генерируемого сверхкороткого импульса.

Проведен теоретический анализ

Ц

|ТУГ|

+11

<

предлагаемой структуры трехточечного генератора динамического хаоса минимальной размерности (рис.1). При введении дополнительной последовательной ёмкости в цепь коллектор-база биполярного

транзистора, номинал которой много больше (на два порядка) номинала ёмкости полупроводникового

перехода коллектор-база биполярного транзистора, возникает неизохронность цепи обратной связи генератора, создающая предпосылку

многочастотной генерации при внешнем воздействии на базу биполярного транзистора.

При изменении частоты внешнего воздействия возникает режим развитого динамического хаоса. Дисперсионные уравнения, определяющие режимы динамического хаоса с учетом реально устанавливаемых соотношений реактивных элементов составляющих колебательные цепи трехточечного генератора имеют

вид (для индуктивногои ёмкостного СО^с режимов соответственно):

Рис.1. Структурная схема трехточечного генератора.

\х:

(1)1

«¿г

Х(2)

СОпг = ■

х™ »1

у(1)

где Х^'2'3' (6)) - реактивное сопротивление индуктивного характера

колебательной цепи, - реактивное сопротивление емкостного

характера колебательной цепи при соответствующем значении текущей

частоты со. Зона устойчивой хаотичности ограничивается двумя предельными циклами ёмкостного режима генератора.

Сигнатуры характеристических показателей Ляпунова в ёмкостном режиме соответствуют развитому хаосу предлагаемой структуры трехточечного генератора, и определяются по формуле:

Л<с> = 1п

5=

ХЛыУ + ХгОьО+Х^Осо)

+ ПРи <УлСтш<®^шт

+ пРи «,/стах < О при й) = б)Пс^п,0)П

1тах

50в

ПС тт' ШПС шах

- при 0^п<0)пс^п,а)пс

тах

где Щп = Ц + Сф ) С2Сф / ( С2 + Сф )^ . Показано, что трехточечный

генератор динамического хаоса в этом режиме обладает минимальной размерностью.

♦ Во второй главе проведено экспериментальное исследование генераторов сверхкоротких импульсов с перестраиваемой длительностью и разновидностей схемотехнических решений генераторов стохастических сигналов на основе трехточечных генераторов динамического хаоса минимальной размерности. Приведенные схемотехнические решения генераторов СКИ сигналов

позволяют избежать недостатков традиционных схем генерации СКИ. В приведенных схемах, варьируя параметры выходных реактивных элементов, можно изменять длительность и форму импульсов на выходе. С ростом значения выходной индуктивности происходит увеличение

длительности СКИ на выходе (Рис.2). С уменьшением значения выходной емкости форма импульса на выходе генератора становится двуполярной. Регулировка

длительности импульсов на выходе возможна во временном интервале 250 пс - 2 не. Варьируя номиналы выходной емкости, возможно задавать форму СКИ.

-50и

0 1нс

Рис.2. Осциллограммы генерируемых импульсов: 1 - импульс длительностью 200 пс на полувысоте; 2 - 250 пс; 3 - 300 пс; 4 - двуполярный импульс

А

Рис.3. Осциллограммы выходных напряжений и фрагментов их тонкой структуры (А) ЛЧМШ и (£) ПШ колебаний

Стабильная генерация хаотического сигнала осуществляется при пилообразном или клипированном воздействии на вход трехточечного генератора динамического хаоса минимальной размерности. В первом случае генерируются ЛЧМШ колебания. Во втором - ПШ колебания. На рис.3 представлены осциллограммы выходных напряжений и фрагментов их тонкой структуры ЛЧМШ и ПШ колебаний. Достоинством ЛЧМШ генератора служит возможность оперативного управления формируемым хаотическим спектром. Достоинством ПШ генератора является то, что формируемые им хаотические колебания по своим статистическим характеристикам (автокорреляционной функции и фазовому портрету) максимально приближены к состоянию гиперхаоса. На рис.4 представлен пример частотных спектров, генерируемых ЛЧМШ (рис.44) и ПШ (рис.45) генераторами. На рис.5 представлены частотные спектры ЛЧМШ колебаний при оперативном управлении местоположением полосы прозрачности на частотной оси.

А

¡ЯИЖВМРИИВЙ! ■■■■■■■■

■И ■■II

■■I

Б

Рис.4. Пример частотных спектров сигналов генерируемых (А) ЛЧМШ и (Б) ПШ генераторами.

Использование ЛЧМШ генераторов в системах связи с хаотическими сигналами позволяет осуществлять штатное функционирование традиционных видов связи на фоне помехового сигнала достаточной интенсивности.

Ref -2 1.1 dB Atten 5 dB Mkrl 13e.il МНг -26.69 dBn

Peak 3 iB/

Uu * fp 2

Dl ИЧ1 ft»

Ref Lev« L

-47.1 dEirn -21.10 d 3rr

itt S2 S3 FC

flfi

lenter 155 M •Res BH Hz Иг_ pan Ш MHz s (1ЙЙЙ pts)

Рис.5. Пример частотных спектров ЛЧМШ при оперативном управлении местоположением полосы прозрачности на частотной оси.

Применение ПШ генераторов наиболее оптимально в системах связи с хаотическими сигналами для обеспечения максимально возможной (в настоящее время) скрытности и некоррелированного информационного вложения информационного множества в хаотические компоненты итогового сигнала.

Экспериментально установлено, что структура синтезированного трехточечного генератора динамического хаоса минимальной размерности в режиме генерации ПШ колебаний позволяет отключать внешнее запускающее (клипированное) воздействие и, тем самым, снижать суммарное энергетическое потребление системы в целом.

♦ Третья глава посвящена разработке и оптимизации АЭ для излучения хаотических и СКИ-сигналов, а также топологическому построению АФАР на основе предложенных АЭ. Рассмотрены три типа широкополосных (с перекрытием ДРЧ <3:1 и <5:1) антенных элемента: ТЕМ-рупор, ЛПА, выполненная по печатной технологии, и плоская перевернутая коническая антенна PICA (Planar Inverted Cone Antenna) (Рис.5).

A h\ /

i Б ■ МП В

Рис.5. Топология разработанных антенных элементов: А - ТЕМ-рупор с экспоненциальным распределением волнового сопротивления, Б - низкопрофильный АЭ, В - печатная ЛПА

Оптимизация АЭ типа ТЕМ-рупора позволила расширить ДРЧ (перекрытие 5.76:1) без увеличения линейных размеров АЭ за счет экспоненциально изменяющегося волнового сопротивления сечений раскрыва ТЕМ-рупора и минимизировать дисперсию фазовой скорости основной моды ТЕМ-рупора, что позволяет осуществить неискаженные излучение и прием сверхширокополосных сигналов, в качестве которых предпочтительно использовать биполярные СКИ сигналы.

Широкополосный пленарный логопериодический (ЛПА) АЭ, выполненный по разработанной печатной топологии, позволил расширить ДРЧ до 10000 МГц логопериодического АЭ, осуществить возбуждение антенны высокими уровнями активной мощности (до 500 Вт) при минимальных потерях в подводящей микрополосковой линии, оптимально согласованной с коаксиальным кабелем питания, обеспечить высокий КПД антенны (не менее 88 %) и, как следствие, её высокую излучающую способность.

Задачи синтеза и топологического построения активных ФАР (АФАР) на основе АЭ могут решаться независимо. Внутренняя задача проектирования, состоящая в оптимизации схемотехнического построения диаграммо-образующей системы (ДОС), в состав минимальной конфигурации которой входят многоканальные делители мощности, аттенюаторы и блоки фазовращателей.

860 МГц

А "

Б ■"!

Рис.6. Азимутальные (А) и угломестные (£) сечения ДН синфазной ФАР составленной из 72 широкополосных низкопрофильных АЭ.

Внешняя задача одновременно с внутренней оптимизирует процесс излучения электромагнитных колебаний совокупностью АЭ, составляющих полотно АФАР. В работе рассмотрена внешняя задача. Распределение амплитуд волн, возбуждающих излучатели, принято заданным. В качестве АЭ, составляющих полотно АФАР, использованы планарные низкопрофильные широкополосные излучатели.

Моделирование проводилось средствами программного продукта FEKO, позволяющего на основе одиночного АЭ провести расчёт его параметров бесконечной решётки. Такой режим расчёта обеспечивается путём введения особых границ Master-Slave. При этом во внимание приняты все электродинамические взаимодействия между АЭ решётки.

В качестве примера рассмотрены две разновидности АФАР, составленных из низкопрофильных широкополосных планарных излучателей, предназначенных для сплошного излучения хаотических сигналов в ДРЧ 860-2500 МГц.

В первом случае синтезирована решетка из низкопрофильных АЭ элементов. Вся решётка устанавливалась на расстоянии Лсг /4 (Лсг - среднегеометрическая длина волны ДРЧ) от экрана, играющего роль рефлектора, из-за чего решётка становится однонаправленной. При моделировании подобной АФАР получены следующие характеристики: ширина ДН в азимутальной плоскости (по уровню половинной мощности) Ф0 5 не более 80 градусов; ширина ДН в угломестной

плоскости не более 20 градусов; КПД антенно-фидерного тракта не ниже 75% (КСВН не хуже 3:1); минимальное значение коэффициента усиления равно 14 дБ.

АФАР, соответствующие указанным техническим параметрам, могут применяться в наземных комплексах радиоэлектронной борьбы (РЭБ) для эффективного радиоподавления систем традиционной связи (например, стандарта GSM).

Во втором примере рассмотрена АФАР, формирующая луч шириной по азимуту и углу места, равной 15 градусам (А0 = 15°, Дб = 15°), при равноамплшудном и синфазном возбуждении

(|Д,| = |Д|;Фдг = Ф,) полотна решетки,

составленной из 72 широкополосных низкопрофильных АЭ. Азимутальные и угломестные сечения ДН такой АФАР представлены на рис. 6.

Определены предельные углы отклонения (сканирования) луча АФАР. Осуществлялось одномерное азимутальное сканирование, что, как правило, используется в наземных системах связи. Азимутальная ДН при сканировании остается стабильной (Рис.7). Предельный угол сканирования составил ±42,5°, что

Рис.7. Азимутальная ДН экспериментального макета 72-элементной ФАР в режиме сканирования от 0° до 42,5° с шагом 5°.

превышает допустимый угол сканирования широкополосной однополотновой АФАР (±30°) традиционной конструкции.

