☷

Моделирование и особенности нелинейного отклика малоразмерных электронных устройств при интермодуляционном методе сверхширокополосного зондирования

DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-2-74-81

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Актуальность. Применение сверхширокополосных сигналов в системах нелинейного зондирования ограничено тем, что полезный нелинейный отклик типичных малоразмерных электронных объектов на порядок слабее собственных искажений приемных трактов и оцифровщиков. Для преодоления этого барьера требуется увеличение относительного уровня нелинейного отклика. Перспективным решением выступает интермодуляционный метод зондирования, использующий двухкомпонентный сигнал, где низкочастотная часть влияет на степень нелинейности состояния объекта, а высокочастотная - на считывание этого состояния, что позволяет раздельно оптимизировать обе составляющие и добиться существенного роста отклика по сравнению с противополярными ступенчатыми импульсами. Цель исследования. Параметризация поведенческой модели нелинейного рассеяния применительно к интермодуляционному методу зондирования для прогнозирования нелинейного отклика малоразмерных электронных устройств в расширенном диапазоне напряженностей поля. Методы. В основе работы лежит поведенческая модель нелинейного рассеяния, описывающая преобразование формы тестового сигнала в нелинейный отклик через передаточную характеристику, вычисляемую в частотной области по экспериментально зарегистрированным парам "зондирующее поле - нелинейный отклик". Параметризация для интермодуляционного метода выполнена на основе экспериментальных данных: для двухкомпонентного сигнала рассчитана передаточная характеристика основного канала и подобрана нелинейная функция влияния, аппроксимирующая амплитудную зависимость отклика от напряженности поля во всем диапазоне. Научная новизна. Предложена передаточная характеристика для интермодуляционного метода, учитывающая совместный вклад нелинейностей первого и второго порядка. В структуру модели внедрена степенная функция четвертого порядка с амплитудным ограничением, что позволяет адекватно описывать нелинейный отклик в расширенной напряженности поля. Результаты. На основе экспериментальных данных показано, что интермодуляционный метод увеличивает нелинейный отклик объекта в четыре раза по сравнению с методом противополярных ступенчатых сигналов. Параметризованная поведенческая модель описывает этот отклик с погрешностью не более 7,5%, что является удовлетворительным результатом. Практическая значимость. Параметризованная модель может быть использована на этапе системного проектирования систем нелинейного зондирования для прогнозирования нелинейных откликов малоразмерных объектов.

Ключевые слова: нелинейное рассеяние, сверхширокополосный сигнал, интермодуляционный метод, поведенческое моделирование

Сведения о финансировании: Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FWRM-2024-0001).

Библиография статьи:
Безрукова И. В. Моделирование и особенности нелинейного отклика малоразмерных электронных устройств при интермодуляционном методе сверхширокополосного зондирования / И. В. Безрукова, Э. В. Семенов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2026. – Т. 29, № 2. – С. 74–81. DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-2-74-81

Авторы и правообладатели:

  • Безрукова И. В. , Институт сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН), Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
  • Семенов Э. В. , Институт сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН), Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

  • 1. Авдеев В.Б. Свеpхкоpоткоимпульсная свеpх- шиpокополосная нелинейная pадиолокация / В.Б. Авдеев, А.В. Беpдышев, С.Н. Панычев // Телекоммуникации. – 2006. – № 8. – С. 23–27.
  • 2. Якубов В.П. Использование сверхширокополосного излучения для диагностики нелинейностей / В.П. Якубов, Д.В. Лосев, А.И. Мальцев // Журнал радиоэлектроники. – 2000. – № 3. – С. 2.
  • 3. Liu S. Research on ultra-wideband NLFM waveform synthesis and grating lobe suppression / S. Liu, Y. Jia, Y. Liu, X. Zhang // Sensors. – 2022. – Vol. 22. – No. 24. – P. 9829.
  • 4. Mishra A. A review: Recent progress in the design and development of nonlinear radars / A. Mishra, C. Li // Remote Sensing. – 2021. – Vol. 13, No. 24. – P. 4982.
  • 5. Modeling and experimental study of the nonlinear base- band pulse radar prototype / E.V. Semyonov, A.V. Fateev, M.A. Nazarov, A.A. Berezin // Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves: proceedings of IEEE International conference. – Divnomorskoe, Russia: IEEE, 2023. – P. 428–431.
  • 6. Щербаков Г.Н. Применение нелинейной радиолока- ции для дистанционного обнаружения малоразмерных объ- ектов // Специальная техника. – 1999. – № 1. – С. 34–39.
  • 7. Features and behavioral modeling of ultra-wideband signals nonlinear scattering by small-sized electronic devices / E.V. Semyonov, M.A. Nazarov, K.M. Poltorykhin, A.A. Bere- zin, A.V. Fateev // IEEE Transactions on Radar Systems. – 2025. – Vol. 3. – P. 843–851.
  • 8. Шипилов С.Э. Нелинейные преобразования сигна- лов в импульсной радиотомографии / С.Э. Шипилов, В.П. Якубов // Известия высших учебных заведений. Фи- зика. – 2020. – Т. 63, № 2. – С. 5–14.
  • 9. Абас В. М. А. Моделирование нелинейных динами- ческих и стационарных систем на основе интегрофункцио- нальных рядов Вольтерры и различных классов квадратур- ных формул / В.М.А. Абас, Р.В. Арутюнян // Математиче- ское моделирование и численные методы. – 2021. – № 2. – С. 68–85.
  • 10. Воскобойников Ю.Е. Идентификация квадратич- ного ядра уравнения Вольтерра для моделирования нели- нейных динамических систем / Ю.Е. Воскобойников, В.А. Боева // Системы анализа и обработки данных. – 2022. – T.85, № 1. – С. 25–40.
  • 11. Солодуша С. В. Об одном способе моделирования нелинейной динамики полиномами Вольтерра и цепными дробями / С.В. Солодуша, Ю.И. Коконова // Аналитические и численные методы моделирования естественно-научных и социальных проблем: сб. ст. по матер. XVII Всерос. с междунар. участием науч.-техн. конф. / под общ. ред. И.В. Бойкова. – Пенза: Пенз. гос. ун-т, 2022. – С. 145–149.
  • 12. Pedro J.C. A comparative overview of microwave and wireless power-amplifier behavioral modeling approaches / J.C. Pedro, S.A. Maas // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. – 2005. – Vol. 53, No. 4. – P. 1150–1163.
  • 13. Ланнэ А.А. Синтез нелинейных систем // Элек- тронное моделирование. – 1980. – № 1. – С. 60–68.
  • 14. Безрукова И.В. Амплитудная характеристика не- линейного рассеивателя в режиме сверхширокополосного воздействия / И.В. Безрукова, Э.В. Семенов, К.М. Полто- рыхин, И.А. Градов // Науч.-техн. конф. Санкт-Петербург- ского НТО РЭС им. А.С. Попова, посвященная Дню радио: сборник докладов. – СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2026. – № 1 (81). – С. 40–43.
  • 15. Горбачев А.А. Амплитудные характеристики нели- нейных рассеивателей / А.А. Горбачев, С.В. Ларцов, С.П. Тараканков, Е.П. Чигин // Радиотехника и электро- ника. – 1996. – Т. 41, № 5. – С. 558–562.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru