CC BY
24
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И СВЯЗЬ
в. п. кисмерешкин ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ
п.д. алексеев
а п алексеев ВОЗБУЖДЕНИЯ
Омский государственный технический университет
УДК 621.396.677.012.12
ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЛНЫ
В РАБОТЕ ПРИВЕДЕНЫ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЛНЫ В ОТКРЫТОМ ВОЛНОВОДЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ.
В 90-х гг. появляются работы о применении эффекта поверхностного волновода как основы построения антенных решеток (АР) [1,2,3]. Общую структурную схему построения АР на основе поверхностного вопновода можно представить в виде:
П1 П2 .... Пм К,.
1 1 1 1
Открытый ВОЛНОВОД
УВ
Фидер
Рис. 1. Структурная схема построения АР на основе поверхностного волновода.
Принцип работы АР следующий. Через фидер энергия электромагнитного колебания подводится к устройству возбуждения (УВ) поверхностной волны в открытом волноводе. Условием распространения поверхностной волны (ПВ) является наличие нагрузки на другой стороне волновода При прохождении ПВ вдоль поверхностного волновода определенная доля её энергии излучается каждым переизлучателем (П1, П2......Пн) в окружающую среду. При этом переизлучатель отбирает не определенное количество энергии ПВ, а определенную долю общей энергии. передаваемой вдоль волновода. Основным фактором, влияющим на эффективность возбуждения поверхност-
ной волны, является согласование УВ и нагрузки с поверхностным волноводом. Следовательно, чем выше степень согласования (выше коэффициент передачи по мощности линии УВ - открытый волновод - тем большая часть энергии передается из фидера в волновод и отбираемая пере излучателям и энергия увеличивается, а следовательно эффективность работы АР возрастает.
Для возбуждения поверхностной волны часто используется рупорный возбудитель. Рупорный возбудитель является достаточно совершенной моделью, интерпретирующей плавную трансформацию ТЕМ волны коаксиальной линии в поверхностную волну Е00 в проводе открытого волновода. Однако размеры его оставляют желать лучшего. Длинна такого устройства возбуждения составляет 2\, выходной диаметр - порядка двух эффективных радиусов (область, в которой поле затухает в е раз). Кроме того, конструкция является металлоёмкой и для изготовления рупора требуется специальное оборудование. Для исключения перечисленных недостатков можно воспользоваться системой возбуждения сосредоточенным источником, представленной в [4].
В настоящей работе проведена экспериментапьная работа, целью которой ставилось исследование влияния параметров системы возбуждения на коэффициент передачи открытого волновода и определение оптимальных параметров системы возбуждения.
В качестве открытого волновода использовался провод полевой П-274М. Общий вид системы возбуждения приведен на рис. 2.
Принцип работы такого устройства закпючается в следующем: система вибраторов 2 возбуждает в пространстве структуру поля, близкую к типу Едо в открытом воп-
Рис.2. Общий вид системы возбуждения сосредоточенным источником.
новоде 5. Поле, распространяясь в направлении рефлектора 1, отражается от него и суммируется с основным е направлении распространения. Для снижения влияния излучения оплеткой коаксиального кабеля 4 на нее устанавливаются "противовесы" Э длинной 1/4 X. Основными параметрами, влияющими на эффективность преобразования ТЕМ волны коаксиального кабеля 4 в поверхностную волну Е00 открытого волновода, являются И (расстояние меиаду проводом открытого волновода и точкой соединения вибраторов системы возбуждения), (.1 и 12 (длины вибраторов системы возбуждения).
Схема экспериментальной установки для проведения измерений представлена на рис.3, общий вид на рис. 4.
Открытый волновод
I 1 1 г
УВ1 УВ2
г
Генератор Анализато Р
Рис. 3. Схема экспериментальной установки.
Сигнап генератора Г4-79 через коаксиальный кабель подавался на устройство возбуждения поверхностной волны (УВ1). При помощи аналогичного устройства (УВ2) сигнал принимался на другом конце открытого волновода и регистрировался при помощи анализатора спектра С4-27. М
Провод открытого волновода
Рис. 4. Общий вид экспериментальной установки.
УВ1
УВ2
И. 12, Я устройства возбуждения (см. рис. 2). Эксперимент проводился в 3 этапа.
1. Определение оптимальной длины И. На провод поверхностного волновода устанавливались УВ с одним вибратором (вибратор а (см. рис. 2)). Затем изменялась его длина 11, причем расстояние Я поддерживалось неизменным. УВ с одним вибратором не является согласованным с открытым волноводом (в волноводе не поддерживается режим бегущей волны), следовательно расстояние М между УВ1 иУВ2 (см. рис. 4) оказывает влияние на значение передаваемой мощности Р2. При каждом изменении длины И производилась корректировка расстояния М для достижения максимального значения Р2. Результаты эксперимента представлены в виде графика на рис. 5. Значения переданной мощности Р2 нормированы по максимальному значению.
Р
Ыопт=0Л8Х
ыя
Рис. 5. Зависимость эффективности возбуждения поверхностной волны от длины вибратора 1.1.
2. Определение оптимальной длины 12. Для вибраторов Ь (см. рис. 2) эксперимент проводился аналогично первому этапу. Результаты эксперимента представлены на рис. 6.
Ь2Опт=0,4
Имгя известную входную мощность сигнала Р1 (Р1 измеряется непосредственно анализатором спектра) и значение передаваемой через линию УВ1 • открытый волновод- УВ2 мощности Р2, получаем коэффициент передачи линии по формуле:
И)
При проведении экспериментов параметры устройства возбуждения УВ1 и устройства приема УВ2 изменялись аналогично. При каждом изменении параметра регистрировалась мощность Р. передаваемая через линию. Эксперименты проводились на частоте Г=1800 МГц.