♦ В четвертой главе исследовано воздействие хаотических сигналов и сверхкоротких импульсов на входные цепи приемных систем. Хаотические сигналы достаточной амплитуды проникают по всевозможным побочным каналам приемника и в пределах полосы воздействия осуществляют его забитие, что полностью нарушает работоспособность приемной системы на время присутствия такого сигнала.

Помехи в виде последовательности СКИ поражают входные цепи приемника не только во время воздействия, но и в течение некоторого времени после воздействия. Такое нарушение работоспособности приемника связано с временной деградацией активных элементов входных малошумящих усилителей. Наличие изменения параметров усилителя связано с изменением величины тока стока относительно исходной величины (Рис.8) Установлено, , м. , ы, что значение тока стока под

ш

воздействием отрицательных импульсов определяется двумя факторами противоположного действия: кратковременным эффектом воздействия

положительных выбросов напряжения на затворе, которые увеличивают ток стока, и накоплением отрицательного заряда в подложке за счет действия основных отрицательных составляющих импульсов, которые уменьшает ток стока. Введен критерий воздействия СКИ на малошумящий усилитель радиочастоты (МШУ), в качестве которого предложен коэффициент обратимой деградации,

определяющий снижение уровня полезного сигнала на выходе МШУ.

♦ В заключении подведены итоги по диссертационной работе в целом и сформулированы основные результаты, которые сводятся к следующему:

1. Получены результаты исследования физических процессов, протекающих в полупроводниковой структуре БЕЮ диода, на основе которых предложена схема формирования сверхкоротких импульсов с минимальным временем восстановления непроводящего состояния диода.

2. Разработана методика расчета СКИ генераторов нано- и пикосекундной длительности. Получено новое схемотехническое решение и модель генератора сверхкоротких импульсов различной длительности и формы. Показано, что

Рис.8. Экспериментальные осциллограммы тока стока транзистора под воздействием серии отрицательных импульсов: а. 7и = 10 мс; б. 7и = 1 мс; в. 7и = 0.1 мс, под воздействием серии положительных: г. 7и = 0.01 мс.

регулировка амплитуды, длительности и формы СКИ сигналов может быть осуществлена простой вариацией параметров реактивных элементов выходной цепи.

3. Показано, что введение дополнительной последовательной ёмкости (номинал которой много больше номинала ёмкости полупроводникового перехода коллектор-база БТ) в цепь коллектор-база БТ ведет к неизохронности цепи обратной связи. При этом создаются условия для многочастотной генерации при внешнем воздействии на базу БТ трехточечного генератора.

4. Трехточечный генератор предлагаемой структуры при внешнем воздействии входит в режим развитого динамического хаоса в ёмкостном режиме при минимальной размерности колебательной системы автогенератора.

5. Определено, что зона устойчивой стохастичности ограничивается двумя предельными циклами ёмкостного режима.

6. При внешнем пилообразном воздействии на базу БТ предлагаемой структуры трехточечного генератора реализуется режим ЛЧМШ колебаний.

7. Использование ЛЧМШ генераторов позволяет оперативно управлять стохастическим спектром. Применение ПШ генераторов наиболее оптимально в системах связи с хаотическими сигналами для обеспечения максимально возможной скрытности и некоррелированного информационного вложения в хаотические моды итогового сигнала.

8. Экспериментально установлено, что структура синтезированного трехточечного генератора динамического хаоса минимальной размерности в режиме генерации прямошумовых колебаний позволяет отключать внешнее запускающее импульсное (клипированное) воздействие и, тем самым, снижать суммарное энергетическое потребление системы в целом.

9. Оптимизирована структура ТЕМ-рупора, позволившая расширить ДРЧ без увеличения линейных размеров за счет экспоненциально изменяющегося волнового сопротивления и минимизировать дисперсию фазовой скорости основной моды, что позволяет осуществлять неискаженные излучение и прием сверхширокополосных сигналов.

10. Синтезирован низкопрофильный пленарный АЭ, позволяющий излучать широкополосный стохастический сигнал с высоким КПД антенно-фидерного тракта (до 80%).

11. Разработан алгоритм построения АФАР из рассмотренных типов пленарных АЭ, позволивший существенно расширить ДРЧ пленарной АФАР с частотным перекрытием свыше 2:1. Геометрические размеры профиля полотна АФАР сокращены в 7 раз по сравнению с широко используемыми в настоящее время АЭ типа Вивальди.

12. Показано, что воздействие непреднамеренных и преднамеренных импульсных помех большой амплитуды приводит к эффектам обратимой деградации МШУ на СэАб полевых транзисторах с затвором Шоттки (СаАв 111Ш). Качественно обратимая деградация параметров СаАв 11 ГШ выражается в уменьшении мощности полезного сигнала на выходе МШУ и в увеличении коэффициента шума во время действия последовательности СКИ.

13. Учет эффектов деградации состоит в их оценке по изменению величины тока стока СэАб ПТШ относительно его статической величины. Установлено, что под воздействием отрицательных СКИ импульсов ток стока

уменьшается из-за накопления отрицательного заряда в подложке GaAs ПТШ и увеличивается при кратковременном воздействии положительных СКИ выбросов напряжения на затворе GaAs ПТШ.

14. Показано, что обратимая деградация наиболее полно характеризуется вновь вводимым коэффициентом обратимой деградации, функционально зависящим от отношения мощности полезного сигнала на выходе МШУ в присутствии помехи к мощности в отсутствии помехи. Минимальное значение коэффициента деградации достигается после окончания воздействия СКИ помехи.

♦ Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Медведев А.И. Генератор Шума / А.И. Медведев, В.Ф. Блинов, Е.А. Руднев, A.B. Семенихин // Авторское свидетельство № 293269.

2. Руднев Е.А. Широкополосная антенна с индуктивным импедансом / Е.А. Руднев, Е.А. Хромых, A.A. Чаплыгин, С.Н. Шульженко // Свидетельство на полезную модель № 19611.

3. Руднев Е.А. Транзисторный генератор шума / В.Ф. Блинов, Е.А. Руднев, С.А. Хохлов [и др.] // Свидетельство на полезную модель № 25251.

4. Руднев Е.А. Генератор шума с перестройкой параметров / Е.А. Руднев, Е.А. Хромых, A.A. Чаплыгин, С.Н. Шульженко // Патент на полезную модель № 54277.

5. Руднев Е.А. Широкополосный симметричный вертикальный вибратор / Е.А. Руднев, Е.А. Хромых, С.Н. Шульженко II Патент на полезную модель № 53504.

6. Руднев Е.А. Широкополосная планарная антенна. / Е.А. Руднев, Е.А. Хромых, A.A. Чаплыгин II Патент на полезную модель № 61950.

7. Бобрешов A.M. Характеристики помехозащищенности полевого транзистора в условиях действия импульсных помех большой амплитуды / A.M. Бобрешов, Г.К. Усков, Е.А. Руднев // Вопросы радиоэлектроники, серия Радиолокационная техника, выпуск 1, - 2007, - С. 31-46.

8. Бобрешов A.M. Схема связи с мультипликативным хаотическим сигналом/ A.M. Бобрешов, A.A. Караваев, Е.А. Руднев // Вопросы радиоэлектроники, серия Радиолокационная техника, выпуск 1, - 2007, - С. 46-52.

9. Хромых Е.А. Методика определения статистических характеристик антенн. / Е.А. Хромых, С.Н. Шульженко, A.A. Чаплыгин, Е.А. Руднев // Теория и техника радиосвязи, выпуск 2, - 2005, - С.63-73.

10. Бобрешов A.M. Предельные углы сканирования плоской антенной решетки, составленной из логопериодических печатных излучателей / A.M. Бобрешов, Е.А. Руднев, B.C. Чалых II Теория и техника радиосвязи, выпуск 4, - 2008, -С.80-85.

11. Коробова А.Д. Моделирование электромагнитной обстановки в группировках радиоэлектронных средств в трехмерной области / А.Д. Коробова, Е.А. Хромых, С.Н. Шульженко, Е.А. Руднев // Теория и техника радиосвязи, выпуск 3, - 2008, - С.71-78.

12. Бобрешов A.M. Оптимизация геометрических размеров ТЕМ-рупорной антенны для излучения сверхкоротких импульсов / A.M. Бобрешов,

A.A. Головкин, И.И. Мещеряков, Г.К. Усков, Е.А. Руднев // Антенны, выпуск 6 (145), - 2009, - С. 80-83.

13. Бобрешов A.M. Хаотические системы связи с нелинейным подмешиванием в присутствии помех/ A.M. Бобрешов, A.A. Караваев, Г.К. Усков, Е.А. Руднев // Физика волновых процессов и радиотехнические системы .- 2009, - № 3, -С. 63-68.

14. Бобрешов A.M. Особенности диодов с накоплением заряда при генерации сверхкоротких импульсов / A.M. Бобрешов, Ю.И. Китаев, Г.К. Усков, Е.А. Руднев // 8-й Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии: тр. симп., 16-19 июня 2009 г. -СПб., 2009,-С. 298-300.

15. Бобрешов A.M. Экспериментальное исследование воздействия гармонической помехи и субнаносекундных видеоимпульсов на МШУ / A.M. Бобрешов, И.С. Коровченко, В.А. Степкин, Г.К. Усков, Е.А. Руднев // Радиолокация, навигация, связь: XV Междунар. науч.-техн. конф., г. Воронеж, 14-16 апр. 2009 г. - Воронеж, 2009, - Т. 2. - С. 993-1001, - 0,6 п.л. - Библиогр. с.

16. Бобрешов A.M. Электромагнитная совместимость малошумящих усилителей на ПТШ в присутствии сверхкоротких импульсных помех / A.M. Бобрешов, Г.К. Усков, Е.А. Руднев и др. // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций: 9 Междунар. науч.-техн. конф., г. Казань, 25-27 апр. 2008 г.: тез. докл. - Казань, 2008, - С. 363-365.

Работы [7-13] опубликованы в ведущих научных журналах,

рекомендованных ВАК.

Подписано в печать 23.05.2011. Формат 60 х 84/16 . Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 110 экз. Заказ №1365

Отпечатано в типографии Воронежский ЦНТИ - филиал ФГУ «РЭА» Минэнерго России 394036, г. Воронеж, пр. Революции, 30

Список используемых сокращений.

Введение.

Глава 1. Моделирование широкополосных хаотических и сверхкоротких сигналов.

1.1. Нелинейные процессы в полупроводниковой структуре диода с накоплением заряда.

