Journal of the Russian Universities. Radioelectronics / Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника
Not a member yet
541 research outputs found
Sort by
Автогенераторы на поверхностных акустических волнах (обзор)
Get PDFIntroduction. Modern precision radio systems impose stringent requirements on the quality of the reference signal sources used. Various approaches are used to create sources of reference signals in the microwave range – micro-wave self-oscillators (SO). A promising direction in the development of such SO is SO with frequency-setting elements based on surface acoustic waves (SAW).Aim. A review of international achievements in the development of frequency-setting elements based on SAW and respective SO.Materials and methods. The selection of materials for a comparative analysis and generalization was carried out using available sources published over the past 30 years in well-known engineering journals, advertising brochures and websites of the manufacturers of devices based on SAW. The selection criteria included low values of the power spectral density of the frequency fluctuations of the generated signal, the presence of vibration protection, the presence of a thermostat, as well as the miniaturization and originality of the design.Results. Specific features of various methods used for constructing microwave oscillators were analyzed. It is shown that the achievement of the best values of the power spectral density of frequency fluctuations in SO with frequency-setting elements on SAW is possible only with the use of two-port resonators. An analysis of the main technical characteristics of temperature-controlled vibration-resistant SO was carried out.Conclusion. Despite the large number of different manufacturers on the world market (more than 20 companies) and the variety of different models of oscillators with frequency-setting elements on SAW (more than a 100 different models), only two companies produce oscillators resistant to external vibrations and acoustic noise.Введение. Современные прецизионные радиотехнические системы предъявляют жесткие требования к качеству используемых источников опорных сигналов. Существует несколько различных способов построения источников опорных сигналов СВЧ-диапазона – СВЧ-автогенераторов (АГ). Одно из перспективных направлений развития таких автогенераторов – АГ с частотозадающими элементами на поверхностных акустических волнах.Цель работы. Обзор мировых достижений в области разработки частотозадающих элементов на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и АГ на их базе.Материалы и методы. Отбор материала для анализа и обобщения проводился по доступным публикациям в общеизвестных технических журналах, рекламным проспектам и сайтам фирм – производителей устройств на ПАВ за последние 30 лет методом сравнения. Критериями отбора материала для обзора являлись: низкие значения спектральной плотности мощности частотных флуктуаций формируемого сигнала, наличие виброзащиты, наличие термостата, миниатюрность, оригинальность конструкции.Результаты. В статье проведен анализ особенностей различных способов построения АГ СВЧ-диапазона. Показано, что достижение наилучших значений спектральной плотности мощности частотных флуктуаций в АГ с частотозадающими элементами на ПАВ возможно только при применении двухпортовых резонаторов. Проведен анализ основных технических характеристик термостатированных виброустойчивых АГ.Заключение. Несмотря на большое количество различных фирм-производителей (более двадцати) на мировом рынке и многообразие различных моделей АГ с частотозадающими элементами на ПАВ (более ста различных моделей), всего две фирмы выпускают автогенераторы, стойкие к воздействию внешних вибраций и акустических шумов
Матричная модель для создания логических фильтров электронного каталога протезных модулей при персонифицированном синтезе протеза
Get PDFIntroduction. When synthesizing a prosthesis from ready-made prosthesis units, the prosthetist is faced with the problem of selecting from a large range of components that differ in properties and characteristics. This challenge can be overcome by the creation of a system for processing the patient's biomedical information and its further use as criteria for selecting prosthetic nodes from a global database. For this purpose, an appropriate knowledge base must be incorporated into the system software.Aim. Substantiation of the expediency of presenting the knowledge base about the requirements for the lower limb prosthesis nodes in the form of a matrix model for creating a system of logical filters in the process of selecting nodes from an electronic catalog.Materials and methods. Theoretical research methods were used, including analysis, synthesis and analogy. An expert survey among leading specialists was carried out. To unify the description of the structural and functional state of a disabled person, the terms of the International