Аппаратура и методы радиосвязи. Радиоэлектронная аппаратура. Радиодетали

Учебник посвящен принципам работы современных радиоэлектронных средств; теоретическому и практическому построению оптимальных и энергосберегающих каналов систем связи различных диапазонов радиоволн и особенностям их практического использования. Рассмотрены современные глобальные спутниковые радионавигационные системы GPS, ГЛОНАСС, GNSS и GALILEO и разновидности их приемных устройств.

В пособии представлены материалы, необходимые для самостоятельного изучения систем навигации и мониторинга объектов.

Рассмотрены принципы построения и алгоритмы формирования и обработки сигналов в системах связи с технологией OFDM (ортогонального частотного мультиплексирования), положенные в основу систем: LTE, LTE-Advanced, WiMax и WiFi. Изложены основы распространения радиоволн в каналах подвижной радиосвязи, проанализированы характеристики каналов с замираниями, рассмотрены системные функции канала, основы статистического описания каналов, основные модели каналов систем подвижной связи. Отдельные разделы посвящены темам, связанным с технологией OFDM, таким как: генерация поднесущих, защитный интервал и циклическое расширение, выбор параметров и обработка OFDM сигналов, искажения и рассогласования в системах с OFDM. Рассмотрены вопросы кодирования и модуляции для систем с OFDM. Уделено внимание задачам синхронизации, оцениванию и выравниванию канала, методам решения проблемы высокой пиковой мощности. Рассмотрены вопросы множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA), совместного использования технологий MIMO и OFDM.

Изложены физические основы теории систем инфокоммуникаций. Рассмотрены модели, операторы и основные характеристики инфокоммуникационных систем. Изложены математические методы представления детерминированных, случайных и модулированных сигналов. Дано описание сигналов как элементов линейных пространств. Рассмотрены различные классы каналов связи и математические методы формирования и детектирования модулированных сигналов.

Описаны принципы построения и функционирования цифровых сетей радиосвязи подвижной и фиксированной радиослужб, цифрового радиовещания и телевидения. Рассмотрена структура радиосистем передачи сообщений, проанализированы свойства различных радиоканалов и принципы обработки, передачи и приема сигналов в каналах цифровых радиосистем передачи сообщений, способы повышения эффективности использования выделенного радиосистемам радиочастотного спектра за счет применения многочастотной и многоуровневой модуляции, множественного доступа и др.

Учебное пособие «Статистическая теория радиотехнических систем» в форме лекций содержит основы статистической теории радиотехнических систем, разработано в соответствии с ФГОС ВО по направлению подготовки бакалавров 11.03.01 - Радиотехника и предназначено для студентов, обучающихся на 4-м курсе для самостоятельной подготовки к практическим и лабораторным занятиям, зачету по курсу. Целью преподавания дисциплины является познакомить студента с теоретическими основами инженерной деятельности в области синтеза радиотехнических систем. При этом главное внимание уделяется методам решения основной задачи решаемой инженером при создании любой современной РТС - извлечению информации из наблюдаемых в шумах и искаженных в процессе передачи сигналов.

Рассматриваются вопросы математического моделирования процессов электромагнитного влияния между цепями кабелей внутриобъектовой связи и симметричными цепями кабелей широкополосного доступа с учетом специфики их применения. Выводятся аналитическими методами интегральные уравнения, описывающие электромагнитные влияния между цепями связи. Приведены детерминированные математические модели электромагнитных влияний между коаксиальными цепями с различными конструкциями внешних проводников. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований электромагнитных влияний между цепями кабелей. Рассматриваются вопросы оценки и обеспечения электромагнитной совместимости цепей внутриобъектовой связи.

В пособии рассмотрены теоретические основы радиоэлектронной разведки (радиоэлектронного наблюдения) источников излучения и радиоэлектронные помехи РЭС.

В пособии рассмотрены вопросы анализа и моделирования формирователей и обнаружителей сигналов при проведении лабораторных и практических занятий.

Учебное пособие подготовлено на кафедре электроники физического факультета Воронежского государственного университета.

На основе обобщения корпускулярной и волновой теорий предложено авторское понимание природы электромагнитного излучения на базе введения новых характеристик фотонов как элементов, которые своим присутствием формируют электромагнитное поле. Использование микроструктуры поля позволило построить совмещённые с системой СИ обобщающие матричные формы квантитативных характеристик простых элементов электромагнитного поля (фотонов); ввести траекторию и луч как элементы микроструктуры поля, представленные дуальными числами; сформировать понятие «геометрический каркас электромагнитного поля»; выполнить расчёт физических характеристик микроструктуры поля в едином пространстве-времени распространяющегося электро-магнитного излучения; представить микроструктуру электромагнитного поля в пирамидальной рупорной антенне. Основное назначение приведённой теории - выполнить единое математическое представление взаимодействия между фотоном внешнего электромагнитного поля и орбитальным электроном материала, способного поглощать внешнее электромагнитное излучение.

