Архив статей журнала
В работе представлены алгоритмы идентификации сигналов и определения порога ложной идентификации на основе формирования интегрального биспектра и вычисления евклидового расстояния. Проведен аналитический расчет статистических характеристик в виде средней вероятности ошибки идентификации, ошибки идентификации известного сигнала и нового сигнала. Показаны преимущества биспектрального преобразования сигнала перед спектральной плотностью мощности в идентификации сигналов при их сильной взаимной корреляции (от 0,5 до 0,9). Выполнено математическое и компьютерное моделирование процедуры идентификации сигналов и формирования оптимального порога, позволяющего определить новый сигнал. Результаты моделирования подтвердили совпадение с теоретическими значениями вероятности ошибки идентификации сигнала.
Определение электрофизических свойств материалов актуально для многих областей жизнедеятельности человека. Совершенствуются методы, подходы и устройства, использование которых позволяет оценить электрофизические свойства жидкостей в зависимости от разных параметров. В работе представлен анализ электрических параметров жидкостей с различным химическим составом в коаксиальной камере в широком диапазоне частот при изменении температуры. Анализ выполнен на основе измеренных векторным анализатором цепей S-параметров жидкостей в диапазоне частот до 12 ГГц, размещенных внутри коаксиальной камеры, температура которых задавалась камерой «тепло-холод» в диапазоне от 0 до 50 °C. Выявление изменения частотных зависимостей S-параметров жидкостей с разным химическим составом в зависимости от температуры с использованием коаксиальной камеры позволило выявить их характерные особенности, возникающие на определенных частотах. Применен метод главных компонент для исследования влияния температуры жидкостей на изменение их электрофизических параметров, позволивший выявить связь между химическим составом жидкостей и представлением их в пространстве главных компонент.
В статье приведены результаты разработки и конструкция высокочастотной контактной системы электромеханического СВЧ-переключателя, работающего в диапазоне частот до 18 ГГц. Результаты измерения S-параметров разработанной контактной системы свидетельствуют о достигнутых характеристиках, соответствующих лучшим мировым аналогам. Описан опыт применения опорных шайб с разрезом, которые позволяют упростить конструкцию соединителей СВЧ-переключателя и снизить их себестоимость. Исследована зависимость эффективной диэлектрической проницаемости шайб от величины угла и формы разреза. Для контроля диэлектрических параметров шайб был использован метод четвертьволнового коаксиального резонатора. Приведена конструкция резонатора и результаты измерения параметров шайб. Метод четвертьволнового резонатора использован в производственном процессе для контроля параметров шайб и их отбраковки на ранних стадиях технологического цикла.
В настоящей статье описывается поэтапное создание аналитической и полной волновой модели канала, которая может быть включена в работу алгоритма обнаружения металлических конструкций в бетонной среде для радиолокационного устройства. Аналитическая модель основывается на геометрической формулировке, в основе которой лежит решение обратной задачи для поиска требуемого угла преломления для точного определения координаты точечного объекта. В полной волновой модели, которая была разработана в САПР Altair Feko, возможно учитывать как реальную антенну или антенную решетку, которая применяется в устройстве, так и реальный объект отражения сигнала, которой располагается в бетонной среде. Важно отметить, что в аналитической модели учитывается эффект дисперсии электромагнитных волн, распространяющихся в среде. Этот факт оказывается особенно актуальным, при формировании радиолокационного комплекса на основе ЛЧМ-сигналов в некотором диапазоне частот. В данной работе разрабатывается алгоритм для частотного диапазона 0,8-5 ГГц, однако при необходимости границы полосы могут быть изменены как в одну, так и в другую сторону. Алгоритм разрабатывается для его использования в радиолокационных устройствах обнаружения металлических конструкций в бетонной среде. Для апостериорного учета электрофизических параметров среды в состав радиолокационного устройства может быть включен измерительный модуль по восстановлению действительных электрофизических параметров бетона.