Classification of Functioning (ICF), Disability and Health were used.Results. At the main stage of filtering, prosthetic modules optimally meeting the patient’s needs are selected using a specialized software application, depending on the patient’s health status and various healthrelated factors. A model of the knowledge base is presented, which describes the logic of selecting prosthetic nodes and their filtering in an electronic catalog.Conclusion. The matrix representation of the knowledge base that contains rules for selecting components of lower limb prostheses, taking into account the patient's condition, is a basis for creating a system of logical filters when searching for prosthetic modules in an electronic catalog for creating customized prostheses. The use of the ICF conceptual language for describing the factors influencing the choice of prosthetic modules is a step towards the formation of a patient’s digital profile, which corresponds to the strategy of transition to digital medicine technologies.Введение. При синтезе протеза из промышленно выпускаемых узлов возникает проблема выбора из большой номенклатуры комплектующих, различающихся по своим свойствам и характеристикам. Решить проблему может создание информационно-измерительной системы для измерения и анализа биомедицинской информации о состоянии пациента и использование полученных результатов как критериев выбора моделей узлов протеза из глобальной базы данных. С этой целью в программное обеспечение системы должна быть заложена соответствующая база знаний.Цель работы. Обоснование целесообразности представления базы знаний о требованиях к характеристикам узлов протеза нижней конечности в виде матричной модели для создания системы логических фильтров выбора моделей узлов из электронного каталога.Материалы и методы. В качестве методов исследования применены: теоретический метод, включающий анализ, синтез и аналогию; экспертный опрос ведущих специалистов. Для унификации описания структурно-функционального состояния инвалида используется понятийный язык Международной классификации функционирования (МКФ), ограничения жизнедеятельности и здоровья.Результаты. На основном этапе фильтрации протезных модулей требуется посредством специализированного программного обеспечения под запросы пользователя сформировать выборку моделей модулей, наиболее релевантных потребностям протезируемого пациента, которые определяются показателями состояния его здоровья, а также связанными со здоровьем факторами. Представлена форма модели базы знаний для отражения логики процедуры выбора протезных узлов и решения основной проблемы организации фильтрации этих объектов в электронном каталоге.Заключение. Матричное представление базы знаний, отражающее правила выбора комплектующих протеза нижней конечности с учетом показателей состояния пациента, является базой для создания системы логических фильтров в электронном каталоге протезных модулей при персонифицированном синтезе протеза. Использование понятийного языка МКФ при описании факторов, влияющих на выбор протезных модулей, является шагом по пути формирования цифрового профиля протезируемого, что соответствует стратегии перехода на технологии цифровой медицины
Мониторинг судоходства в прибрежных морских районах полуактивной радиолокационной системы с использованием сигналов подсвета спутникового базирования
Get PDFIntroduction. With the development of technology and science, passive radar systems operating on the basis of third-party transmitters of illumination signal sources are increasingly attracting research interest. The use of satellite systems as transmitters of opportunity for a radar station makes it possible to monitor coastal sea areas, where the ground sources of illumination signals are absent. Satellite systems can cover any point on the Earth's surface. Passive radar systems can be used to determine the location of ships and monitor navigation. They are also promising as part of vessel traffic control systems.Aim. To develop a model of a passive radar system that uses satellite systems as third-party sources of illumination signals and to conduct an experimental study of a system for monitoring ships in coastal waters.Materials and methods. The AA2-KKС antennas of satellite signals and radio recording tools based on the universal USRP B210 board were used. Signal processing was performed using a program developed in the MATLAB environment.Results. An algorithm for processing satellite signals of the GPS global navigation system in a passive radar system is proposed. An experimental model of the receiving station for such a radar monitoring system was created on the basis of a data input device for a universal USRP board of the B210 series. Experimental results for the receiving station using the satellite signal GPS L1 C/A-code for coastal monitoring were obtained.Conclusion. The developed experimental model of a passive radar receiving station using third-party transmitters of GPS satellitebased illumination signals on the L1 frequency range of the C/A-code type can be used for detecting ships and monitoring coastal navigation. Future research will consider a multiposition modification of such a monitoring system for improving its detection quality and increasing its target positioning accuracy.