Проведен анализ методов скользящего среднего и скользящей медианы, широко используемых для построения эмпирических моделей при прогнозировании оптимальных рабочих частот (ОРЧ). Показаны причины получаемых при этом искажений. Изложены методические основы обработки результатов дискретных наблюдений, разработанные для проведения прогнозирования в оперативном режиме значений ОРЧ для выделенного канала радиосвязи. На основе метода цифровой экстраполяции предложен метод прогнозирования данных наблюдений. Приведены условия экстраполируемости реального процесса. Разработан комплекс программ для реализации прогноза ОРЧ в реальном масштабе времени

Представлены результаты разработки распространения переменного вихревого тока в однопроводной линии передачи. Приведено теоретическое и экспериментальное доказательство того, что однопроводные линии можно использовать для передачи, как энергии, так и аудиоинформации. Показано, что распространение электрического тока в однопроводной линии происходит в соответствии с законами классической физики, вихревым способом в виде замкнутых колец

Внедрение в подвижную связь технологий многоантенных систем типа MIMO открывает широкие возможности для исследования различных вариантов создания квазиоптимальных матриц пространственно-временного кодирования. Увеличение количества антенн на передающей и приемной сторонах требует увеличения размерности кода при сохранении его характеристик. Обобщены известные методы увеличения размерности и получения пространственно-временных кодов. В качестве одного из методов предложен способ увеличения размерности пространственно-временной матрицы типа Голден. Проведено статистическое моделирование системы с предложенным кодом в сравнении с кодом типа BLAST. Результаты моделирования, представленные в виде графиков, демонстрируют значительный энергетический выигрыш

Конспект лекций «Бытовые электротехнические товары. Товары культурно-бытового назначения» разработан в соответствии с ФГОС третьего поколения. Лекции предназначены для студентов, обучающихся по программам высшего образования направления подготовки «Торговое дело» (квалификация (степень) «бакалавр»).

Рассмотрены основные особенности систем спутникового широкополосного доступа для аэромобильных абонентов. Применительно к созданию перспективной отечественной аэромобильной станции Ка-диапазона. работающей с отечественными спутниками высокой пропускной способности, проведен анализ энергетического потенциала и отношения сигнал/ шум, определяющего достижимую скорость передачи информации в прямой линии при использовании стандарта DVB-S2X

Пособие составлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования, учебным планом и программой дисциплины. Пособие является продолжением курса лекций по дисциплине и содержит главы, посвященные лучевой диагностике, ультразвуковым и рентгеновским методам исследования, методам исследования центральной нервной системы, изучению некоторых параметров дыхательной системы, вопросы для самопроверки, литературу

Получены зависимости, связывающие частоту дискретизации входного аналогового сигнала с параметрами входного согласующего фильтра низких частот (ФНЧ) в виде последовательно соединенных аналогового и цифрового ФНЧ

Рассмотрены вопросы моделирования и синтеза цифрового рекурсивного фильтра, предназначенного для селекции сигналов в гидроакустическом датчике, с учетом возможностей реализации фильтра на микропроцессорном контроллере с низким энергопотреблением. Приведена постановка задачи синтеза селективного фильтра методами целочисленного нелинейного математического программирования. Дан пример решения задачи многофункционального синтеза рекурсивного фильтра селективной системы гидроакустического датчика

На основе положений теории радиотехники и теории вероятностей разработана методика определения точности радиоэлектронной разведки параметров радиоэлектронных средств противника, позволяющая оценить предельные значения ошибок определения несущей частоты, при которых возможна их компенсация за счет расширения спектра помехи для поддержания требуемой эффективности радиоэлектронного подавления при одновременном обеспечении требований радиоэлектронной защиты своих радиоэлектронных средств в условиях минимального частотного разноса

Выполнен анализ влияния размера ресурсного блока (RB) сигнала OFDM на качество работы сетей 4G. Для режима цифрового обмена предложена методика и показатель эффективности, позволяющие учесть влияние размера RB на скорость обмена и вероятность перегрузок (GoS). Установлено, что дискретизация в два RB, применяемая при распределении ресурса в LTE, слишком велика. Это может приводить к потере производительности и росту GoS. В McWILL размер дискретизации распределения устанавливается с точностью до RB/8. Показано, что в этом случае потерь производительности не возникает