Статья посвящена детальному описанию алгоритмов работы системы эстафетной передачи данных по радиоканалу, обеспечивающих высокую надежность транспортировки результатов наблюдения за работой протяженных объектов на центральный пульт контроля. Особенностью системы является работа на малом уровне мощности передатчиков, экономичность по потреблению электроэнергии, обеспечивающая длительную работу без обслуживания, возможность быстрой замены вышедших из строя элементов без остановки всей системы, мобильность - быстрая установка и запуск системы. Экономичность энергопотребления и работа радиоканала с низким уровнем мощности передатчиков обеспечиваются применением трансиверов SX 1276 (LoRa). Достоверность и надежность передачи данных обеспечивается оригинальными алгоритмами, описание которых приводится в статье. В системе эстафетной передачи данных возможно использование до 255 узлов ретрансляции с установкой их на расстоянии до 4 км друг от друга. Разработаны два варианта построения системы с эстафетной передачей: система с простой эстафетной передачей и система с передачей «через одного». Второй вариант обеспечивает более надежную передачу данных и более высокую вероятность безотказной работы. При числе узлов ретрансляции, равном 50, вероятность безотказной работы простой системы составляет 0,268, а системы с передачей «через одного» - 0,985.
Представлено описание нового метода повышения разрешающей способности радиоимпульсных датчиков (РЛД), предназначенных для систем ближней радиолокации (СБРЛ) обнаружения и измерения параметров движения объектов локации. Суть метода состоит в том, что контролируемую область пространства с находящимися в ней целями периодически облучают зондирующими радиоимпульсами, причем во время их излучения одновременно принимают отраженные от целей радиоимпульсы и разделяют их на два квадратурных канала. Далее смешивают их с зондирующими радиоимпульсами, преобразуют перекрывающиеся по времени части этих радиоимпульсов в область низких доплеровских частот в виде двух квадратурных видеоимпульсов. Затем полученные в этих каналах квадратурные видеоимпульсы дискретизируют по амплитуде, запоминают во множестве моментов времени и подвергают цифровой обработке по предложенному алгоритму. Метод реализован в РЛД, выполненном на базе рупорно-линзовой антенны, доплеровского приемопередающего модуля с квадратурными выходами преобразованных сигналов, блока синхронизации и формирования импульсов, а также блока цифровой обработки сигналов. РЛД может найти применение в бортовых СБРЛ (например, автомобильных), предназначенных для обнаружения движущихся целей, измерения расстояния до них, а также определения скорости и направления движения. Результаты экспериментальных исследований получены на примере автодинного РЛД 8-мм диапазона, выполненного на основе генератора на планарном диоде Ганна.
В статье разработана модель системы спутниковой связи на основе широкополосных сигналов с относительным фазовым кодированием. Используется система из четырех сигналов с двоичной фазовой манипуляцией. Спектры сигналов расширены методом прямой последовательности. Моделируется работы системы в условиях действия импульсных радиопомех и в условиях действия флуктуационных помех. Получены характеристики помехоустойчивости системы к импульсным помехам с распределением Джонсона и помехам в виде белого гауссовского шума.
Проведен анализ затухания сигнала в спутниковом радиоканале Ka-/Q-диапазонов. Показано, что затухание сигнала при прохождении через осадки является динамической величиной, изменяющейся в диапазоне от 0 до 15,5 дБ в зависимости от интенсивности дождя, в отличие от других составляющих затухания, которые могут рассматриваться как квазистатические величины. Определены энергетические потери с учетом всех составляющих затухания для высокоэллиптической орбиты спутников, которые для максимальной интенсивности дождя составили соответственно 235 и 218 дБ для Ka- и Q-диапазонов.
В статье представлены результаты экспериментальных исследований характеристик многолучевости и нестационарности тропосферного канала связи, выполненных на трассе Красноярск - Балахта протяженностью 144 км на частоте передачи радиосигналов 5 ГГц. Полученные данные измерений могут быть использованы при моделировании тропосферного канала в процессе проектирования систем тропосферной связи для оценки эффективности разрабатываемых алгоритмов, предназначенных для повышения энергетической эффективности систем тропосферной связи.