Введение. С развитием технологии и науки система полуактивной радиолокации, работающая на основе сторонних передатчиков источников сигналов подсвета, стала более интересной для радиолокационного сообщества. Использование спутниковых систем в качестве источников подсвета полуактивной радиолокационной станции дает возможность мониторинга прибрежных морских районов, где отсутствуют наземные источники сигналов подсвета. Сигналы спутниковых систем охватывают любую точку земной поверхности. Данная радиолокационная система дает возможность определения местонахождения судов и также контроля судоходства и в дальнейшем развитии может дополнить систему управления движением судов.Цель работы. Создание макета полуактивной радиолокационной системы с использованием спутниковых систем в качестве сторонних источников сигнала подсвета и проведение экспериментального исследования системы мониторинга судов в прибрежных акваториях.Материалы и методы. Используются антенны спутниковых сигналов АА2ККС и инструменты записи радиосигналов на основе универсальной платы USRP B210, разработанная программа в прикладной среде MATLAB для обработки сигналов.Результаты. Предложен алгоритм обработки спутникового сигнала глобальной навигационной системы GPS в полуактивной радиолокационной системе. Создан экспериментальный макет приемной станции полуактивной радиолокационной системы мониторинга судоходства в прибрежных морских акваториях на основе устройства ввода данных универсальной платы USRP серии B210. Получены результаты экспериментальных исследований макета приемной станции полуактивной радиолокации при использовании спутникового сигнала GPS L1 С/А-кода мониторинга судов в прибрежных акваториях.Заключение. Результаты экспериментальных исследований на созданном макете полуактивной радиолокационной системы с использованием сторонних передатчиков сигналов подсвета спутникового базирования GPS показали возможность ее использования для мониторинга судоходства в речных и прибрежных морских акваториях. В дальнейшем предполагается многопозиционная модификация такой системы мониторинга, которая позволит обеспечить лучшее качество обнаружения и повышенную точность определения местоположения цели
Двумерная разреженная антенная решетка пассивного когерентного радиолокатора с параметрическим алгоритмом обработки сигналов методом сечений
Get PDFIntroduction. A two-dimensional configuration of the receiving antenna array (AA) is used to measure the angular coordinates of radar targets – azimuth and elevation. A transformation of one-dimensional uniform AA into a flat two-dimensional AA with a fixed number of antenna elements (AEs) and constant aperture size leads to a nonuniform arrangement of AE in the AA rows. As a result, the AA becomes sparse, which negatively affects the quality of the AA three-dimensional antenna pattern (AP). The section method based on the modified parametric Burg algorithm is a promising and relevant method for constructing directional characteristics. This method can be recommended for spatial processing of reflected signals in a passive coherent radar with a two-dimensional sparse receiving AA.Aim. To analyze the azimuthal and elevation sections of three-dimensional APs obtained using a modified Burg method for spatial processing of reflected signals in a passive coherent radar, the AEs of which are located horizontally and vertically with a step that is a multiple of the half the wavelength λ of the used illumination signal carrier oscillation.Materials and methods. The construction of directional characteristics was implemented via computer simulation in the MATLAB environment with the effect of uncorrelated additive complex normal noise on the receiving channels in each AE as an interference.Results. The possibility and conditions for the application of the modified parametric Burg method in the problems of single signal detecting and angular resolution of equal-power signals in a passive coherent radar, which includes a two-dimensional sparse AA, were determined. The obtained Burg method directional characteristics were compared with the directional characteristics obtained using conventional algorithms based on the discrete Fourier transform. The use of the Burg method allowed the AP side lobe level to be reduced to a practically acceptable level of -12 ... -17 dB at a signal to noise ratio 6 dB. In addition, the Rayleigh resolution of signals in the AA was significantly improved.Conclusion. The presented modified Burg method is suitable for signal processing in two-dimensional sparse AA, subject to restrictions on the AE placing method and the AA aperture size. This allows the Burg method to be recommended for use in passive coherent radars.