Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск
№ 3 (2018)
Скачать выпуск PDF

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ, ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

5-14 94
Аннотация
Спутниковым радиовысотомерам отводится ключевая роль в программах дистанционного зондирования Земли. Для достижения сантиметровой точности в рамках ограниченного энергоресурса зондирующий сигнал высотомера должен иметь частотно-временно́е произведение порядка десятков тысяч. В этих условиях два варианта угловой модуляции (линейная частотная и бинарная фазовая) равноценны по тактическим показателям. Предпочтение, отданное в современных зарубежных образцах линейной частотной модуляции, отражает стремление снизить требования к быстродействию цифрового процессора за счет возложения широкополосной обработки на аналоговую часть приемника. Вместе с тем возможности новейшей элементной базы позволяют реализовать цифровую обработку сигналов с полосой в сотни мегагерц и тем самым перейти на фазоманипулированные (ФМ) сигналы, свободные от таких недостатков, как чувствительность к уходам и дрейфам, жесткие требования к линейности закона модуляции и пр. В статье сопоставлены указанные варианты сигнальных форматов и даны рекомендации по выбору структуры и параметров ФМ-сигнала.
15-22 103
Аннотация
Приводится подробное исследование дисперсии оценок произвольного вектора параметров сигнала по максимуму нормированного коррелятора (НК) для случая белого и окрашенного шума. Проведено сравнение с нижней границей Крамера–Рао (НГКР). Показано, что использование НК приводит к появлению поправок к элементам матрицы Фишера, полученным при анализе максимально правдоподобных оценок, и в общем случае дисперсии оценок энергетических параметров по максимуму НК будут отличаться от НГКР. В качестве конкретного приложения исследуются статистические характеристики оценки доплеровской деформации и задержки сигнала по максимуму НК при наличии неинформативных параметров. Показано, что НК по форме совпадает с известной широкополосной функцией неопределенности, при этом рецепт оценки выводится из неравенства Коши–Буняковского без обращения к закону сохранения энергии. Также показано, что оценка деформации и задержки при неизвестных начальной фазе и амплитуде сигнала из НК является асимптотически несмещенной и эффективной.
23-34 76
Аннотация
Проведена оптимизация итерационных алгоритмов оценки состояния канала в системе множественного доступа с разреженным кодированием, направленная на снижение вычислительных затрат приемника. Установлено, что при отношении "сигнал/шум" (ОСШ), меньшем 10 дБ, достаточно одной итерации алгоритма, а увеличение числа итераций не приводит к росту спектральной эффективности (СЭ). Моделирование продемонстрировало возможность обоснованного выбора общего числа итераций декодера и их распределения между различными этапами оценки канала. Для некодированной системы предложена последовательная итерационная переоценка канала, а также способы уменьшения вычислительных затрат при ее выполнении. В кодированной системе при малом ОСШ обеспечиваемые данным алгоритмом параметры СЭ практически не отличаются от параметров метода, в котором для оценки используются только пилот-сигналы. Даны рекомендации по размещению символов данных и пилот-сигналов в блоках ресурсов, позволяющие увеличить СЭ системы.
35-41 113
Аннотация
Представлены основные принципы проектирования и построения интегрированной системы прибрежных РЛС средней дальности для наблюдения за надводной обстановкой в акваториях с интенсивным движением малых судов. Система предоставляет решения для таких целей, как командование и контроль над морскими силами, пограничный мониторинг и контроль, предотвращение незаконной деятельности (пиратства, контрабанды, незаконной иммиграции, незаконного промысла), поддержки операций по поиску и спасению и т. д. Комплекс прибрежного наблюдения должен интегрировать данные нескольких радаров SCORE 3000 и сообщения от автоматической идентификационной системы (АИС) и обеспечивать корреляцию данных этих систем. Разработана структурная схема системы, обеспечивающая распределение вычислительной нагрузки при обработке большого объема данных, поступающих от РЛС. Предложен алгоритм на основе структуры Joint Probabilistic Data Association (JPDA) для объединения радиолокационных данных от одной или нескольких РЛС и данных АИС, поступающих в центр обработки информации. Сбор, хранение, анализ и распределение данных осуществляются на компьютерном сервере, функции управления, идентификации и отображения целей на цифровой карте реализуются на автоматизированном рабочем месте.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