Исследуется уровень внеполосных и паразитных излучений передающих устройств типовых радиомодулей базовых станций (БС) сетей McWILL и LTE. Предложена усовершенствованная методика стендовых измерений, обеспечивающая точность измерений до уровней –95 дБн. Показано, что типовая аппаратура БС сетей LTE и McWILL реализует уровень внеполосного и паразитного излучений на 3–7 дБ ниже установленного Рекомендациями 3GPP

Отмечается негативный эффект для сетей широкополосной транкинговой связи от применения методики распределения спектра, построенной на базе одной частотной селекции. Рассмотрена технология частотно-территориально-углового разнесения для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) между сетями McWILL 1800 и LTE 1800. Предложена методика оценки роста сложности проектирования при требовании обеспечения ЭМС. Для сети McWILL 1800 она показала, что сложность возрастет не более чем в 1,5

Предложены многомерные созвездия квадратурных амплитудно-модулированных (КАМ) сигналов, каждый символ которых состоит из блока КАМ-символов, несущих один и тот же объем информации и которые составлены из символов различающихся одномерных созвездий более высокого порядка (в отличие от простой одномерной модуляции, где каждый КАМ-символ несет свою индивидуальную информацию). Синтезированы многомерные созвездия КАМ-сигналов на основе алгоритма оптимизации по критериям повышения энергетической и (или) спектральной эффективности систем передачи цифровой информации. Оценены характеристики помехоустойчивости предложенных сигналов на основе аналитических расчетов и имитационного моделирования. Получены соотношения, позволяющие рассматривать технологию FTN (Faster-than-Nyquist, передача со скоростью выше скорости Найквиста) как частный случай многомерных созвездий КАМ-сигналов. Показано, что полученные сигналы дают энергетический выигрыш по отношению к традиционным одномерным сигналам, в частности, обеспечивается работоспособность при меньших значениях отношения сигнал/шум, чем для сигналов двоичной фазовой манипуляции

Предложен способ формирования сложных композитных сигналов систем спутниковой радионавигации на основе линейного равновесного или неравновесного мультиплексирования компонент для обеспечения равномерности амплитудной огибающей результирующего сигнала. Это позволяет решить одну из основных проблем таких систем, связанную с низкой энергетической эффективностью усиления сигналов в спутниковом радиопередатчике из-за значительного пик-фактора излучаемого сигнала

Предложен эффективный алгоритм определения взаимной временной задержки распространения сигналов в спутниковых сверхширокополосных системах связи с ортогональным частотным мультиплексированием (OFDM). Алгоритм основан на модификации расчета взаимной функции неопределенности сигналов для компенсации эффекта Доплера. Прямое вычисление взаимной функции неопределенности сверхширокополосных сигналов не позволяет дать состоятельную оценку взаимной временной задержке вследствие влияния эффекта доплеровского расширения спектральной полосы. Представленный в работе алгоритм основан на разбиении принимаемых сигналов на отдельные узкополосные каналы и последующем вычислении взаимных функций неопределенности в этих каналах. Проведено сравнение работы алгоритма на OFDM-сигналах и сигналах с псевдослучайной скачкообразной перестройкой рабочей частоты

Настоящее пособие содержит теоритический материал и учебно-методические указания к лабораторным работам по курсу «Устройства приема и обработки сигналов». Пособие адресовано студентам старших курсов бакалавриата и магистрантам, обучающимся по направлениям «Радиотехника» и «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».

Пособие представляет собой сборник примеров и упражнений по курсу «Техническая электродинамика» и включает в себя краткие теоретические сведения.

Рассматриваются теоретические и практические аспекты самоподобных, фрактальных и мультифрактальных случайных процессов и разработанные на их основе мультифрактальные модели телекоммуникационного трафика. Приводится всесторонний анализ эффективности функционирования телекоммуникационных сетей в условиях мультифрактального характера трафика. Анализируются теоретические и практические аспекты мультифрактального анализа производительности глобальных и локальных сетей, спутниковых систем связи, систем подвижной связи, для различных инфокоммуникационных приложений: звуковых и видео сигналов, интернет-приложений и других информационных процессов. Все модели, задачи и решения показаны на множестве реальных примеров.

Дано систематизированное изложение результатов анализа и синтеза систем синхронизации непрерывного и дискретного характера. Используются несколько методов анализа: строгие методы на основе теории марковских процессов и цепей, приближенные методы усреднения и кумулянтов. Широко использованы численно-аналитические методы исследования. Синтез систем основан на теории оптимальной нелинейной фильтрации Стратоновича.