Введение. Для измерения угловых координат радиолокационных целей – азимута и угла места – в РЛС необходима двумерная конфигурация приемной антенной решетки (АР). Трансформация одномерной эквидистантной АР в плоскую двумерную при фиксированном числе антенных элементов (АЭ) и неизменном размере апертуры приводит к неэквидистантному расположению АЭ в строках АР, а сама АР становится разреженной, что негативно влияет на качество трехмерной диаграммы направленности (ДН) АР. Перспективным и актуальным методом построения характеристик направленности является метод сечений на основе модифицированного параметрического алгоритма Берга, который может быть рекомендован при пространственной обработке отраженных сигналов в пассивном когерентном радиолокаторе с двумерной разреженной приемной АР.Цель работы. Анализ азимутальных и угломестных сечений трехмерных ДН при использовании модифицированного метода Берга для пространственной обработки отраженных сигналов в пассивном когерентном радиолокаторе, элементы АР которого расположены по горизонтали и по вертикали с шагом, кратным половине длины волны λ несущего колебания используемого сигнала подсветки.Материалы и методы. Характеристики направленности строились с помощью компьютерного моделирования в среде MatLab при воздействии на каналы приема в каждом АЭ в качестве помехи некоррелированного аддитивного комплексного нормального шума.Результаты. Показана возможность и определены условия применения модифицированного параметрического метода Берга в задачах обнаружения одиночного сигнала и углового разрешения равномощных сигналов в пассивном когерентном радиолокаторе, в состав которого входит двумерная разреженная АР. Проведено сравнение полученных характеристик направленности метода Берга с характеристиками направленности, построенными с помощью традиционных алгоритмов на основе дискретного преобразования Фурье. Применение метода Берга позволило снизить уровень боковых лепестков ДН до уровня -12…-17 дБ при отношении сигнал/шум 6 дБ, что является приемлемым для практики, а также существенно улучшить рэлеевское разрешение сигналов в АР.Заключение. На основе полученных результатов делается вывод о целесообразности применения модифицированного метода Берга для обработки сигналов в двумерных разреженных АР при условии ограничений на способ размещения АЭ и размер апертуры АР. Это позволяет рекомендовать метод Берга для использования в пассивных когерентных радиолокаторах
Machine Learning System for Predicting Cardiovascular Disorders in Diabetic Patients
Get PDFIntroduction. Patients with diabetes are exposed to various cardiovascular risk factors, which lead to an increased risk of cardiac complications. Therefore, the development of a diagnostic system for diabetes and cardiovascular disease (CVD) is a relevant research task. In addition, the identification of the most significant indicators of both diseases may help physicians improve treatment, speed the diagnosis, and decrease its computational costs.Aim. To classify subjects with different diabetes types, predict the risk of cardiovascular diseases in diabetic patients using machine learning methods by finding the correlational indicators.Materials and methods. The NHANES database was used following preprocessing and balancing its data. Machine learning methods were used to classify diabetes based on physical examination data and laboratory data. Feature selection methods were used to derive the most significant indicators for predicting CVD risk in diabetic patients. Performance optimization of the developed classification and prediction models was carried out based on different evaluation metrics.Results. The developed model (Random Forest) achieved the accuracy of 93.1 % (based on laboratory data) and 88 % (based on pysicical examination plus laboratory data). The top five most common predictors in diabetes and prediabetes were found to be glycohemoglobin, basophil count, triglyceride level, waist size, and body mass index (BMI). These results seem logical, since glycohemoglobin is commonly used to check the amount of glucose (sugar) bound to the hemoglobin in the red blood cells. For CVD patients, the most common predictors inlcude eosinophil count (indicative of blood diseases), gamma-glutamyl transferase (GGT), glycohemoglobin, overall oral health, and hand stiffness.Conclusion. Balancing the dataset and deleting NaN values improved the performance of the developed models. The RFC and XGBoost models achieved higher accuracy using gradient descending order to minimize the loss function. The final prediction is made using a weighted majority vote of all the decisions. The result was an automated system for predicting CVD risk in diabetic patients.Introduction. Patients with diabetes are exposed to various cardiovascular risk factors, which