42-47 71
Аннотация
Целесообразность вывода выражений для взаимной индуктивности прямоугольных и квадратных компланарных контуров обусловлена конфигурацией рамочных антенн, характерных для RFID-технологии. Представленные в данной статье выражения направлены на упрощение расчета коэффициентов индукции при проектировании рамочных антенн. Получены выражения для взаимной индуктивности прямоугольных компланарных контуров с симметричным внутренним расположением на основе метода участков. Показано, что полученные выражения при определенных условиях могут быть сведены к собственным индуктивностям квадратных и прямоугольных рамок, встречающихся в конфигурациях антенн. Предпринятый анализ позволяет оценивать области резонансных частот рамочных приемных антенн. Одновременно произведен сопоставительный анализ ряда выражений для собственной индуктивности прямоугольных и квадратных рамок и обращено внимание на различие в оценках. Даны рекомендации по уточнению внешней индуктивности квадратного контура.
48-56 62
Аннотация
Предложен метод определения оптимальной длительности интервала наблюдения нестационарного пуассоновского потока отказов радиоэлектронных средств (РЭС) для широкого класса стационарных процессов, модулирующих поток отказов по интенсивности. Знание оптимальной длительности интервала наблюдения, учитывающей двойную стохастичность потока, необходимо для расчета и прогнозирования показателя безотказности РЭС, функционирующих в околоземном космическом пространстве в составе искусственных спутников Земли, в ходе которого РЭС подвергаются воздействиям нестационарных потоков проникающей радиации и электростатических зарядов, приводящим к кратковременным или необратимым отказам. На основании известной линейной модели дважды стохастического точечного процесса впервые проведен подробный математический анализ и получены аналитические выражения для оптимальной длительности интервала наблюдения по критерию минимума суммарной среднеквадратической погрешности. Так как истинный характер нестационарности неизвестен, то анализ был проведен для гауссовского и гаусс-марковского модулирующих процессов, охватывающих широкий класс случайных процессов. Результаты анализа подтвердили достаточную для практики близость значений оптимальной длительности интервала наблюдения потока отказов для широкого класса модулирующих процессов.

ТЕЛЕВИДЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ

57-62 75
Аннотация
Рассмотрены подходы к оценке эффективности функционирования гетерогенных видеоинформационных систем. Показано, что модель иерархии как количественное описание структурнофункциональной организации может служить средством анализа информационных потоков и эффективности системы в терминах теории графов. Аналитически представлен критерий доминирования для оценки эффективности гетерогенных видеоинформационных систем. Показано, что в нагруженном графе гетерогенной системы веса отдельных узлов представляют эффективность этого узла, причем с его увеличением растет степень влияния (доминирования) данного узла на остальные узлы системы и на систему в целом, и обратно, со снижением веса узла повышается его зависимость от других узлов. Рассмотрено влияние длины межузловых путей на эффективность системы с учетом частичной потери информации при ее распространении по графу. Приведены численные расчеты эффективности систем на основе критерия доминирования, результаты которых подтверждают указанные теоретические положения.

РАДИОЛОКАЦИЯ И РАДИОНАВИГАЦИЯ

63-70 162
Аннотация
На современном уровне развития радиоэлектронных средств (РЭС) одним из важных свойств является работоспособность в условиях воздействия постановщиков помех, в частности расположенных вблизи РЭС, когда они существенно влияют на параметры электромагнитного поля, генерируемого и/или принимаемого РЭС. Одним из способов борьбы с таким постановщиком является его быстрейшее обнаружение самим РЭС с целью ликвидации. При решении этой задачи равно важны как минимальное время обнаружения, так и точность оценки местоположения источника помех. В настоящей статье указанная задача рассмотрена на примере обнаружения радиолокационной станцией (РЛС) с многоканальным приемным устройством забрасываемого передатчика помех, расположенного вблизи ее антенного поля. Представлены схемы, отражающие геометрию задачи для фазового и разностнодальномерного способов определения положения источника помех. Сформированы выражения, определяющие площадь зоны неопределенности при обнаружении источника помех и связь этой величины с параметрами РЛС – точностями определения дальности и азимута. Обоснована необходимость использования выражений, свободных от допущения дальней зоны относительно взаимного расположения РЛС и источника помех. Рассмотрено определение дальности на основе сигнала, полученного РЛС в режиме кругового или сектроного обзора. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости учета удаленности источника помех от РЭС при реализации основных методов определения местоположения источников излучения.