1.2. Методика измерения параметров 8ШЭ.

1.3. Трехточечный генератор динамического хаоса минимальной размерности.

1.3.1. Теоретический анализ структуры минимальной размерности, подверженной стохастизму.

1.3.2. Критерий Ляпунова вхождения трехточечного генератора в хаос и гиперхаос.

Выводы.

Глава 2. Экспериментальное исследование генераторов широкополосных и сверхширокополосных сигналов.'.

2.1. Экспериментальное исследование генераторов сверхкоротких импульсов (СКИ) с перестраиваемой длительностью.

2.2. Экспериментальное исследование генератора стохастических сигналов на основе динамического хаоса с минимальным числом степеней свободы.

2.3. Генератор динамического хаоса с оптимизированными частотными и энергетическими параметрами.

2.3.1. Генератор динамического хаоса минимальной размерности с пилообразным возбуждением.

2.3.2. Прямошумовой генератор динамического хаоса минимальной размерности.

Выводы.

Глава 3. Антенные системы для излучения стохастических и СКИ-сигналов.

3.1. Оптимизация ТЕМ-рупорной антенны для излучения СКИ сигналов.

3.2. Широкополосные планарные излучатели стохастических сигналов

3.2.1. Широкополосный низкопрофильный излучатель.

3.2.2. Сверхширокополосная печатная логопериодическая антенна.

3.3. Активные фазированные антенные решетки (АФАР) для излучения стохастических и СКИ-сигналов.

Выводы.

Глава 4. Воздействия стохастических и СКИ-сигналов на средства радиотехнических систем (РТС) связи.

4.1 Обратимые отказы при воздействии СКИ-сигналов.

4.2. Критерии помехозащищенности МШУ при воздействии

СКИ перегрузок.

Выводы.

Диссертационная, работа посвящена исследованию и развитию»1 методов* моделирования и, на- их основе,* синтезу оптимизированных структур генераторов сверхкоротких импульсов и динамического хаоса минимальной^ размерности: Также рассмотрены вопросы реального применения, по результатам экспериментальных исследований, синтезированных структур указанных генераторов в- качестве основы построения- радиоэлектронных систем (РЭС), использующих в» качестве несущих частот стохастические колебания.

Актуальность темы.

Исследования, проводимые в данной работе, направлены на исследование проблем генерации и пространственного излучения сверхкоротких импульсных (СКИ) и сверхширокополосных (СШП) стохастических колебаний, а также воздействия СКИ на входные цепи РЭС. Решение подобных проблем обусловлено интенсивным развитием систем стохастической связи и анализом их потенциальной помехоустойчивости. В настоящее время проводятся интенсивные исследования с целью использования стохастических колебаний (динамического хаоса) в качестве несущих и модулирующих колебаний в БЭС различного назначения.

Как принципиально новый носитель, динамический хаос представляет возможность:

- получения сложных сигналов с помощью генераторов минимальной размерности (со степенью свободы осциллятора не выше полутора);

- реализации в одном источнике хаоса ансамбля слабокоррелированных стохастических мод, каждая из которых обладает собственной; энтропией;

- оперативного управления хаотическими режимами путем малых (и, следовательно, менее энергозатратных) изменений параметров системы.

Динамический хаос, обладая многими свойствами1 случайных процессов (экспоненциально спадающей неосциллирующей корреляционной функцией-№ сплошным спектром); позволяет синтезировать на своей основе новые коммуникационные технологии, основанные на передаче информации', с расширением,*спектра [1].Системы.связи с динамическим хаосом обладают ' рядом присущих только им преимуществ, таких как, например, возможность работы в. присутствии суперпозиции задержанных версий' передаваемого сигнала, что является типичной ситуацией для-мобильных коммуникационных систем [48]. Системы связи с использованием хаотически сформированных сигналов являются, более простыми с точки зрения^ схемотехнической реализации по сравнению с традиционными- системами широкополосной связи (ШПС), когда расширение (маскировка) спектра передаваемого информационного сигнала достигается применением-достаточно сложных детерминированных алгоритмов [27], [48], [111]. Поэтому задача разработки новых генераторов на.основе динамического хаоса является актуальной.

Эффективность работы систем передачи информации на основе динамического хаоса и систем; использующих СШП сигналы, в значительной» степени определяются электродинамическими структурами (антенными системами), формирующими электромагнитное поле с заданными информационными, энергопотенциальными и пространственными характеристиками.

Применительно к системам передачи информации на основе динамического хаоса и СШП системам связи антенные элементы (АЭ) систем должны соответствовать ряду требований:

- обладать достаточной широкополосностью и изотропностью амплитудно-частотной характеристики не разрушающих энтропийных (информационных), спектральных и вероятностных свойств стохастического сигнала, сформированного динамической системой; - сохранять в диапазоне рабочих частот (ДРЧ) стабильные характеристики направленности, заданную поляризацию, стабильность фазового центра и постоянство входного импеданса;

- геометрические размеры* АЭЬ не должны превышать» пространственной-длины* возбуждающего его сверхкороткого импульса (СКИ) тока;

- диаграмма1 направленности (ДН) АЭ должна быть однонаправленной (близкой- к, кардиоиде) для- обеспечения* широкодиапазонного и- широкоугольного сканирования при включении АЭ в состав фазированной антенной решетки (ФАР).

Поэтому, актуальность разработки сверхширокополосных АЭ и фазированных антенных решеток (ФАР) на их основе для- функционирования стохастических систем связи с минимальными информационными; искажениями, не вызывает сомнений.

Актуальна также проблема развития разновидностей РЭС, использующих для излучения и приема СКИ видеосигналы. Системы подобного типа могут использоваться-для повышения идентификационного разрешения спектральных портретов объектов в нелинейной радиолокации. Особо эффективно применение СКИ видеосигналов при анализе, контроле и совершенствовании характеристик помехозащищенности РЭС [25]. В'связи-с этим необходим анализ, контроль и совершенствование характеристик помехозащищенности радиоэлектронной аппаратуры и ее элементов, функционирующих в условиях такого рода. Поскольку амплитуда импульсных помех, особенно сверхкоротких импульсов (СКИ), может быть много больше амплитуды непрерывных помех, физические механизмы воздействия импульсов на элементы радиоаппаратуры отличаются от непрерывных воздействий, рассматриваемых обычно в рамках проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС). Соответственно, отличаются и эффекты, наблюдаемые на практике. Проблема обеспечения помехозащищенности РЭС вызывает необходимость изучения данных механизмов и эффектов, что предполагает введение новых характеристик, отличных от характеристик ЭМС и отвечающих сущности воздействия импульсного типа.

Целью работы является:

1. Анализ, моделирование и синтез1 генераторов? сверхкоротких* импульсов и хаотических сигналов:

2. Экспериментальное исследование генераторов сверхкоротких импульсов и хаотических сигналов, схемотехническая оптимизация для. повышения» их энергетической эффективности и расширения функциональных возможностей.

3. Разработка рупорных и планарных печатных излучателей хаотических и« СКИ сигналов, обладающих стабильными электродинамическими, характеристиками в широком ДРЧ и разработка топологии фазированной антенной решетки, составленной из оптимизированных АЭ;

4. Исследование воздействия хаотических и СКИ сигналов на входные цепи РЭС для анализа характеристик электромагнитной^ совместимости (ЭМС).

Основные задачи диссертации вытекают из её целей, состоящих:

- в исследовании физических принципов генерации СКИ на диодах с накоплением заряда (8ШЭ), позволяющих оптимизировать расчет режимов генерации субнаносекундных импульсов с учетом стадий накопления, рассасывания и утечки объёмного заряда;

- в теоретическом и структурном анализе генераторов динамического хаоса и синтезе структуры автогенератора, входящего в режим развитого динамического хаоса при наименее энергетически затратных внешних воздействиях;

- в экспериментальном исследовании синтезированных схем генератора СКИ колебаний и трехточечного генератора динамического хаоса с целью обеспечения оперативности управления спектром хаотических колебаний и наибольшей энергетической эффективности в заданном ДРЧ;

- в разработке электродинамической структуры и топологии СШП . излучателей, осуществляющих формирование СКИ и хаотических сигналов.с. минимальнымиинформационнымииструктурнымиискажениями;

- вфазработке ФАР с локализованным распределением стохастического и-СКИ электромагнитного.поля в Е и.Н плоскостях с угловымифазмерами» порядка единиц, градусов, и предельно возможными углами сканирования? в ДЕЧ1 с перекрытием не менее 2:1;

- в анализе характеристик электромагнитной* совместимости в присутствие хаотических помех для выработки < рекомендаций по совершенствованию входных.трактов приемных систем;

Методы исследования.

В диссертационной- работе использованы методы теории колебаний (в частности, методы анализа устойчивости нелинейных динамических систем), методы теории электрических цепей и сигналов, методы технической электродинамики и антенных решеток, методы физики полупроводников и теории передачи сигналов, современные методики экспериментальных исследований.

Научная новизна:

1. Получены результаты исследования физических процессов, протекающих в полупроводниковой структуре ЭКО диода, на основе которых предложена схема формирования сверхкоротких импульсов с минимальным временем восстановления непроводящего состояния диода.

2. Получен явный вид дисперсионных уравнений-, для генерируемых частот в индуктивном и ёмкостном режимах, как функции частоты внешнего воздействия (с учетом реально устанавливаемых соотношений номиналов реактивных элементов).

3. Определены частоты предельных циклов? индуктивного? и ёмкостного режимов в зависимости? от собственных резонансных частот колебательных цепей (коллектор-база, база-эмиттер, коллектор-эмиттер БТ) генератора с внешним воздействием:

4. На основе проведенных экспериментальных, исследований предложены! схемотехническиерешения генераторов; СКИ и динамического хаосасзаданнымичастотнымииэнергетическимипараметрами.

5. Разработаны оригинальная» топология планарных печатных; излучателей и ФАР для РЭС, использующих.хаотические и СКИ колебания.

6. Разработана? методика оценки помехоустойчивости? входных цепей? приемников с учетом эффектов обратимой деградации активных элементов, под; действием.: периодической! последовательности! субнаносекундных видеоимпульсов;

Достоверность¿,

Достоверность результатов диссертации- определяется: корректным, применением количественных; и качественных методов5 анализа и синтеза, соответствием;выводов; известным фундаментальным^ теоретическим» представлениям, соответствием результатов моделирования! и синтеза оригинальных алгоритмов- полученным экспериментальным? результатам, как в /теоретическом, так и в схемотехническом плане;

Личный вклад.