lead to an increased risk of cardiac complications. Therefore, the development of a diagnostic system for diabetes and cardiovascular disease (CVD) is a relevant research task. In addition, the identification of the most significant indicators of both diseases may help physicians improve treatment, speed the diagnosis, and decrease its computational costs.Aim. To classify subjects with different diabetes types, predict the risk of cardiovascular diseases in diabetic patients using machine learning methods by finding the correlational indicators.Materials and methods. The NHANES database was used following preprocessing and balancing its data. Machine learning methods were used to classify diabetes based on physical examination data and laboratory data. Feature selection methods were used to derive the most significant indicators for predicting CVD risk in diabetic patients. Performance optimization of the developed classification and prediction models was carried out based on different evaluation metrics.Results. The developed model (Random Forest) achieved the accuracy of 93.1 % (based on laboratory data) and 88 % (based on pysicical examination plus laboratory data). The top five most common predictors in diabetes and prediabetes were found to be glycohemoglobin, basophil count, triglyceride level, waist size, and body mass index (BMI). These results seem logical, since glycohemoglobin is commonly used to check the amount of glucose (sugar) bound to the hemoglobin in the red blood cells. For CVD patients, the most common predictors inlcude eosinophil count (indicative of blood diseases), gamma-glutamyl transferase (GGT), glycohemoglobin, overall oral health, and hand stiffness.Conclusion. Balancing the dataset and deleting NaN values improved the performance of the developed models. The RFC and XGBoost models achieved higher accuracy using gradient descending order to minimize the loss function. The final prediction is made using a weighted majority vote of all the decisions. The result was an automated system for predicting CVD risk in diabetic patients
Новый алгоритм оценки вектора скорости цели в РСА на основе согласованного фильтра Меллина
Get PDFIntroduction. Construction of the radar image of a moving target and estimation of its velocity in synthetic aperture radars (SAR) presents a relevant research problem. The low quality of radar imaging is frequently related to the phenomenon of range cell migration (RCM). Conventional methods for RCM compensation, which are successfully used to obtain radar images of stationary targets, fail to provide the required quality when applied to moving targets. At present, a number of algorithms are used to solve this problem. However, the majority of them employ optimization procedures when searching for estimates of unknown parameters, which fact greatly complicates their implementation. An exception is the LvD algorithm, which implements double keystone transform to construct a radar image without using complex estimate search procedures. Radar images are constructed in the coordinates "longitudinal velocity - lateral velocity", which facilitates estimation of the target velocity components.Aim. Development of an alternative algorithm based on the Mellin matched filter (MMF) for estimating the velocity and constructing the radar image of a moving target in a side-looking SAR.Materials and methods. The derived algorithm is based on the invariance of the integral Mellin transform to the signal scale and uses the MMF to estimate the target velocity components.Results. An algorithm for constructing the radar image of a moving target based on the MMF was synthesized. An analysis of the LvD algorithm showed its capacity for selecting the optimum scale factor when implementing a second KT. The conducted computer simulation of the MMF and LvD algorithms showed their equal accuracy. Under the same simulation scenarios, both algorithms yield effective estimates of the velocity components of a moving target when the signal-to-noise ratio is greater than -10 dB.Conclusion. The proposed algorithm for constructing a radar image can be used in SAR systems designed for detection and velocity estimation of a moving target.Введение. Получение радиолокационного изображения (РЛИ) и измерение вектора скорости движущейся цели в радиолокаторах с синтезированной апертурой (РСА) является одной из ключевых задач. Явление миграции сигнала цели по элементам разрешения по дальности является причиной низкого качества РЛИ. Традиционные методы компенсации миграций, которые успешно применяются для получения РЛИ неподвижных объектов, не дают нужного качества в случае применения в обработке сигналов движущейся цели. В настоящее время известны алгоритмы решения поставленной задачи. Однако большинство из них использует оптимизационные процедуры поиска оценок неизвестных параметров, что в значительной степени затрудняет их реализацию. Исключением из этого множества является LvD-алгоритм, который для построения РЛИ использует двукратное применение преобразования "замкового камня". LvD-алгоритм не только не использует сложных процедур поиска оценок, но и позволяет строить РЛИ цели в координатах "продольная скорость - поперечная скорость", что делает задачу оценки составляющих скорости цели чрезвычайно простой. В то же время двукратное применение преобразования "замкового камня", которое использует интерполяцию принятого сигнала, увеличивает нагрузку вычислителя.