РАДИОФОТОНИКА

71-78 88
Аннотация
Разработан метод анализа дисперсионных характеристик направляемых мод в регулярных оптических микроволноводах малого поперечного сечения. Метод основан на введении поправок к продольному волновому числу мод прямоугольного волновода, выбранного в качестве базового, при искажении формы его поперечного сечения. Распределения электромагнитного поля и продольного волнового числа базового волновода рассчитываются методом разделения переменных. Поправка к продольному волновому числу рассчитывается аналитически в терминах теории связанных мод. Указанная поправка в виде коэффициента межмодовой связи возникает на основании совместного использования полной системы уравнений Максвелла при введении понятия об эффективных источниках. Показано, что последовательный учет граничных условий электродинамики приводит к форме коэффициента связи, включающей объемную и поверхностную составляющие. Разработанный метод применен для расчета дисперсионных характеристик низших волноводных мод, распространяющихся в микроволноводах трапециевидного сечения, применяемых на практике. Продемонстрировано влияние поперечного сечения микроволновода на дисперсионные характеристики мод в зависимости от соотношения сторон, а также от отношения значений диэлектрических проницаемостей сердцевины микроволновода и его оболочки. Показана необходимость учета влияния формы микроволновода на дисперсионные характеристики мод в широком диапазоне значений рабочих длин волн и при различных распределениях диэлектрической проницаемости волноведущей структуры.

ЭЛЕКТРОНИКА СВЧ

79-84 89
Аннотация
Исследуется температурная зависимость сверхвысокочастотных преобразователей мощности. Приведены аналитические выражения сопротивления перехода и тока насыщения диода, позволяющие оценить степень влияния температуры на выходное напряжение диодных детекторов. Выполнено сравнение двух способов температурной коррекции. Известный способ заключается в достижении температурной стабилизации за счет использования идентичной пары диодов, один из которых компенсирует изменение сопротивления перехода второго диода при изменении температуры. В настоящей статье предложен альтернативный способ, заключающийся в формировании поправочных коэффициентов, позволяющих проводить температурную коррекцию результатов измерений в широком диапазоне мощностей. Представлены результаты экспериментальных исследований детекторов на основе низкобарьерных диодов ZB-28 с граничной частотой свыше 100 ГГц и тангенциальной чувствительностью 1 нВт. На основе температурных испытаний измерителей мощности СВЧ с использованием термодатчика реализован алгоритм термокоррекции, позволивший уменьшить изменение мощности с ±15 до ±1.5 %. Полученные результаты свидетельствуют о том, что предложенный способ температурной коррекции широкополосных детекторов мощности с использованием показаний термодатчиков может успешно применяться в измерительном СВЧ-оборудовании различного типа.
85-90 157
Аннотация

 Исследуются пути расширения динамического диапазона широкополосных приемных устройств СВЧ. Поставлена задача ограничения выходных сигналов при увеличении верхней границы динамического диапазона по критерию подавления интермодуляционных составляющих третьего порядка. Представлены основные соотношения, определяющие граничные условия динамического диапазона. Проведены экспериментальные исследования трех вариантов построения выходного тракта широкополосных приемных устройств СВЧ в двухтональном режиме работы: 

– выходного усилителя с точкой 1 дБ компрессии мощности по выходу на уровне, соответствующем безопасной выходной мощности; 

– мощного выходного усилителя с пассивным диодным ограничителем по выходу; 

– мощного выходного усилителя с цепью автоматической регулировки ослабления, подключенной к его входу. 

Приведены результаты измерений подавления интермодуляционных искажений и выходной мощности в зависимости от уровня входного сигнала для различных нелинейных элементов. На основе анализа измеренных характеристик найдено оптимальное техническое решение построения выходного тракта. Динамический диапазон расширен более чем на 20 дБ. Подавление интермодуляционных составляющих третьего порядка при заданном безопасном уровне выходного сигнала +10 дБм составило более 60 дБ. Обеспечено эффективное функционирование широкополосного приемного устройства в многосигнальном режиме. 



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)