В ходе экспериментальных работ получены зависимости передаваемой через линию мощности от параметров
\ж
Рис. 6. Зависимость эффективности возбуждения поверхностной волны от длины вибраторе* 1.2.
3. Определение оптимального расстояния между проводом открытого волновода и точкой соединения вибраторов системы возбуждения. Аналогичным образом исследовалось влияние параметра И на эффективность возбуждения поверхностной волны в открытом волноводе (результаты представлены на рис. 7).
По полученным данным можно определить оптимальные параметры устройства возбуждения поверхностной волны. На практике была реализована линия УВ1 - открытый волновод - УВ2 с учетом оптимальных параметров. Ослабление сигнала, вносимое такой линией, составило примерно 0,5 Дб (коэффициент передачи 0,95). Следует отметить, что при учете оптимальных параметров влияние изменения расстояния между устройством возбуждения (УВ1) и нагрузкой (роль нагрузки играет УВ2) на эффективность передачи практически исчезает (максимальное и минимальной значения передаваемой через линию мощности при изменении расстояния различаются примерно на 2%), что свидетельствует о наличии режима бегущей волны.
Таким образом, проведенные исследования показали возможность осуществления на практике системы эффек-
р
ш
Рис. 7. Зависимость эффективности возбуждения поверхностной волны от расстояния между проводом открытого волновода и точкой соединений вибраторов УВ.
тканого возбуждения поверхностной волны сосредоточенным источником, согласованной с открытым волноводом, путем оптимизации параметров.
и. д. золотарев д. а. тимошенко я. и. каракосов
Омский государственный университет
УДК 621.396.13
В настоящее время широко применяются как простые, так сложные виды манипуляции. К первой группе можно отнести амплитудную (АМн), частотную (ЧМн), фазовую (ФМн) и относительную фазовую (ОФМн). Ко второй - квадратурную ФМн, гауссовскую ЧМн с минимальным сдвигом и т. д. Последние обладают более высокой скоростью и помехоустойчивостью, однако для физической реализации соответствующих модуляторов необходимы достаточно сложные и дорогостоящие микросхемы, что часто делает их применение неоправданным. В работах [1-3] наибольшее внимание уделяется помехоустойчивости, Однако при разработке реальной системы телеметрии не менее важна степень физической реализуемости выбранного алгоритма, С практической точки зрения интересно сравнение по двум этим критериям.
Обычно передаваемая информация представляет собой двоичный код. Символы передаются последовательно, единице соответствует элемент сигнала u,(t), нулю -iij(t). Каждый элемент имеет длительность Т Пусть передан элемент и,. Обозначим момент поступления сигнала на в х од д ем о дул я тор а через t=0. Сам сигнал запишется з виде:
z(t) = ku,(t) + n(t) = S,(t) + n(t), {0 t T).
ЛИТЕРАТУРА
1. Кисмерешкин В.П., Лобова ГН. Моделирование линейной антенной решетки на основе однолроводной пинии передачи И Приборы и техника эксперимента. 1996. №5. С.85- 86.
2. КисмерешкинВ.П,, Лобова ПН. Об использовании од-нопроводной линии передачи в антенной технике II Антен-но-фидерные устройства, системы и средства радиосвязи. Сборник трудов 3-й Международной научно-технической конференции. Воронеж. 1997. Т.2. С.290 - 300.
3. Кисмерешкин В.П., Лобова ПН Моделирование амплитудных распределений поля вибраторно-вопноводной решетки на основе однопроводной линии передачи II Приборы и техника эксперимента. 1998. N34. С.92 - 93.
4. Патент№2144720. Кисмерешкин В.П., Лобова Г.Н. Устройство возбуждения поверхностной волны.
КИСМЕРЕШКИН Владимир Павлович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой КПРА. АЛЕКСЕЕВ Петр Демидович, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой ТЭА. АЛЕКСЕЕВ Александр Петрович, аспирант кафедры КПРА.
Здесь n(t) - аддитивный шум. Условие принятия решения о том, что был передан i-й символ можно записать в еиде[1 ]:
jz< ()*,(/)<* -Ua Jr(i)i (OA "
a Z о ^
£ = ji;<r)A {1)
и
Здесь ^-энергия сигнала Введем переменные sjl) = s,(t) - Sj(t) • разностный сигнал и X = (Е,-Ег)/2 - пороговый уровень.
Таким образом, необходимо построить устройство, которое работало бы по следующей схеме:
1. вычисление интегралов произведений сигнала на входе и каждого из сигналов s,
2. вычитание из полученных значений энергии i-x сигналов
3. нахождение максимального результата и принятие решения о переданном сигнале.
Этот алгоритм демодуляции получил название корреляционного.
Правило решения может быть упрощено: подберем и таким образом, чтобы их энергии, а значит и энергии s.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ АЛГОРИТМОВ ДЕМОДУЛЯЦИИ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕМЕТРИИ
РАССМАТРИВАЮТСЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОСНОВНЫХ АЛГОРИТМОВ МОДУЛЯЦИИ/ДЕМОДУЛЯЦИИ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ. СРАВНЕНИЕ ВЕДЕТСЯ ПО ДВУМ КРИТЕРИЯМ: ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ И СТЕПЕНИ ФИЗИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗУЕМОСТИ. ОБОСНОВЫВАЕТСЯ НАИБОЛЕЕ ПРИЕМЛЕМЫЙ АЛГОРИТМ ДЛЯ РЕАЛЬНЫХ СИСТЕМ ТЕЛЕМЕТРИИ С УЧЕТОМ ИМЕЮЩИХСЯ НА СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ ДОСТУПНЫХ АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ.