Цель работы. Разработка альтернативного алгоритма оценки вектора скорости и построения РЛИ движущейся цели в РСА бокового обзора без использования оптимизационных процедур поиска на основе применения согласованного фильтра Меллина (СФМ).Материалы и методы. Полученный алгоритм основан на свойствах инвариантности интегрального преобразования Меллина к масштабу сигнала и использует для оценки составляющих скорости цели согласованный фильтр Меллина.Результаты. В статье приведен синтез алгоритма построения РЛИ движущейся цели, в основании которого лежит применение согласованного фильтра Меллина. Дан анализ LvD-алгоритма, который позволил оптимальным образом выбрать коэффициент масштабирования при реализации KT-преобразования. Проведено математическое моделирование СФМ и LvD-алгоритмов, которое показало их одинаковое качество. Оба алгоритма при одинаковых сценариях моделирования дают эффективные оценки составляющих вектора скорости движущейся цели при отношении сигнал/шум большем -10 дБ.Заключение. Предлагаемый алгоритм построения РЛИ может быть использован при разработке РСА для обнаружения и оценки вектора скорости движущейся цели
Алгоритм калибровки микроэлектромеханических инерциальных датчиков
Get PDFIntroduction. Systematic errors of microelectromechanical (MEMS) inertial sensors, such as those related to zero drift, scale factor, and nonorthogonality of sensitive axes, are the main sources of errors in strapdown inertial navigation systems (SINS). Uncompensated sensor errors accumulate over time as motion state errors, thus reducing the overall accuracy of SINS. Consequently, calibration of inertial sensors is a relevant research task. The disadvantage of existing sensor calibration methods consists in a strict requirement for the initial alignment of sensitive sensor axes relative to a reference coordinate system, which complicates the entire process of calibration. Therefore, alternative methods for MEMS sensor calibration should be developed.Aim. To develop a calibration algorithm for microelectromechanical (MEMS) sensors, which allows calibrating sensors regardless of the angular orientation of the sensor axes relative to a reference coordinate system at the initial installation, as well as to simplify the design of testing tools.Materials and methods. Publications in national and international journals on the theory of calibration of inertial sensors were reviewed. A calibration algorithm was developed based on the least squares method.Results. An algorithm for determining the calibration parameters of sensors regardless of the initial alignment of the sensor sensitive axes relative to a reference system was developed. A simple alternative design for testing MEMS sensors was proposed.Conclusion. The method of calibrating MEMS inertial sensors proposed in this work differs from conventional calibration methods by increased reliability of the results and a simplified design of testing tools. Importantly, the results of determining the calibration coefficients of a micromechanical accelerometer (MMA) do not depend on its angular position relative to a geographic coordinate system (GСS). This works contributes to improving the accuracy of SINS based on MEMS inertial sensors.Введение. Систематические ошибки микроэлектромеханических (МЭМС) инерциальных датчиков, относящиеся к ошибкам смещения нуля, масштабного коэффициента и неортогональности чувствительных осей, являются источниками погрешностей бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС). Некомпенсированные ошибки датчика со временем накапливаются как ошибки состояния движения, из-за чего снижается точность БИНС. Следовательно, калибровка МЭМС инерциальных датчиков является важной задачей. Недостаток существующих методов калибровки датчиков – жесткое требование к точности начальной выставки чувствительных осей датчиков относительно опорной системы координат, что приводит к трудности и увеличению времени начальной выставки. Для преодоления этой проблемы необходимы разработка и исследование новых методов калибровки МЭМС-датчиков.Цель работы. Разработка алгоритма калибровки МЭМС-датчиков, инвариантного к угловой ориентации чувствительных осей датчиков относительно опорной системы координат при начальной установке.