Передавальний модуль радара прихованої зброї на тілі рухомої людини
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2023.92.12-22Ключові слова:
генератор, антена Вівальді, УШС, радар, імпульс типу гауса, моноцикл, виявлення прихованої зброїАнотація
В статті приведено результати розробки передавальної частини радара для пошуку зброї на тілі людини. Розглянуто декілька варіантів антен Вівальді, які використовуються для передачі та прийому сигналів у радарній системі, яка здійснює повне поляриметричне вимірювання. В системі використовуються 4 антени — по дві для передачі та прийому сигналу з різними поляризаціями. Для забезпечення точного виявлення зброї, антени повинні мати рівномірну діаграму спрямованості і мінімальні бокові пелюстки. Антени Вівальді мають широку смугу частот та високий рівень підсилення. Вони знижують крос-поляризацію та мають вузьку діаграму спрямованості. Розроблено кілька варіантів таких антен, які відповідають технічним вимогам для CWD (Concealed Weapon Detection) радара. Досліджені антени перекривають необхідний діапазон частот 0,5-5 ГГц. Також приведені результати вимірювань їх коефіцієнтів стоячої хвилі за напругою, діаграми спрямованості та коефіцієнтів підсилення.
Розроблений генератор сигналів призначений для створення ультраширокосмугових (УШС, Ultra-Wideband (UWB)) імпульсів, які охоплюють діапазон частот від 0,5 до 3,75 ГГц по рівню -10 дБ їх спектра. Головним завданням генератора є створення моноімпульсних сигналів тривалістю 150 пс. Імпульси рознесені в часі таким чином, що їх час повторення значно перевищує тривалість самого імпульсу. З метою забезпечення стабільності і низького джиттеру, ці імпульси синхронізуються з приймачем.
Структурно генератор складається з драйвера, схеми формування імпульсу та диференціатора. Драйвер генерує сигнал, початок якого пов'язаний з імпульсом запуску, що надходить від транзисторно-транзисторної логіки (ТТЛ, transistor–transistor logic (TTL)). Схема формування імпульсу використовує SRD (Step Recovery Diode) діод для створення гаусового імпульсу. Диференціатор формує остаточний моноцикл-імпульс.
Описано переваги та обмеження різних систем пошуку зброї. Попередні результати аналізу показали, що розроблений передавальний модуль у складі готового радара має високу ефективність на відстанях до 2 м та може використовуватись для пошуку зброї на тілі людини в реальних умовах.
Посилання
References
Harmer S. W., Cole S. E., Bowring N. J., Rezgui N. D., Andrews D. (2012). On Body Concealed Weapon Detection Using a Phased Antenna Array. Progress In Electromagnetics Research, Vol. 124, pp. 187-210. doi:10.2528/PIER11112105.
Skorupski J., Uchroński P. (2017). A fuzzy model for evaluating metal detection equipment at airport security screening checkpoints. International Journal of Critical Infrastructure Protection, Vol. 16, pp. 39–48. DOI:10.1016/j.ijcip.2016.11.001.
Nelson C., et al. (2015). Experimental Designs for Testing Metal Detectors at a Large Sports Stadium. 2015 IEEE International Symposium on Technologies for Homeland Security (HST), pp. 1-7. DOI:10.1109/THS.2015.7225280.
Skorupski J., Uchroński P. (2016). A Human Being as a Part of the Security Control System at the Airport. Procedia Engineering, Vol. 134, pp. 291–300. DOI:10.1016/j.proeng.2016.01.010.
Hakan Işiker, İlhami Ünal, Mustafa Tekbaş, Caner Özdemir (2018). An auto-classification procedure for concealed weapon detection in millimeter-wave radiometric imaging systems. Microwave and Optical Technology Letters, Vol. 60, Iss. 3, pp. 583–594. DOI:10.1002/mop.31005.
Weixian Tan, et al. (2017). Three-Dimensional Microwave Imaging for Concealed Weapon Detection Using Range Stacking Technique. International Journal of Antennas and Propagation, Article ID 1480623. DOI:10.1155/2017/1480623.
Millot P., Casadebaig L. (2015). Ultra Wide X-Band Microwave Imaging of Concealed Weapons and Explosives Using 3D-SAR Technique. International Journal of Antennas and Propagation, Article ID 528103. DOI:10.1155/2015/528103.
Moulder W. F. et al. (2016). Development of a high-throughput microwave imaging system for concealed weapons detection. 2016 IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology (PAST), pp. 1-6. DOI:10.1109/ARRAY.2016.7832573.
Naydenko V., Kozachuk M. (2020). Vivaldi Coplanar-Antipodal Antennas. 2020 IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW), pp. 121-125. DOI:10.1109/UkrMW49653.2020.9252807.
Harmer S. W., Andrews D. A., Rezgui N. D., Bowring N. J. (2010). Detection of handguns by their complex natural resonant frequencies. IET Microwaves Antennas & Propagation, Vol. 4, Iss. 9, pp. 1182–1190. DOI:10.1049/iet-map.2009.0382.
Langley J. D. S., Hall P. S., Newham P. (1993). Novel ultrawide-bandwidth Vivaldi antenna with low crosspolarisation. Electronics Letters, Vol. 29, Iss. 23, pp. 2004-2005. DOI:10.1049/el:19931336.
Wang P., Zhang H., Wen G., and Sun Y. (2012). Design of Modified 6-18 GHz Balanced Antipodal Vivaldi Antenna. Prog. Electromagn. Res. C, Vol. 25, pp. 271–285. DOI:10.2528/PIERC11101202.
Moosazadeh M. and Kharkovsky S. (2015). Design of Ultra-Wideband Antipodal Vivaldi Antenna for Microwave Imaging Applications. 2015 IEEE International Conference on Ubiquitous Wireless Broadband (ICUWB), pp. 1-4. DOI:10.1109/ICUWB.2015.7324435.
Han X., Juan L., Changjuan C. and Lin Y. (2012). UWB dual-polarized Vivaldi antenna with high gain. 2012 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT), pp. 1-4, doi: 10.1109/ICMMT.2012.6230177.
Wriedt T., Wolff K.-H., Arndt F., and Tucholke U. (1989). Rigorous Hybrid Field Theoretic Design of Stepped Rectangular Waveguide Mode Converters Including the Horn Transitions into Half-Space. IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 37, Iss. 6, pp. 780–790. DOI:10.1109/8.29365.
Ying Q. and Dou W. (2013). Simulation of two compact antipodal Vivaldi antennas with Radiation Characteristics enhancement. International Symposium on Antennas and Propagation.
Vasanelli C., Meti H., and Waldschmidt C. (2016). Investigation on a 77-GHz broadside Vivaldi antenna. 2016 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), pp. 1-5. DOI:10.1109/EuCAP.2016.7481148.
Naydenko V., Dovhal D., Kozachuk M., Nikolova N., and Shumakov D. (2019). Radiating Element Based on the Two-Wire Line with Horns. Int. J. Eng. Sci. Invent. (IJESI), Vol. 8, Iss. 2, pp. 63–69.
Protiva P., Mrkvica J., Machač J. (2008). Universal Generator of Ultra-Wideband Pulses. Radioengineering, Vol. 17, Iss.4, pp. 74–78.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Максим Козачук, Віктор Найденко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