Базовым структурным элементом объемно-модульных СВЧ-устройств является многослойный полосково-щелевой переход, который обеспечивает электромагнитную связь между его слоями в широком диапазоне частот. Известна математическая модель многослойного полосково-щелевого перехода, основанная на применении схемотехнических аналогий элементов его конструкции. Однако в работах, связанных с исследованием его эквивалентной схемы, отражены только амплитудно-частотные зависимости без анализа других электродинамических параметров, таких как фазочастотные характеристики и зависимости входного сопротивления от частоты. Целью настоящей работы является оценка электродинамических параметров многослойного полосково-щелевого перехода на основе его эквивалентной схемы, аппроксимируемой фильтром Чебышева I рода, а также проведение сравнительного анализа результатов схемотехнического и электродинамического его моделирований. При этом сопоставлению результатов моделирований подлежали: 1) амплитудно-фазовые характеристики функций коэффициента отражения и коэффициента передачи; 2) изменение входного сопротивления в диапазоне частот. В результате проведенного исследования установлено, что эквивалентная схема многослойного полосково-щелевого перехода может быть аппроксимирована фильтром Чебышева I рода и по заданным возвратным/вносимым потерям в полосе пропускания и их граничным частотам позволяет определять необходимые волновые сопротивления полосковых и щелевого резонаторов, корректно отражая при этом все его электродинамические характеристики.
Данная работа посвящена применению методов аппроксимации для моделирования беспроводных радиоканалов связи. Показана актуальность и перспективность применения беспилотных летательных аппаратов в составе летающих самоорганизующихся сетей для передачи высокоскоростной информации в условиях «умных городов». Отмечена также и проблема использования данных сетей, связанная с технической сложностью обеспечения приемлемой надежности и качества беспроводной связи, связанная с многолучевостью распространения сигналов и рядом других факторов. Показано, что в данном аспекте особую актуальность представляет развитие методов математического моделирования для анализа сигналов на входах радиоприемников БПЛА для оценки их амплитудно-фазовых преобразований каналом связи. Установлено, что связь между сигналами на передающей и приемной стороне произвольного беспроводного радиоканала связи в предположении о его линейности может однозначно определяться комплексной передаточной функцией в частотной области, которая на практике является весьма сложной и плохо поддается аналитическому описанию. В связи с этим предложен подход к ее аппроксимации эквивалентной моделью, описываемой дробно-рациональными функциями комплексного переменного, физически реализуемыми смешанными соединениями различных линейных инерционных и безынерционных звеньев, а для моделирования динамических характеристик - методика численно-аналитического моделирования на основе спектрального метода и кусочно-линейной аппроксимации. Показаны результаты применения предложенных решений.
В настоящее время для сбора данных о состоянии ресурсов агропромышленного комплекса широкое применение находят группы беспилотных летательных аппаратов, взаимодействие с которыми осуществляется путем создания беспроводных самоорганизующихся летающих сетей, связь с которыми со стороны наземных комплексов управления обеспечивается либо с помощью космических телекоммуникационных систем спутников, либо средствами одного или нескольких узлов такой сети. Непрерывное ужесточение требований к техническим характеристикам и параметрам современных беспроводных телекоммуникационных систем (особенно к повышению скорости информационного обмена и надежности связи) заставляют разработчиков искать новые подходы к проектированию их радиопередающей аппаратуры. В частности, известно, что на отношение «сигнал/шум» существенно влияет спектральная чистота сигналов, синтезируемых с помощью специальных многоканальных формирователей сигналов радиопередатчиков. Показано, что для улучшения спектральных характеристик таких формирователей можно использовать метод автоматической компенсации шумовой полосы области частот, в которой присутствуют наиболее нежелательные дискретные спектральные составляющие. На основе предложенного подхода разработана структурная и функциональная схема формирователя несущего колебания с улучшенными спектральными характеристиками, для которой получены основные математические соотношения (дифференциальные уравнения, передаточные функции, шумовые модели), на основе которых проведено соответствующее моделирование, подтверждающее эффективность использования принципа автокомпенсации.