Материалы и методы. Используется стандартная математическая модель выходных сигналов триады микромеханического акселерометра (ММА), рассмотренная в российских и зарубежных учебниках и публикациях о современных методах испытаний и калибровки датчиков за последние 10 лет. Предлагаемый алгоритм калибровки датчиков выполняется методом наименьших квадратов при реализации позиционирований ММА в гравитационном поле Земли. Апробация выполняется посредством обработки сигналов, записанных от трехосного ММА ADXL325.Результаты. Алгоритм определения калибровочных параметров датчиков вне зависимости от начальной выставки чувствительных осей датчиков относительно опорной системы. Представление простой альтернативной конструкции средства для испытания МЭМС-датчиков.Заключение. Предлагается метод калибровки МЭМС инерциальных датчиков, отличающийся от традиционных методов калибровки тем, что результаты определения калибровочных коэффициентов ММА не зависят от его углового положения относительно географической системы координат, что позволяет повысить достоверность получаемых результатов и упростить конструкцию средства испытаний. Результаты работы значимы для повышения точности БИНС на основе МЭМС инерциальных датчиков
Математическая модель антенно-волноводного тракта с разделением сигналов по частоте–поляризации
Get PDFIntroduction. The creation of antenna-waveguide paths of multi-band mirror antennas (AWP MMA) is a significant task in the development of antenna-feeder devices for satellite communication systems (SSS). This task involves the construction of an adequate mathematical model of AWP MMA both without and with the implementation of an auto-tracking function built using the "frequency separation – polarization separation" method. However, the existing mathematical models have been developed only for specific AWP MMA types, thus making them unsuitable for the development of new AWP MMA. The model proposed in this paper can be used for an arbitrary number of combined frequency ranges and types of polarization.Aim. Development of a mathematical model of the AWP MMA of SSS both without and with the implementation of an auto-tracking function built using the "frequency separation – polarization separation" method.Materials and methods. The mathematical model under consideration assumes a description of the AWP MMA using block matrices. Each of these matrices describes the complex amplitudes of signals arising in each of the AWP MMA devices. This, in turn, makes it possible to analyze the influence of the parameters of each device on the characteristics of the AWP MMA of SSS as a whole with an arbitrary number of combined frequency ranges and types of polarization.Results. Two options for the construction of AWP MMA of SSS are proposed. The first option can be used in communication system antennas with software support, while the second option is applicable when a monopulse tracking method is implemented. To construct an AWP MMA model, it is proposed to use a matrix description of the characteristics of AWP MMA devices. This allows the structure of the considered AWP MMA to be varied within a wide range.Conclusion. The developed mathematical model makes it possible to describe the characteristics of each of the devices in the AWP MMA system using a certain multipole. The proposed model provides ample opportunities for controlling, at the stages of development, production and debugging, not only the characteristics of each device in the AWP MMA, but also the transmission coefficient and polarization isolation in each frequency range of the entire AWP MMA. The presented dependencies can be used to assess the relationship between parameter tolerances and the limits of changes in the characteristics of the motor vehicle.Введение. В настоящее время одной из проблем разработки антенных-фидерных устройств для систем спутниковой связи (ССС) является создание антенно-волноводных трактов многодиапазонных зеркальных антенн (АВТ МЗА), предполагающее построение адекватной математической модели АВТ МЗА без реализации и с реализацией функции автосопровождения, построенного на основе способа "разделение по частоте – разделение по поляризации". Однако существующие математические модели разработаны только для конкретных типов АВТ МЗА, что делает невозможным их использование при разработке новых АВТ МЗА. Предлагаемая модель может применяться при произвольном числе совмещаемых диапазонов частот и видах поляризации.Цель работы. Разработка математической модели АВТ МЗА ССС без реализации и с реализацией функции автосопровождения, построенной на основе способа "разделение по частоте – разделение по поляризации".Материалы и методы. Рассматриваемая математическая модель предполагает описание АВТ МЗА с использованием блочных матриц. Каждая из этих матриц описывает комплексные амплитуды сигналов, возникающих в каждом из устройств АВТ МЗА. Это, в свою очередь, позволяет проанализировать влияние параметров каждого из устройств на характеристики АВТ МЗА ССС в целом при произвольном числе совмещаемых диапазонов частот и видах поляризации.