Шадинов Сергей Семенович, к.т.н., доцент, кафедра радиоволновых процессов и технологий, Институт радиоэлектроники и информатики
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Sergey S. Shadinov, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Radio Wave Processes and Technologies, Institute of Radio Electronics and Informatics
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Костин Михаил Сергеевич, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой радиоволновых процессов и технологий, заместитель директора Института радиоэлектроники и информатики
Scopus Author ID 57208434671
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Mihail S. Kostin, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Department of Radio Wave Processes and Technologies, Deputy Director, Institute of Radio Electronics and Informatics
Scopus Author ID 57208434671
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Цели. Целью статьи является исследование особенностей формирования векторных радиоизображений малоразмерных объектов (МРО) при помощи цифрового векторного анализатора цепей (ВАЦ) с управляемыми полосой и шагом перестройки частоты трекинг-генератора.
Методы. Работа основана на комплексном применении следующих методов: анализ радиоволновых процессов в контексте радиовидения, теория N -полюсников, численные методы статистической радиотехники и компьютерное моделирование (включая электродинамическое и функционально-блочное).
Результаты. Разработан новый метод векторного трекинг-формирования сигнальных радиоизображений МРО. Его принципиальное отличие от традиционных импульсных методов ближнего радиовидения заключается в использовании S -параметрической модели пространственного N -полюсника для описания неоднородной среды вместо подходов, основанных на скалярном сигнальном преобразовании. Для анализа точности метода предложено операторное Ψ-преобразование, позволяющее оценить проекционные искажения векторных радиоизображений сигнатур МРО. Верификация метода осуществлена на созданном программно-аппаратном комплексе на базе ВАЦ R&S ZNLE6 (производитель Rohde & Schwarz, Германия). Комплекс обеспечивает согласованную обработку и верификацию сигнальных радиоизображений МРО, регистрируемых в условиях воздействия нефлуктуационных помех, а также аддитивного белого гауссовского шума.
Выводы. В ходе исследования предложен метод векторного трекинг-формирования радиоизображений со спектрально-временной разверткой функции спектральной плотности мощности, свободный от ограничений импульсных аналогов, который может быть использован в качестве одного из решений верификации МРО в ближнем радиовидении. Основой предложенного метода может служить модель неоднородной среды как пространственно-ориентированной системы связанных N -полюсников, описываемой S -параметрами. Практическая эффективность подтверждена экспериментально: вероятность верификации МРО достигает не менее 0.95 (критерий Неймана Пирсона) при отношении сигнал/шум ≥15 дБ и отношении сигнал/помеха ≥9 дБ. Результаты представляют практическую ценность для развития технологий ближнего радиовидения.
Objectives. The aim of this article is to investigate the possibility of forming vector radio images of small-size objects (SSO) using a digital vector network analyzer (VNA) with a controllable bandwidth and frequency step of the tracking generator.
Methods. The work is based on the comprehensive application of the following methods: analysis of radio wave processes in the context of radio vision, the apparatus of N -pole theory, numerical methods of statistical radio engineering, and computer modeling (including both electromagnetic and functional-block simulation).
Results. A new method for vector tracking-formation of signal radio images of SSO has been developed. Its fundamental difference from traditional pulsed methods of near-field radio vision lies in the use of an S -parametric model of a spatial N -pole to describe the inhomogeneous medium, as opposed to approaches based on scalar signal transformation. To analyze the accuracy of the method, a model of operator ψ-transformation has been proposed, allowing for the evaluation of projective distortions in vector radio images of SSO signatures. Verification of the method was carried out on a custom-developed software-hardware complex based on the R&S ZNLE6 VNA. The complex provides coherent processing and verification of signal radio images of SSOs recorded under the influence of non-fluctuating interference.
Conclusions. During the research, a method for vector tracking-based formation of radio images with spectrotemporal unfolding of the power spectral density function was proposed. This method is free from the limitations of pulsed analogs and can be used as one of the solutions for verifying SSO in near-range radio vision. The foundation of the proposed method can be a model of an inhomogeneous medium as a spatially-oriented system of coupled N -poles, described by S -parameters. The practical effectiveness has been experimentally confirmed: the probability of verifying a SSO reaches at least 0.94 (Neumann–Pearson criterion) with a signal-to-noise ratio ≥15 dB and a signal-to-interference ratio ≥9 dB. These results are of practical value for the development of near-field radio vision technologies.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.