Личный вклад состоит в.проведении теоретического анализа и синтеза радиофизических и электродинамических структур, реализующих решение рассматриваемой проблемы, в разработке и постановке экспериментальных исследований, в анализе; полученных экспериментальных данных и окончательном выборе конфигурации оптимизированных структурных элементов хаотической системы.

Практическая ценность.

Полученные в работе результаты позволили-синтезировать схемы генераторов сверхкоротких импульсов; и динамического хаоса. Предложены схемотехнические реализации; генераторов для передающих устройств стохастических систем связи, во всевозможных радиофизических и технических приложениях, использующих сплошные шумовые: спектры^ в том: числе оперативно управляемые, с высокими энергопотенциальными показателями например- в системах тестирования и оценки реальной; помехозащищенности; вновь. разрабатываемых РЭК, системах нелинейной радиолокации; системах радиоэлектронной борьбы и радиоэлектронной маскировки. Разработанные топологии ТЕМ-рупорных и плоскостных печатных: излучателей предполагают их использование в качестве АЭ с минимальными искажениями структуры излучаемых сверхширокополосных: СКИ и хаотических сигналов, что создает предпосылку создания ФАР с узкими (порядка единиц градусов) ДН й предельными углами сканирования порядка десятков градусов. Такие ФАР могут найти применение в широкополосных системах распределения информации (в том числе в многолучевом режиме) между пространственно рассредоточенными абонентами.

Внедрение научных результатов

Полученные в диссертации результаты внедрены в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах, выполнявшихся в ОАО « Концерн «Созвездие» и на кафедре электроники ВГУ.

Состояние исследуемой проблемы.

Идея использования хаоса в коммуникационных системах формировалась по мере пополнения данных о хаотических колебаниях и их свойствах, особенно в радиофизических и электронных системах [44]. Достаточно давно начало возникать понимание того, что теория информации не является* аксиоматически замкнутой, а допускает введения новых элементов, чтобы более полно отражать информационные процессы в естественных и искусственных системах [110]. Благодаря фундаментальным открытиям в- облает» нелинейных явлений (самоорганизация и динамический хаос [111]) созрели предпосылки для дополнения, развития, а в ряде случаев и пересмотра некоторых положений классической теории. Был накоплен критический объем данных, свидетельствующий о перспективности применения хаоса и смежных идей нелинейной динамики в информационных технологиях.-Хаотические колебания (динамический хаос) представляют собой специальный вид сигналов, несущих в себе информацию. Соответственно, детерминированные нелинейные динамические системы, порождающие такие сигналы, генерируют информацию [118]. Хаотические сигналы обладают свойствами, которые делают целесообразным выделение их в отдельную группу с точки зрения анализа и использования^ в системах передачи информации [119].

Непосредственным импульсом, послужившим точкой отсчета потока публикаций по передаче информации с использованием хаоса, явилась статья [119], в которой была показана возможность специального случая синхронизации между двумя нелинейными системами, одна из которых генерирует хаос, а другая представляет собой нелинейный согласованный фильтр. Таким образом, речь шла не о возможности синхронизации двух хаотических систем, а о получении на выходе нелинейного фильтра копии хаотического сигнала, генерируемого передатчиком. Поэтому адекватным представляется термин "хаотический синхронный отклик", предложенный в [119]. Как только было установлено, что хаотические системы могут быть синхронизированы [111], стало очевидно: хаотические сигналы можно использовать в качестве носителей при передаче информации. В самом начале основной мотивацией применения такого типа носителей являлось желание скрыть информацию в хаосе. Однако к настоящему времени она оказалась не такой очевидной, поскольку современные способьь передачи информации с использованием хаоса обладают недостаточной помехоустойчивостью. Кроме того, использование хаоса для-связных систем имеет ряд общих черт с информационными технологиями с так называемым-расширением спектра сигнала. Применение этих методов первоначально было связано со специальными приложениями. Стремительное развитие мобильных средств связи предполагает потенциальное применение хаоса в системах связи общего назначения, в которых при определенных условиях они могут иметь ряд преимуществ. С учетом большого интереса к применению хаотических сигналов для передачи сообщений в рамках теории информации появились новые разделы теории и практики связи, посвященные взаимодействию таких пар сигналов, как « информационный сигнал — хаотический сигнал», «хаотический сигнал — шумовой сигнал», «хаотический сигнал — хаотический сигнал», «хаотический сигнал — регулярный сигнал», а также более сложным видам взаимодействия с участием динамического хаоса.

Поэтому важно сравнить характеристики хаотических коммуникационных систем с традиционными для того, чтобы обнаружить, какими же реальными преимуществами они обладают. В настоящее время системы связи с использованием хаоса являются более простыми с точки зрения схемотехнической реализации по сравнению с традиционными системами с расширением спектра. Однако, их характеристики при наличии помех пока еще не достаточно исследованы, и основные усилия должны быть приложены именно в этом направлении.

Был предложен ряд способов передачи сигналов, использующих хаотическую динамику: хаотическая маскировка (chaotic masking), переключение хаотических режимов (chaos shift keying), нелинейное подмешивание (nonlinear mixing), дуальное нелинейное преобразование (inverse systems), опережающее управление сечением Пуанкаре (Prédictive Poincare Control modulation), частотная модуляция хаотическим сигналом и прямошумовая генерация динамического хаоса. Некоторые из этих способов были позже проверены экспериментально с использованием дискретных комплектующих общего назначения [47], специально изготовленных схемотехнических включений [50] и интегральных микросхем,[78; 99].

Основой любой системы связи, в том* числе стохастической, является v генератор несущих колебаний. В'1 случае стохастических РЭС таким генератором является генератор хаотических колебаний. Достаточно простыми-1 примерами разного типа генераторов хаотических колебаний являются^ генераторы с туннельными диодами1 [104]. К схеме такого генератора можно подойти, например, изменив привычную схему генератора Ван дер Поля введением в нее туннельного диода [104]. Хаос, получаемый в такого рода системах, обычно соответствует аттрактору спирального типа. Другими достаточно простыми вариантами хаотических генераторов являются кольцевой генератор [44] и генератор с инерционной нелинейностью [49].

Для генератора с туннельным диодом была отмечена возможность возникновения более сложных хаотических колебаний, образом которых является аттрактор типа "двойной завиток". Впоследствии изучению таких хаотических колебаний в схемах, известных под названием "цепочки Чуа", была посвящена обширная литература [118].

Для радиотехнических приложений привлекательным является анализ широко известных систем частотной и фазовой автоподстройки в режиме хаотических биений. Система частотной автоподстройки в этом случае обеспечивает генерацию хаотически модулированных колебаний со стабилизированной средней частотой [122]. Инверсное включение частотного дискриминатора позволяет получить в такой системе аттрактор типа "двойной завиток" [115]. Система фазовой автоподстройки (ФАП), как и система частотной автоподстройки, может обеспечить богатый набор хаотических режимов [118].

Особый интерес при синтезе подобных генераторов представляют генераторы динамического хаоса минимальной структуры. Очевидным примером генераторов минимальной размерности служат генераторы динамического хаоса с полутора степенями' свободы, как правило, реализуемые по трёхточечной схеме. С точки зрения возможных приложений, такие генераторы технологичны в изготовлении и имеют простую структуру [104]'.

Из анализа потенциально возможных структур необходимо обратить внимание на схемы.с сигналами в виде хаотических радиоимпульсов. Хаотический радиоимпульс представляет собой фрагмент прямо-хаотического сигнала с длиной, превышающей длину "квазипериода" хаотических колебаний. Передаваемая последовательностями таких импульсов информация может кодироваться местоположением импульсов вдоль временной оси, длительностью импульсов, расстояниями между импульсами и т.д.

В^ первой<. главе диссертационной работы рассмотрены генераторы сверхкоротких импульсных сигналов (СКИ) на диодах с накоплением объёмного заряда (БШ}) и генераторы динамического хаоса минимальной размерности, реализованные в виде трехточечных автогенераторов. Проведено экспериментальное исследование, которое выявило основные закономерности работы 8КО, оказывающие существенное влияние на энергетические параметры генерируемого сверхкороткого импульса.

Проведен теоретический анализ предлагаемой структуры трехточечф ного генератора динамического хаоса минимальной размерности. При введении дополнительной последовательной ёмкости в цепь коллектор-база биполярного транзистора, номинал которой много больше (на два порядка) номинала ёмкости полупроводникового перехода коллектор-база биполярного транзистора, возникает неизохронность цепи обратной связи генератора, создающая предпосылку многочастотной генерации при внешнем воздействии на базу биполярного транзистора.

При изменении частоты внешнего воздействия возникает режим динамического хаоса. Зона устойчивой хаотичности ограничивается двумя предельными циклами; ёмкостного режима генератора; Сигнатуры, характеристических показателей Ляпунова в ёмкостном режиме соответствует развитому хаосу.- Показано; что трехточечный генератор динамического хаоса в этом режиме обладает минимальной размерностью.

Вш второш главе: проведено экспериментальноеисследование генераторов »сверхкоротких импульсов (СКИ) с перестраиваемой длительностью и разновидностей схемотехнических решений генераторов стохастических сигналов на основе трехточечных генераторов динамического1 хаоса минимальной размерности.

Приведенные схемотехнические решения генераторов СКИС сигналов? позволяют избежать недостатков? традиционных схем генерации СКИ. В приведенных схемах варьируя параметры выходных, реактивных элементов; можно изменять длительность и. форму импульсов на выходе. С ростом значения выходной индуктивности происходит увеличение длительности^ СКИ? на-.выходе;. С уменьшением значения выходной емкости форма импульса на выходе генератора становится двуполярной. Регулировка длительности импульсов; на выходе возможна во временном интервале 250 пс . - 2 нс. Варьируя номиналы выходной емкости, возможно задавать форму СКИ.

Стабильная генерациям хаотического сигнала осуществляется при пилообразном или клипированном воздействии на- вход трехточечного генератора динамического хаоса минимальной размерности: В первом случае генерируются ЛЧМШ колебания. Во втором - ПШ колебания. Достоинством ЛЧМШ генератора служит возможность оперативного управления формируемым хаотическим спектром. Достоинством ПШ генератора: является то, что формируемые им хаотические колебания по своим статистическим характеристикам (автокорреляционной функции и фазовому портрету) максимально приближены к состоянию гиперхаоса.