Результаты. Предложены два варианта построения АВТ МЗА ССС. Первый вариант может быть использован в ССС с программным сопровождением, второй вариант – с реализацией моноимпульсного метода сопровождения. Для построения модели АВТ МЗА предложено использовать матричное описание его характеристик, что позволяет в широких пределах варьировать структуру рассматриваемого АВТ МЗА.Заключение. Разработанная математическая модель позволяет описать характеристики каждого из устройств в составе АВТ МЗА с использованием некоторого многополюсника. Использование предложенной модели открывает широкие возможности на каждом этапе разработки, производства и отладки контролировать как характеристики каждого из устройств в составе АВТ МЗА, так и коэффициент передачи и поляризационную развязку в каждом частотном диапазоне всего АВТ МЗА в целом. Представленные зависимости дают возможность оценить взаимосвязь между допусками на параметры устройств и пределами изменения характеристик АВТ МЗА
Компактные полосно-пропускающие волноводные фильтры с индуктивными связями с E-плоскостной симметрией и без E-плоскостной симметрии
Get PDFIntroduction. Modern satellite communication systems continue to impose stricter requirements on the frequency response, weight, and size of filters. In this paper, several designs of bandpass filters with inductive couplings on corrugated waveguides are considered. Although such filters have been described previously, this paper considers their possible implementations based on narrow cross-section waveguides, as well as on structures with and without electric field symmetry.Aim. To study filters with inductive couplings with and without electric field symmetry, as well as to assess the filter stopband width and attenuation.Materials and methods. Numerical studies were carried out by the finite element method (FEM) and the method of final difference in the time domain (FDTD).Results. Modeling of filters with inductive couplings with and without electric field symmetry was carried out. Filters without electric field symmetry were found to exhibit higher characteristics in terms of weight and size, at the same time as having a narrower stopband. The conducted modeling also showed that filters with stubs of the same cross section allow stopband attenuation to be improved by almost 20 dB compared to filters with stubs of varied cross section. The frequency responses of filters with inductive couplings obtained by electrodynamic modeling were established to agree well with those obtained experimentally. A ten-order ultra-compact filter with inductive couplings without electric field symmetry was considered, with the bandwidth loss of not more than 0.7 dB, the attenuation of at least 80 dB in the frequency range from 7.9 to 8.4 GHz, and the filter length of 30 mm.Conclusion. The use of filters with inductive couplings allows their mass and dimension characteristics to be significantly improved without increasing losses in the bandwidth at the same time as maintaining a high level of attenuation in the stopband.Введение. В современных спутниковых системах связи к частотным и массогабаритным характеристикам входных фильтров предъявляются все более жесткие требования. Исходя из этого, рассмотрены конструкции полосовых фильтров с индуктивными связями на гофрированных волноводах. Несмотря на то что подобные фильтры были описаны ранее, в данной статье рассмотрены возможные реализации таких фильтров на волноводе зауженного сечения, на структурах с симметрией и без симметрии по электрическому полю.Цель работы. Исследование фильтров с индуктивными связями с симметрией и без симметрии по электрическому полю, а также оценка полосы заграждения по уровню и ширине полосы.Материалы и методы. Численные исследования проведены методом конечных элементов и методом конечных разностей во временной области.Результаты. Проведено моделирование фильтров с индуктивными связями с симметрией и без симметрии по электрическому полю. Установлено, что фильтры без симметрии по электрическому полю имеют лучшие массогабаритные характеристики, но более узкую полосу заграждения. С помощью моделирования также установлено, что в фильтрах со шлейфами одинакового сечения уровень заграждения больше почти на 20 дБ по сравнению с фильтрами, в которых шлейфы имеют разное сечение. Частотные характеристики фильтров с индуктивными связями, полученные путем электродинамического моделирования, совпадают с характеристиками, полученными экспериментально. Проведено моделирование десятизвенного сверхкомпактного фильтра с индуктивными связями без симметрии по электрическому полю, потери в полосе пропускания не более 0.7 дБ, уровень заграждения в полосе частот от 7.9 до 8.4 ГГц не менее 80 дБ, длина фильтра 30 мм.Заключение. Применение фильтров с индуктивными связями позволяет существенно улучшить массогабаритные характеристики без ухудшения потерь в полосе пропускания и сохранении высокого уровня ослабления в полосе заграждения