РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ, ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
Рассмотрена проблема точного обнаружения QRS-комплексов кардиосигналов с целью раннего диагностирования болезней сердечно-сосудистой системы человека. Для этой цели применяются различные алгоритмы, основанные либо на методах цифровой фильтрации, либо на математическом моделировании отдельных участков электрокардиограммы. Однако указанные методы имеют ряд недостатков, снижающих точность определения QRS-комплексов. В то же время вейвлет-преобразования, позволяющие практически безошибочно идентифицировать локальные особенности нестационарных сигналов, находят все большее применение в различных областях техники.
Представлено получение вейвлет-спектрограмм в среде Wavelet Toolbox с использованием различных вейвлетов и уровней декомпозиции. По амплитудам вейвлет-коэффициентов можно судить о наличии скачков, разрывов, т. е. идентифицировать QRS-комплекс. На основании сравнения вида QRS-комплекса и графиков масштабирующих функций различных вейвлетов определен наиболее оптимальный вейвлет для идентификации QRS-комплекса, а также шумоподавления в кардиосигналах.
Полученные результаты могут применяться не только в электрокардиографии, но и при решении задач идентификации и обработки сигналов различного типа.
Рассмотрена задача определения вида скремблера, примененного на передающей стороне, на основании сигнала с его выхода. Задача такого рода является актуальной для систем радиомониторинга и при создании когнитивных систем приема и обработки цифрового сигнала. Известны технические решения, позволяющие идентифицировать структуры как аддитивного, так и мультипликативного скремблера [1]-[4]. Однако публикаций, в которых приводился бы алгоритм автоматического определения вида скремблера, нет. Предлагаемая статья призвана частично восполнить этот пробел. Приведен алгоритм, обеспечивающий решение указанной задачи, и результаты его моделирования.
Представлены разработка и исследования различных методов демодуляции частотно-манипулированных сообщений в режиме псевдослучайной перестройки рабочей частоты при заданном диапазоне изменения отношения "сигнал/шум" (ОСШ). Разработанные методы основаны на использовании спек трального и корреляционного анализа. На основе разработанной в MATLAB/Simulink модели канала связи вычислена ошибка исследуемых методов демодуляции при различных значениях ОСШ. В результате исследования определен наилучший метод демодуляции при заданном ОСШ.
Функционирование сложных систем возможно характеризовать совместными статистическими характеристиками порождаемых этими системами сигналов. Рассмотрены три подхода к оцениванию стабильности взаимного поведения двух тестовых процессов. Первый подход основан на расчете коэффициента фазовой синхронизации (КФС) между процессами. Второй метод базируется на определении взаимной условной энтропии (ВУЭ) процессов. Согласно третьему методу для оценивания стабильности взаимной динамики процессов используется среднее значение функции когерентности (ФК). Исследована чувствительность указанных методов к аддитивной амплитудной расстройке между процессами. Рас смотрены два типа процессов: с кратковременной зависимостью и заданным временем корреляции (ВК) и с долговременной зависимостью, определяемой значением показателя Херста. В исследованиях генерировались две копии процесса с известными корреляционными свойствами. Затем в одну из копий вносилась аддитивная амплитудная помеха с независимыми отсчетами, подчиняющимися равномерному или нормаль ному распределению с одинаковой дисперсией. Для каждого типа помехи и каждого значения ее интенсивности оценивались статистические характеристики КФС, ВУЭ и ФК. Выявлено, что чувствительность рассмотренных методов к нормально распределенной расстройке выше, чем к равномерной. При этом процессы с долговременной зависимостью активнее реагируют на аддитивную амплитудную расстройку, чем процессы с кратковременной зависимостью. Влияние показателя Херста для процессов с долговременной зависимостью выражено для КФС и ФК. ВК процессов с кратковременной зависимостью влияет на КФС и ВУЭ. Полученные результаты позволяют обоснованно выбрать необходимый метод анализа взаимной динамики процессов, принадлежащий к рассмотренным в настоящей статье типам.
Рассмотрено использование алгоритмов нейросетевой классификации для решения задачи приема телеграфно-кодовых конструкций, оценена эффективность их применения. Обоснована структура предлагаемой нейросети-классификатора и получены ее параметры. В одинаковых условиях проведено экспериментальное сравнение эффективности применения разработанного метода и классических методов оптимального приема детерминированных сигналов, основанных на корреляционном подходе.
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА, МИКРОВОЛНОВАЯ ТЕХНИКА, АНТЕННЫ
При суммировании мощности магнетронов в микроволновых технологических установках актуальна задача отслеживания оптимальности нагрузки отдельных генераторов. Представлен метод оценки эффективности работы магнетронного генератора по форме тока в цепи питания анода магнетрона. Выявлено, что изменение фазы третьей гармоники тока и соотношение двух его локальных максимумов адекватно отражают изменение нагрузки магнетрона. Верификация этого положения проведена на экспериментальной установке, позволяющей изменять коэффициент отражения от нагрузки. Исследования проведены для схемы удвоения напряжения. Для учета изменений формы тока за счет нелинейности высоковольтного трансформатора про ведено компьютерное моделирование с помощью программы LTSpice. Объектом исследования являлся магнетрон LG 2M214 с выходной мощностью 1 кВт. Разработана и опробована плата питания и управления магнетроном, встраиваемая в общую микропроцессорную систему управления технологической установкой.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Определена постоянная распространения основной моды электромагнитной волны в прямоуголь ном волноводе, поперечное сечение которого частично заполнено многослойной нанокомпозитной се гнетоэлектрической пленкой (МНСЭП) на диэлектрической подложке. Численная модель построена на основе скалярной формы метода конечных элементов, приведенного к однородной системе линейных ал гебраических уравнений относительно узловых значений волнового скаляра при одномерной аппрокси мации. Диэлектрические свойства нанослоев определены концентрационной зависимостью бария в со ставе твердого раствора BaxSr1xTiO3. Приведены результаты проведенного по специально разрабо танной программе расчета для нескольких десятков элементов разбиения вдоль широкой стенки пря моугольного волновода компьютерного моделирования МНСЭП с разным числом слоев и концентрацион ных зависимостей бария, позволяющих стабилизировать постоянную распространения в широком температурном интервале.
ISSN 2658-4794 (Online)