Использование ЛЧМШ генераторов в системах связи с хаотическими сигналами позволяет осуществлять штатное функционирование традиционных видов связи (включая ППРЧ) на фоне помехового сигнала достаточной интенсивности.

Применение ПШ генераторов наиболее оптимальное системах связи с хаотическими" сигналами- для обеспечения максимально возможной* (в настоящее время) скрытности и некоррелированного информационного* вложения информационного множества в хаотические компоненты итогового сигнала.

Экспериментально установлено, что структура синтезированного трехточечного генератора динамического хаоса минимальной' размерности в режиме генерации ПШ колебаний позволяет отключать внешнее запускающее (клипированное) воздействие и, тем самым, снизить суммарное энергетическое потребление системы в целом.

Третья- глава» посвящена разработке и оптимизации АЭ для излучения стохастических и СКИ-сигналов, а также топологическому построению« АФАР на основе предложенных АЭ.

Рассмотрены три типа широкополосных (с перекрытием ДРЧ <3:1 и <5:1) антенных элемента: ТЕМ-рупор, ЛПА, выполненная по печатной технологии, и плоская перевернутая коническая антенна PICA (Planar Inverted Cone Antenna).

Оптимизация АЭ типа ТЕМ-рупора позволила расширить ДРЧ (перекрытие 5.76:1) без увеличения линейных размеров АЭ за счет экспоненциально изменяющегося волнового сопротивления сечений рас-крыва ТЕМ-рупора и минимизировать дисперсию фазовой скорости основной моды ТЕМ-рупора, что позволяет осуществить неискаженные излучение и прием сверхширокополосных сигналов, в качестве которых предпочтительно использовать биполярные СКИ сигналы.

Широкополосный планарный ЛПА АЭ, выполненный по разработанной печатной топологии позволил расширить ДРЧ логопериодического АЭ до 10000 МГц, осуществить возбуждение антенны высокими уровнями активной мощности (до 500 Вт) при минимальных потерях в подводящей микрополосковой линии, оптимально-согласованной с коаксиальным кабелем? питания;, обеспечить высокий КПД, антенны (не менее 88 %) и, как следствие, её высокую излучающую способность.

Задачи- синтеза и топологического построения АФАР на основе- АЭ могут решаться независимо. Внутренняя1 задача проектирования; состоящая? в оптимизации- схемотехнического построения* диаграммо-образующей системы (ДОС); в> состав г минимальной конфигурации« которой1 входят многоканальные делители мощности, аттенюаторы и блоки фазовращателей.

Внешняя- задача (одновременно с внутренней), оптимизирует процесс излучения электромагнитных колебаний совокупностью АЭ, составляющих полотно АФАР:

Bi работе рассмотрена внешняя.задача. Распределение амплитуд волн, возбуждающих излучатели, принято заданным. В качестве АЭ; составляющих полотно АФАР, использованы планарные низкопрофильные широкополосные излучатели.

Моделирование проводилось, средствами программного продукта FEKO; позволяющего на основе одиночного АЭ провести расчёт его параметров бесконечной решётки. Такой режим расчёта обеспечивается путём* введения особых границ Master-Slave. При этом во внимание приняты все электродинамические взаимодействия между АЭ решётки.

В качестве примера рассмотрены две разновидности АФАР, составленных из низкопрофильных широкополосных планарных излучателей, предназначенных для сплошного излучения хаотических сигналов в ДРЧ 860-2500 МГц.

В первом случае синтезирована решетка из 18-ти низкопрофильных АЭ элементов. Вся решётка устанавливалась на расстоянии /1сг/4 (Лсг -среднегеометрическая длина волны ДРЧ) от экрана, играющего роль реф-' лектора, из-за чего решётка становится однонаправленной. При моделировании подобной АФАР получены следующие характеристики: ширина ДН в азимутальной плоскости (по уровню половинной мощности) Ф0 5 не более 80 градусов; ширина ДН в угломестной плоскости не более 20 градусов; КПД антенно-фидерного тракта не ниже 75% (КСВН не хуже 3:1); минимальное значение коэффициента усиления равно 14 дБ.

АФАР; соответствующие указанным техническим1 параметрам, могут применяются- в наземных комплексах РЭБ-для эффективного радиоподавления- систем традиционной^ связи (например, стандарта СЭМ)?

Во втором примере рассмотрена АФАР; формирующая луч- шириной» по азимуту и углу места, равной'15 градусам {Аф = 15°, Ав = 15°), при-рав-ноамплитудном и синфазном возбуждении (\Ат\ = \Лп\;Фх =Фу) полотна решетки, составленной из 72 широкополосных низкопрофильных АЭ.4

Определены предельные углы отклонения (сканирования) луча АФАР. Осуществлялось одномерное азимутальное сканирование, что, как правило, используется в наземных системах связи. Азимутальная1 ДН при сканировании остается стабильной. Предельный угол сканирования составил

42,5°, что превышает допустимый угол сканирования широкополосной? однопол отновой АФАР* (±30°) традиционной конструкции.

В четвертой главе исследовано воздействие хаотических сигналов и сверхкоротких импульсов на входные цепи приемных систем. Хаотические сигналы достаточной амплитуды проникают по всевозможным побочным каналам приемника, и в пределах полосы воздействия осуществляют его за-битие, что полностью нарушает работоспособность приемной системы на время присутствия такого сигнала.

Помехи в виде последовательности СКИ поражают входные цепи приемника не только во время воздействия, но и в течение некоторого времени после воздействия. Такое нарушение работоспособности приемника связано с временной деградацией активных элементов входных малошумящих усилителей. Наличие изменения параметров усилителя связано с изменением величины тока стока относительно исходной величины. Установлено, что значение тока стока под воздействием отрицательных импульсов определяется двумя факторами противоположного1 действия: кратковременным/ эффектом воздействия положительных выбросов напряжения на затворе, которые увеличивают ток стока, и накоплением отрицательного заряда в подложке за счет действия основных отрицательных составляющих импульсов, которые уменьшают ток стока. Введен критерий-воздействия СКИ нш МШУ, в качестве которого предложен коэффициент обратимой деградации, определяющий снижение уровня полезного сигнала на его выходе.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты.

Основными положениями, выносимыми на защиту, являются:

1. Структура трехточечного генератора; динамического хаоса с дополнительным последовательным контуром в цепи коллектор-база биполярного транзистора, позволяющим управлять частотным диапазоном генерируемого сигнала.

2. Структура генераторов ЛЧМШ и ПШ колебаний на основе синтезированного генератора динамического хаоса.

3. Результаты исследований генерации СКИ на диодах с резким восстановлением обратного сопротивления.

4. Низкопрофильные планарные излучающие АЭ и АФАР на их основе.

5. Результаты исследования воздействия сверхкотротких сигналов на входные цепи приемных систем.

Апробация работы.

Основные материалы диссертационной работы докладывались на следующих конференциях:

9-той Международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций», г. Казань, 25-27 апр. 2008 г.

XV Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь», г. Воронеж, 14-16 апр. 2009 г.

8-й Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии, г. Санкт-Петербург, 16-19 июня 2009 г.

VIII Международной научно-технической конференции, «Физика и технические приложения волновых процессов», г. Санкт-Петербург, 14-19 сентября 2009 года Санкт-Петербург.

Публикации.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 16 печатных работах. Из них работы [27, 34, 111-113, 124] - авторские свидетельства на изобретения и патенты на полезную модель; работы [28, 32, 33, 35, 36, 37, 120] опубликованы в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикаций основных результатов диссертаций, а работы [29-31] — в сборниках трудов конференций.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 124 наименований и приложения. Объём диссертации составляет 195 страниц, включая 80 иллюстраций.

Выводы

1. Воздействие непреднамеренных и преднамеренных импульсных помех большой амплитуды приводит к эффектам обратимой деградации, влияющим на характеристики помехозащищенности малошумящих усилителей радиочастоты (МШУ) на GaAs полевых транзисторах с затвором Шоттки (GaAs ПТШ). Обратимая деградация параметров GaAs ПТШ, выражается в уменьшении коэффициента усиления и увеличении коэффициента шума во время действия последовательности СКИ с восстановлением этих параметров не сразу после окончания воздействия, а спустя некоторое время. Суть метода учета этих эффектов в системах схемотехнического проектирования состоит в их оценке по изменению величины тока стока /с. относительно статической величины /с0 Получено хорошее совпадение расчетных характеристик с экспериментальными данными.

2. Установлено, что величины тока стока под воздействиием отрицательных импульсов определяется двумя факторами противоположного действия: кратковременным эффектом воздействия положительных выбросов напряжения на затворе, которые увеличивают ток стока, и накоплением отрицательного заряда в подложке за счет действия основных отрицательных составляющих импульсов, который уменьшает ток стока.

3. Обратимая деградация не может характеризоваться традиционным коэффициентом блокирования по усилению, а может оцениваться вновь вводимым коэффициентом обратимой деградации, функционально зависящим от отношения коэффициента усиления в присутствии помехи к коэффициенту усиления в отсутствии помехи. Минимальное значение коэффициента деградации достигается непосредственно после окончания воздействия СКИ-сигнала и с уменьшением периода его следования коэффициент усиления МШУ на GaAs стремиться к нулевому значению. индуктивного режима и два ёмкостного) ; 2) сигнатуры, характеристических показателей Ляпунова (один положительный, один нулевой и один отрицательный) индуктивного режима соответствуют сигнатуре странного* аттрактора ; 3) сигнатуры характеристических показателей1 Ляпунова (два* положительных, один нулевой и один отрицательный) в ёмкостном режиме' соответствует развитому хаосу (гиперхаосу);

- зона устойчивой стохастичности (странный аттрактор)1 ограничивается двумя предельными циклами (притягивающими аттракторами) ёмкостного режима.

3. В результате проведенных экспериментальных и теоретических исследований генераторов сверхкоротких импульсов получены следующие результаты: выявлены закономерности и-процессы, протекающие в полупроводниковой структуре диодов с накоплением заряда при- генерации сверхширокополосных импульсов нано- и пикосекундной длительности; получена модель диода с накоплением заряда; разработана методика: расчета генераторов, сверхширокополосных импульсов нано- и пикосекундной длительности; на основе разработанных методик получено- новое схемотехническое решение и модель генератора сверхкоротких импульсов различной длительности и формы.

4. Проведенное экспериментальное исследование синтезированной структуры генератора динамического хаоса минимальной размерности качественно совпадает с известным результатом исследования генератора шума, выполненного по схеме автогенератора Ван-дер-Поля с параметрической ёмкостью (туннельным диодом).

5. При внешнем пилообразном воздействии на базу БТ исследуемой структуры трехточечного генератора реализуется режим ЛЧМШ колебаний. Структура высокочастотного заполнения частотно-модулированного выходного сигнала прерывистая и нериулярная, что является признаком хаотического поведения трехточечного генератора минимальной размерности. Спектр выходного сигнала сплошной в заданном ДРЧ, не имеет ярко выраженных частотных компонент,, и соответствует развитому стохастическое движению динамической системы минимальной размерности:

6. При; произвольном импульсном воздействии на вход активного элемента, (базу БТ), трехточечный автогенератор входит в режим? развитого динамического хаоса. Стабильная*генерация хаотического»сигнала;осуществляется при; гармоническом клипированном (спектрально обогащенном) воздействии; Генерируемый;, сигнал во временной области: представляет собой последовательность импульсов (цугов) нарастающих колебаний в спектре сглаживаются пики на частотах повторения цугов.В этом случае генерируются Г1Ш колебания, по своим статистическим характеристикам ( автокорреляционной функции и фазовому портрету) максимально приближённые к гиперхаосу (нормированному белому шуму).

7. Использование JI4MUI генераторов с оперативно управляемым стохастическим спектром в;системах связи с хаотическими-сигналами:позволяет осуществлять штатное. функционирование традиционных видов« связи; (включая ПЛЕЧ) на фоне помехового сигнала достаточной' интенсивности. Применение ПШ генераторов, наиболее; оптимально в системах связи; с хаотическими, сигналами для обеспечения максимально возможной скрытности и некоррелированного информационного вложения в хаотические моды итогового сигнала;

8. Экспериментально установлено, что структура синтезированного трехточечного генератора динамического хаоса минимальной размерности в режиме генерации прямошумовых колебаний позволяет отключать; внешнее запускающее (клипированное) воздействие и, тем самым, снизить суммарное энергетическое потребление системы в целом.

9. Рассмотренный алгоритм оптимизации ТЕМ-рупорной антенны; позволил определить количественные соотношения (полученные методом^ конечных интегралов), необходимые для расчета её топологической структуры, позволяющей:

- расширить ДРЧ без увеличения линейных размеров за счет экспоненциально изменяющегося (в продольном направлении) волнового сопротивления сечений раскрыва рупора;

- минимизировать дисперсию фазовой скорости основной.моды ТЕМ-рупора, что позволяет осуществлять неискаженные излучение и прием» сверхширокополосных сигналов, в качестве которых предпочтительно использовать биполярные СКИ сигналы.

10. Синтезированная низкопрофильная планарная антенна может излучать широкополосный (с перекрытием 3:1) стохастический сигнал с высоким КПД антенно-фидерного тракта (до 80%). Геометрические размеры профиля антенны при этом, по сравнению с традиционными аналогами, сокращены в 7 раз. Такую антенну можно использовать в качестве высокоэффективного АЭ широкополосной АФАР, формирующей пространственно-локализованные стохастический и СКИ-сигналы с минимальными искажениями структуры.

Сверхширокополосная планарная логопериодическая антенна, выполненная по разработанной печатной топологии, позволяет:

- расширить ДРЧ (до 10000 МГц) логопериодической антенны традиционной конфигурации;

- осуществить возбуждение антенны высокими уровнями активной мощности (до 500 Вт) при минимальных потерях в подводящей микрополос-ковой линии, оптимально согласованной с коаксиальным кабелем питания;

- обеспечить высокий КПД антенны (не менее 88%) и, как следствие, её высокую излучающую способность.

11. АФАР, составленная из рассмотренных типов планарных АЭ, имеет следующие преимущества перед решетками традиционного построения:

- существенно расширена рабочая полоса планарной АФАР (например, полоса планарной АФАР равна 66% с частотным перекрытием 2:1 при ширине луча не более 15°, а полоса традиционной АФАР не превышает 15% при перекрытии 1.2:1 с той же шириной формируемого луча);

- резко сокращена (в 7 раз) профильность полотна АФАР по сравнению с широко применяемыми АЭ той же .широкополосности (например, АЭ типа Вивальди).

12. Воздействие непреднамеренных и преднамеренных импульсных помех большой- амплитуды >, приводит к. эффектам обратимой1 деградации,-влияющимна характеристики помехозащищенности малошумящих усилителей радиочастоты (МШУ) на GaAs полевых транзисторах с затвором Шоттки (GaAs ПТШ). Обратимая деградация параметров GaAs ПТ1Д выражается в уменьшении коэффициента усиления и увеличении коэффициента- шума во время действия последовательности СКИ с восстановлением этих параметров-не сразу после окончания воздействия, а спустя некоторое время. Суть метода учета этих эффектов в системах схемотехнического проектирования состоит в их оценке по изменению величины тока стока /с. относительно статической величины Тсо. Получено хорошее совпадение расчетных характеристик с экспериментальными данными.

13. Установлено, что величины тока стока под воздействиием отрицательных импульсов определяется двумя факторами противоположного действия: кратковременным эффектом воздействия положительных выбросов напряжения на затворе, которые увеличивают ток стока, и накоплением отрицательного заряда в подложке за счет действия основных отрицательных составляющих импульсов, который уменьшает ток стока.

14. Обратимая деградация не может характеризоваться традиционным коэффициентом блокирования по усилению, а может оцениваться вновь вводимым коэффициентом обратимой деградации, функционально зависящим от отношения коэффициента усиления в присутствии помехи к коэффициенту усиления в отсутствии помехи. Минимальное значение коэффициента деградации достигается непосредственно после окончания воздействия СКИ-сигнала и с уменьшением периода его следования коэффициент усиления МШУ на GaAs стремиться к нулевому значению.

1. Андреев Ю.В. Хаотические процессоры- / Ю.В. Андреев, А .С. Дмитриев| Д.А. Куминов // Зарубежная* радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники, 1997.-№10, с.50-79.

2. Андронов А.А. Теория колебаний/ А.А. Андронов, А.А. Витт, С.Э. Хайкин, 2-е изд. - М.: Физматгиз, 1959.

3. Jonson R.C. Antenna Engineering Handbook/ editor R.C. Jonson, -McGraw-Hill; 1993.-P.: 446.

4. Balanis C.A. MODERN ANTENNA HANDBOOK / C.A. Balanis, J.C. • Balanis, W.C. Balanis, INC., PUBLICATION, 2005-P: 1680

5. Robert J. Phased Array Antenna Handbook / J. Robert, Mailloux ARTECH HOUSE, INC. 2005 P.': 496

6. Balanis Antenna Theory. // C.A. Balanis. J.Wiley & Sons, INC. New York, 1995, P.: 959

7. Воскресенский Д.И Активные Фазированные Антенные Решетки./ под ред. Д.И Воскресенского, А.И. Канащенкова, М.: Радиотехника, 2004. С.:487

8. Анищенко B.C. Пространственная синхронизация и бифуркация развития хаоса в цепочке связанных генераторов/ B.C. Анищенко, И.С. Аран-сон, Д.Э. Постнов, М.И. Рабинович // Техническая физика, 1985.

9. Анищенко B.C. Бифуркационные явления в автостохастическом генераторе при внешнем регулярном воздействии/ B.C. Анищенко, В.В. Астахов //Журнал технической физики, 1983.-т.53.-№11, с.2165-2170.

10. Анищенко B.C. Экспериментальное исследование механизма возникновения и структуры странного аттрактора в генераторе с инерционной нелинейностью/ B.C. Анищенко, В.В. Астахов // Радиотехника и электроника, 1983.-№6, с.1109-1115.

11. Анищенко B.C. Разрушение квазипериодического движения за счет удвоений и стохастичность в системе связанных генераторов/ B.C.

12. Анищенко, Т.Е. Летчфорд, M.Ä. Сафонова// Известия ВУЗов. Радиофизика, 1984.-т.27.-№5, с.565-575.

13. Арансон И.С. Возникновение стохастической автомодуляции в СВЧ-автогенераторе с ферритовым резонатором/ И.С. Арансон, Д:А'. Павлов //Письма в ЖТФ; 1987.-t.il.-№16, с.993-996.

14. Арансон И.С. Пути перехода к стохастическим колебаниям автогенератора с ферритовым- резонатором/ И.С. Арансон, Д.А'. Павлов, // Известия ВУЗов. Радиофизика, 1986.-т.29.-№7, с.781-787.

15. Арефьев A.A. Радиотехнические устройства на транзисторных эквивалентах р-п-р-п структур/ A.A. Арефьев, E.H. Баскаков, Л.Н. Степанова, -М.: Радио и связь, 1982.

16. Арнольд В.И. Потеря устойчивости автоколебаний вблизи* резо-нансов/ В.И. Арнольд // Нелинейные волны. Ml: Наука, 1979, с.1 Г6-131.

17. Атанов Н.В. Неавтономный генератор хаотических радиоимпульсов/ Н.В. Атанов, A.C. Дмитриев, Е.В. Ефремова, Л.В1 Кузьмин // Радиотехника и электроника, 2006.-t.51.-№12, с. 1454-1464.

18. Афраймович B.C. О размерности аттракторов в системе связанных осцилляторов/ B.C. Афраймович, М.И. Рабинович, В.И. Сбитнев // Письма в ЖТФ, 1985.-Т.11.-№6, с.338-342.

19. Афраймович B.C. Критические точки и фазовые переходы в стохастическом поведении неавтономного ангармонического осциллятора/ B.C. Афраймович, М.И. Рабинович, А.Д. Угодников // Письма в ЖЭТФ, 1983.-т.38.-№2, с.64-67.

20. Базаева Л.Г. Исследование хаотической модуляции колебаний в генераторе с инерционной нелинейностью при параметрическом внешнем воздействии/ Л.Г. Базаева, Л.Н. Капцов, П.С. Ланда // Радиотехника и электроника, 1987.-т.32.-№3, с.647-650.

21. Базаева Л.Г. Порог синхронизации как критерий стохастичности в генераторе с инерционной нелинейностью/ Л.Г. Базаева, Л.Н. Капцов, П.С. Ланда//ЖТФ, 1986.-т.56.-№9, с.1849-1853.

22. Банков С.Е. Электродинамика и техника СВЧ для пользователей САПР/ С.Е. Банков, A.A. Курушин, Москва, 2008:- С:276

23. Безручко Б.П. Новый тип критического поведения связанных систем пришереходе к хаосу/ Б.П'. Безручко, Ю.В. Гуляев, С.П. Кузнецов, Е.П. Селезнев//ДАН СССР; 1985.-т.87.-№3, с.619-622:

24. Белогородцев- А.Б. Новый тип1 неустойчивости резонансных усилителей/ А.Б. Белогородцев //Известия «ВУЗов. Радиотехника, 1988.-№5.

25. Белогорцев^ А.Б. Об условиях возбуждения стохастических колебаний в нелинейном колебательном контуре/ А.Б. Белогорцев, Д.М. Ваврив, Б.А. Калугин //ЖТФ; 1987.-т.57.-№3, с.559-561.

26. Белогорцев А.Б. Стохастические колебания в квазилинейных, колебательных системах/ А.Б. Белогорцев, Д.М. Ваврив, O.A. Третьяков //Журнал технической физики, 1988.-т.58.-№2, с.284-293.

27. Беляев Р.В. Численное моделирование стохастических процессов в автогенераторе с запаздыванием и амплитудным ограничением/ Р.В1. Беляев, Г.М. Воронцов, H.H. Залогин, В .Я. Кислов // Радиотехника и электроника, 1985.-№3, с.504-511.

28. Блинов В.Ф. Транзисторный генератор шума / В.Ф. Блинов, Е.А. Руднев, С.А. Хохлов // Свидетельство на полезную модель № 25251.

29. Бобрешов A.M. Хаотические системы связи с нелинейным подмешиванием в присутствии помех / A.M. Бобрешов, A.A. Караваев, Г.К. Усков, Е.А. Руднев // Физика волновых процессов и радиотехнические системы.— 2009 — № 3. С. 63-68.— 0,4 п.л. — Библиогр.: с.

30. Бобрешов A.M.- Оптимизация геометрических размеров ТЕМ-рупорной антенны для. излучения сверхкоротких импульсов / A.M. Бобрешов, A.A. Головкин, И.И. Мещеряков, Г.К. Усков, Е.А. Руднев // Антенны, выпуск 6 (145),-2009,-С. 80-83.

31. Бобрешов A.M. Схема связи с мультипликативным хаотическим сигналом / A.M. Бобрешов, A.A. Караваев, Е.А. Руднев // Вопросы радиоэлектроники, серия Радиолокационная техника, выпуск 1, 2007, -С. 46- 52.

32. Медведев А.И. Генератор Шума / А.И. Медведев, В.Ф. Блинов, Е.А. Руднев, A.B. Семенихин // Авторское свидетельство №293269

33. Бобрешов A.M. Предельные углы сканирования плоской антенной решетки, составленной из логопериодических печатных излучателей / A.M. Бобрешов, Е.А. Руднев, B.C. Чалых // Теория и техника радиосвязи, выпуск 4, 2008, - С.80-85.

34. Бобрешов A.M. Характеристики помехозащищенности полевого транзистора в условиях действия импульсных помех большой амплитуды/ A.M. Бобрешов, Г.К. Усков, Е.А. Руднев // Вопросы радиоэлектроники, серия Радиолокационная техника, выпуск 1, 2007, -С. 31- 46.

35. Бонч-Бруевич В.JI. Стохастические колебания- в- полупроводниках с малой^ подвижностью/ B.JI. Бонч-Бруевич // Письма в ЖЭТФ, 1985.-t.41.-№2, с.58-60:

36. Бонч-Бруевич1 B.JI. Стохастические* колебания как один из возможных источников шума/ B.JI. Бонч-Бруевич// ДАН СССР; 1984.-t.278. -№2; с.ЗЗ5-339.

37. Буланьков А.Н. Сложные колебания в индуктивной трехточечной схеме двухконтурного автогенератора на полевом транзисторе/ А.Н. Буланьков; Б.Е. Петров//Радиотехника и электроника, 2006.-t.51.-№11, с.1347-1359.

38. Вадивасова. Т.Е. Статистические свойства мгновенной? фазы за-шумленных периодических и хаотических автоколебаний/ Т.Е. Вадивасова, B.C. Анищенко, ГА. Окрокверцхов, A.C. Захарова // Радиотехника и электроника, 2006.-т.51.-№5, с.580-592.

39. Дихтияр В.Б. Стохастические колебания в системе связанных автогенераторов с запаздыванием/ В.Б. Дихтияр*// Радиотехника и электроника,1982.-№2, с.310-320.

40. Дихтияр В.Б. Расчет автогенераторов с внешней обратной связью временным методом/ В.Б. Дихтияр, В.Я. Кислов // Радиотехника и электроника, 1977.-т.22.-№10, с.2141-2147.

41. Дмитриев A.C. Динамический хаос в кольцевых автоколебательных системах с нелинейным фильтром/ A.C. Дмитриев //Известия ВУЗов. Радиофизика, 1985.-т.28.-№4, с.429-439.

42. Дмитриев A.C. Хаос в автоколебательной системе с внешним гармоническим воздействием/ A.C. Дмитриев // Известия ВУЗов. Радиофизика,1983.-т.26.-№9, с.1081-1086.

43. Дмитриев A.C. Генерация потока хаотических импульсов в динамической системе с внешним (периодическим) воздействием/ A.C. Дмитриев, Е.В'. Ефремова, JI.B. Кузьмин, Н.В. Атанов // Радиотехника и, электроника; 2006.-т.51.-№5, с.593-604.

44. Дмитриев» A.C. Модель транзисторного генератора с хаотической!, динамикой/ A.C. Дмитриев, ВШ. Иванов, М.Н. Лебедев // Радиотехника т электроника, 1988.-т.ЗЗ.-№5, с.1085-1088.

45. Дмитриев A.C. Стохастические колебания- в автогенераторе с инерционным запаздыванием первого порядка/ A.C. Дмитриев, В.Я. Кислов // Радиотехника и электроника, 1984.-№12, с.2389-2398.

46. Дмитриев A.C. Стохастические колебания в радиофизике и электронике/ A.C. Дмитриев, В .Я. Кислов // -М.: Наука, 1989. с.280

47. Дмитриев A.C. Хаотические колебания в неавтономном генераторе с реактивной- нелинейностью/ A.C. Дмитриев, В.Я. Кислов, А.Г. Спиро //Радиотехника1 и электроника, 1983.-№12, с.2430-2439.

48. Дмитриев A.C. Экспериментально исследование образования и взаимодействия странных аттракторов в кольцевом автогенераторе/ A.C. Дмитриев, В.Я. Кислов, С.О. Старков // Журнал технической физики, 1985.-т.55.-в.12, с.2417-2419.

49. Дмитриев A.C. Квазипериодические, резонансные и хаотические режимы в кольцевых автоколебательных системах/ A.C. Дмитриев, А.И. Па-нас // Известия ВУЗов. Радиофизика, 1987.-т.15.-№9, с. 1085-1098.

50. Дмитриев A.C. Затягивание и конкуренция мод в системе со странными аттракторами/ A.C. Дмитриев, А.И. Панас // Письма в ЖТФ, 1987.-т.13.-№12, с.713-718.

51. Дмитриев A.C. Динамический хаос как парадигма систем связи/ A.C. Дмитриев, А.И. Панас, С.О. Старков // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники, 1997.-№10, с.4-26.

52. Дмитриев A.C. Исследование хаотической динамики кольцевого. автогенератора1 с ассиметричной характеристикой нелинейного элемента/ A.C. Дмитриев; С.О. Старков // Радиотехника и электроника; 1986.-т.31.-№12, с.2396-2405.

53. Заславский Г.М. Стохастическая' необратимость в- нелинейных системах/ Г.М. Заславский, -М.: Наука, 1970.

54. Заславский Г.М. Стохастическая неустойчивость нелинейных колебаний/ Г.М. Заславский, Б.В. Чириков, УФН, 1971,-т.Ю5, с.З.

55. Йосс Ж. Элементарная теория устойчивости и бифуркаций/ Ж. Йосс, Д. Джозеф, -М:: Мир, 1983.

56. Калинин В.И. Возникновение хаоса в автоколебательной системе с запаздыванием/ В.И. Калинин // Радиотехника и электроника, 1986.-т.31.-№6, с. 1247-1249.

57. Калинин В.И. Спектральная модуляция широкополосных шумовых сигналов/ В.И. Калинин // Радиотехника и электроника, 1996.-т.41.-№4, с.488-493.

58. Калинин В.И. Нелинейный резонанс и стохастичность в автоколебательной системе с запаздыванием/ В.И. Калинин, H.H. Залогин, В.Я. Кислов // Радиотехника и электроника, 1983.-№10, с.2001-2007.

59. Калинин В.И. Переход к хаосу в параметрической*системе с нелинейным' ферритовым резонатором и' запаздыванием/ В.И: Калинин, H.H. Залогин, Е.А. Мясин// Письма в ЖТФ, 1984.-т. 10.-№21, с. 1311 -1314'.

60. Кальянов Э.В. Переходные процессы и управление ими в генераторе с запаздыванием/ Э.В. Кальянов // Радиотехника и электроника, 2007.-т.52.-№1, с.65-76.

61. Кальянов Э.В. Экспериментальное исследование транзисторного автогенератора с запаздывающей обратной- связью/ Э.В. Кальянов, ВО. Иванов, М.Н. Лебедев // Радиотехника и электроника, 1982.-№5, с.982-986.

62. Кальянов Э.В. Параметрическое возбуждение сложных и хаотических колебаний в системе с резонатором в цепи запаздывающей обратной связи/ Э.В. Кальянов, В.И: Калинин, В.Я. Кислов // Радиотехника и электроника, 2002.-t.47.- №8, с.984-997.

63. Кальянов Э.В. Влияние нелинейности активного элемента на режим работы широкополосной автоколебательной системы и управление ее колебаниями/ Э.В. Кальянов, В.Я. Кислов // Радиотехника и электроника, 2003.-т.48.-№4, с.434-441.

64. Кальянов Э.В. Передача информации через радиоканал при маскировке нерегулярным сигналом/ Э.В. Кальянов, В.Я. Кислов, Б.Е. Кяргинский //Радиотехника и электроника, 2006.-т.51.-№8, с.976-983.

65. Кальянов Э.В. Стохатизация колебаний в системе связанных генераторов при наличии инерционности/ Э.В. Кальянов, М.Н. Лебедев // Радиотехника и электроника, 1985.-т.30.-№8, с.1570-1576.

66. Капранов M.B. Теория колебаний в радиотехнике / М.В. Капранов, В.Н. Кулешов, F.M. Уткин // Москва: Наука, 1984.- С. 319

67. Кац В.А. Возникновение хаоса и его эволюция в,распределенном генераторе с запаздыванием/ В.А. Кац // Известия^ ВУЗов. Радиофизика, 1985.-t.28î-№2, с.161-Ь76.

68. Кислов В.Я.' Исследование стохастических автоколебательных процессов, в автогенераторах с запаздыванием/ В.Я. Кислов, H.H. Залогин, Е.А. Мясин // Радиотехника и электроника, 1979.-№6, c.l 118-1130.

69. Кияшко C.B. Автогенератор радиодиапазона со стохастическим поведением / C.B. Кияшко, A.C. Пиковский, М.И. Рабинович // Радиотехника и электроника, 1980.-№2, с.336-343.

70. Кияшко C.B.1 Об одной» модели турбулентности / C.B. Кияшко, М.И.Рабинович И Журнал экспериментальной и технической физики, 1974.-т.66.-вып.5, с. 1626-1631.

71. Коробова А.Д. Моделирование электромагнитной обстановки в группировках радиоэлектронных средств в трехмерной области/ А.Д. Коробова, Е.А Хромых, С.Н. Шульженко, Е.А. Руднев // Теория и техника радиосвязи, выпуск 3, 2008, - С.71- 78.

72. Котырев Е.А. Спектральные .особенности устойчивой генерации колебаний в генераторах с запаздывающей обратной связью в мягком режиме/ Е.А. Котырев, JI.E. Плисс // Радиотехника и электроника, 1965 .-№9, с. 1629-1634.

73. Кузнецов С.П. О воздействии периодического внешнего возмущения на систему, демонстрирующую переход порядок-хаос через бифуркации удвоения периода/ С.П. Кузнецов // Письма в ЖЭТФ, 1984.-т.39.-№3, с.113-116.

74. Кузнецов С.П. Сложная динамика генераторов-с запаздывающей обратной связью (обзор)/ С.П. Кузнецов // Известия ВУЗов. Радиофизика, 1982.-т.25.-№12, с.1410-1428.

75. Кузнецов С.П. Универсальность и подобие в поведении связанных систем Фейгенбаума/ С.П. Кузнецов // Известия ВУЗов. Радиофизика, 1985.-т.28.-№8, с.991-1007.

76. Кузнецов КИИ. Связь между амплитудным порогом синхронизации и энтропией в стохастических автоколебательных системах/ Ю.И. Кузнецов, П.С. Ланда, А.Ф. Ольховой, С.М. Перминов // ДАН СССР, 1985.-т.281,~№2, с.291-294.

77. Кузнецов' Ю.гИ., Синхронизация- хаотических колебаний/ Ю.И. Кузнецов, В .В. Мигулин, И.И. Минакова, Б. А. Сильнов // ДАН СССР, 1984.-т.275.-№6, с.1388-139Г.

78. Кузнецов Ю.И1. Поведение автогенератора хаотических колебаний при внешнем периодическом воздействии/ Ю.И. Кузнецов, И.И. Минакова, Б.А. Сильнов//Вестник МГУ. Физика, астрономия, 1986.-т.27.-№2, с.44-46.

79. Кузнецов С.П. Автомодуляционные стохастические режимы в клистроне бегущей волны с внешней обратной связью/ С.П. Кузнецов, А.Н. Перельман, Д.М. Трубецков //ЖТФ, 1983.-т.51.-№1, с.163-166.

80. Ланда П.С. Исследование стохастических автоколебаний в физических системах с инерционным самовозбуждением/ П.С. Ланда, А.Ф. Ольховой, С.М. Перминов // Известия ВУЗов. Радиофизика, 1985.-т.28,-№5, с.566-572.

81. Ланда П.С. Взаимодействие периодических и стохастических автоколебаний/ П.С. Ланда, С.М. Перминов //Известия ВУЗов. Радиофизика, 1985.-т.28.-№4, с.424-428.

82. Ланда П.С. Синхронизация хаотических колебаний в системе Маккей-Гласса/ П.С. Ланда, С.М. Перминов // Известия ВУЗов. Радиофизика, 1987.-т.30,-№4, с.437-439.

83. Ланда П.С. Стохастические автоколебания в генераторе с дополнительной запаздывающей обратной связью/ П.С. Ланда, С.М*. Перминов, Г.Г. Шаталова, В.Н. Дамгов // Радиотехника и электроника, 1986.-т.31.-№4, с.730-733.

84. Ландау Л.Д. Электродинамика сплошных сред/ Л.Д: Ландау, Е.М. Лифшищ 2-е изд; -М!::Физматгиз, 1982:

85. Максимов? II.А. Внутренняя? структура перехода к. странному аттрактору в одной автоколебательной? системе/ Н.А. Максимов*// Письма в ЖТФ; 1984*-т.10-№Ю^с:624-628:

86. Максимов .Н.А. Об одной: закономерности! перехода от детерминированной : динамики; к стохастической в автоколебательной системе/ Н.А. Максимов; В.Я1Кислов // Письма1вгЖТФ» 1983.-т.9,-№16, с.979-982.

87. Максимов Н.А. Однотранзисторный генератор полосовых хаотических сигналов радиодиапазона/ Н.А. Максимов, А.И. Панас // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники,, 2000:-№ 11, с.61-68

88. Мандельштам Л.И. Лекции по теории колебаний/ Л.И. Мандельштам. М.: Наука, 1972. ■ •

89. Меренков В.М. Наблюдение стохастических колебаний в генераторе с задержанной обратной связью/ В.М; Меренков, В.М. Геллер // Известия ВУЗов. Радиофизика, 1982.-т.25.-№2, с.241-242.

90. Меренков В.М. О стохастизации колебаний в генераторе на базе усилителя, с распределенным усилением с нелинейной входной;линией/ В.М. Меренков, В.М. Геллер // Известия ВУЗов. Радиофизика, 1982:-т.25.-№2, с.242-243.

91. Мясин Е.А. К вопросу о стационарном состоянии СВЧ-автогенератора широкополосных стохастических, колебаний/ Е.А. Мясин, А.И. Панас //Радиотехника и электроника, 1983.-№12, с.2423-2429.

92. Неймарк Ю.И. Синхронизация и стохастичность/ Ю;И. Неймарк// Фазовая синхронизация. — М.:.Связь, 1975, с.64-82.

93. Иономаренко В.И! Возбуждение хаотических; колебаний! в^моделш двух связанных систем с фазовым управлением/ В.П. Пономаренко, В.В: Матросов;//Радиотехника и электроника; 2000:-т.45.-№8^ 984-992.

94. ПригожишИ; Порядок из-хаоса/ ЖПригожин; И. Стеигерс. -М.: Прогресс, 1986.108: Рабинович М:И; Введение-в теорикн колебаний;и; волн:/ М:И1Рабинович; Д.И; Трубецков, Учебноепособие. -М.:Наука, .19841-432'с:.-.

95. Рабинович М.И. Стохастическая автомодуляция волн в неравновесных средах/ МЖ Рабинович, А.П. Фабрикант // ЖЭТФ, 1979.-Т.77, с.617-629.

96. Рождественский В.В. О синхронизации автостохастических одномерных отображений» аддитивным периодическим; сигналом/ В .В. Рождественский, В. А. Потапов, И:А. Шершнев // Радиотехника и электроника; 1994.-вып. 5, с.814-821.

97. Руднев Е; А. Широкополосная планарная антенна/; Е.А. Руднев^ Е.А. Хромых, A.A. Чаплыгин // Патент на полезную модель № 619501

98. Руднев Е.А. Генератор шума с перестройкой параметров / Е.А. Руднев, Е.А. Хромых, A.A. Чаплыгин, С.Н. Шульженко // Патент на полезную модель №54277.

99. Руднев Ё.А. Широкополосный симметричный вертикальный вибратор/ Е.А. Руднев, Е.А. Хромых, С.Н: Шульженко // Патент на полезную модель № 53504.

100. Семенов A.M. Широкополосная: радиосвязь/ А.М: Семенов, A.A. Сикарев: -М;: Военное изд-во МО, 1979, С.-277

101. Сйнай Я;Г. Стохастичность динамических систем. Нелинейные волны/Ш.Синай//Нодеред: Еапонова ABi Mi: Наука; 1979* с: 19242121

102. Старков^С.ОиМногопользовательскиехистемы связи?с применением^ динамического j хаоса/ С.О. Старков, В: Шварц, А. Абель // Зарубежная радиоэлектроника: Успехш современной радиоэлектроники, 2000.-№11, с:34-47. ' ' '

103. Хандохин П.А. Автостохастический режим генерации твердотельного кольцевого лазера с низкочастотной периодической модуляции потерь/ H.A. Хандохин, Я.И. Ханин // Квантовая^ электроника, 1984.-Т.11.-№7, с. 14831487.

104. Хаслер; М: Хаотические: системы. / Ml Хаслер. ТИИЭР; 1987.-т.75.-№8.

105. Хаслер М., Достижения в области передачи, информации с использованием хаоса/ М. Хаслер // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники, 1998.-№ 11, с.33-43.

106. Хромых Е.А. Методика определения; статистических характеристик антенн/ Е.А. Хромых, С.Н. Шульженко, A.A. Чаплыгин, Е.А. Руднев // Теория и техника радиосвязи, выпуск 2, 2005, - С.63-73.

107. Шалфеев В.Д. Динамический хаос в ансамблях связанных динамических систем/ В.Д. Шалфеев, ВВ. Матросов, М.В; Корзинова // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники, 1998.-№ 11, с.44-56.

108. Шалфеев В.Д. Хаотические колебания генерация; синхронизация, управление/В;Д; Шалфеев, Г.В. Осипов, А.К. Козлов, А.Р. Волковский// Зарубежная, радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники^ 1997.-№10, с.27-49.

109. Шахтарин Б.И. Исследование режимов генераторов хаоса/ Б.И. Шахтарин, Ю.А. Сидоркина, В.Ю. Аливер, П.И. Кобылкина // Радиотехника и электроника, 2003.-т.48.-№12, с.1471-1483.

110. Руднев Е.А. Широкополосная антенна с индуктивным импедансом / Е.А. Руднев, Е.А. Хромых, A.A. Чаплыгин, С.Н. Шульженко // Свидетельство на полезную модель № 19611.