Рассмотрены методология и технология компьютерного проектирования и моделирования радиотехнических средств. Основное внимание уделено алгоритмическому и математическому обеспечению разработки электронных схем, а также оптимизации вычислительных процедур. Примеры работы алгоритмов иллюстрируются с помощью пакета учебных программ АНАЛИЗ.

Цифровое радиовещание (ЦРВ) – информационная технология, в основе которой представление и передача звукового сигнала в цифровой форме во всех звеньях вещательного тракта – от студии до мобильного приемника. В монографии в доступной форме анализируется понятие «услуга ЦРВ», излагаются базовые процедуры обработки звукового вещательного сигнала и основы технологии цифрового радиовещания, достаточно подробно рассказывается о перспективных системах Eureka 147/DAB и DRM. Рассматриваются основы проектирования систем и сетей ЦРВ, обсуждаются перспективы и некоторые проблемы внедрения цифровых технологий на сетях радиовещания России.

Анализируются основные характеристики сигналов и каналов звукового вещания. Рассмотрены базовые математические процедуры, используемые при цифровой обработке звуковых сигналов; способы представления и основные алгоритмы обработки сигнала в канале звукового вещания, включая анализ искажений сигнала на всех этапах его передачи. Значительное внимание уделено проблемам объективной оценки качества вещательного сигнала в системах, не нормируемых в рамках современного метрологического обеспечения.

Рассмотрены характеристики сигналов, используемых в радиовещании, принципы построения, структурные и принципиальные схемы радиоприемных трактов, а также методики измерения параметров и регулировки узлов.

Книга посвящена истории, современному состоянию и перспективам развития систем спутниковой связи, которая в настоящее время является неотъемлемой и непрерывно растущей частью мирового инфокоммуникационного пространства. В ней дано современное представление о теоретических основах спутниковой связи, а также об аппаратных комплексах – от полезной нагрузки космических аппаратов, до характеристик космодромов и средств выведения на орбиты искусственных спутников Земли. Рассмотрены крупнейшие отечественные и зарубежные системы спутниковой связи с использованием геостационарных и других орбит космических аппаратов. Особое внимание уделяется спутниковому телерадиовещанию и перспективным технологиям спутниковой связи. Благодаря тому, что книга содержит большое количество актуальных справочных материалов, она будет полезна зрелым инженерам, специалистам, студентам радиотехнических и телекоммуникационных факультетов учебных заведений, а также всем тем, кто впервые желает ознакомиться с проблемами спутниковой связи и вещания.

Систематизированы сведения, необходимые для теоретической и практической подготовки студентов по изучению современных методик ведения радиомониторинга радиочастотного спектра, которые необходимы для поиска, обнаружения, пеленгования излучений радиоэлектронных средств и перехвата сообщений, циркулирующих в радиоканалах и радиосетях, а также для анализа сигналов, определение типа и назначения. Пособие предназначено для обеспечения квалификационных требований, установленных федеральным государственным образовательным стандартом.

Рассмотрены методы и технологии радиодоступа для различных типов систем радиосвязи. Представлена обширная информация об основных характеристиках систем радиосвязи, стандартах и нормативной базе, в том числе о стандарте IEEE 802.22, используемом в сетях радиодоступа подвижной связи, технологиях MIMO, технологиях когнитивного радио, интеллектуальных системах радиосвязи, основных утвержденных стандартах и рекомендуемой практике ICAO. Рассмотрены вопросы построения оборудования радиодоступа. Даны практические методики расчета эффективности и структурные схемы для перспективных видов радиодоступа. Отдельное внимание уделено стандартам и технологиям радиодоступа в системах авиационной радиосвязи.

В компактной форме изложены вопросы построения инфокоммуникационных сетей, обеспечивающих высокоскоростную передачу данных. Представлены разделы, которые необходимы для понимания того как можно обеспечить передачу не только с высокой скоростью, но и с другими показателями, характеризующими качество предоставляемой услуги. Приведено описание протоколов различных уровней эталонной модели взаимодействия открытых систем, технологий транспортных сетей. Рассмотрены вопросы передачи данных в беспроводных сетях связи и современные подходы, обеспечивающие передачу больших массивов информации за приемлемые отрезки времени. Уделено внимание набирающей все большую популярность технологии программно-конфигурируемых сетей.

На основе критерия максимального правдоподобия (МП) синтезировано правило оценки взаимных помех поднесущих (ICI), порождаемых множеством доплеровских сдвигов. Предложен алгоритм работы эквалайзера, осуществляющего подавление ICI и коррекцию замираний. Моделирование работы эквалайзера показало возможность поднять верхний предел скоростей перемещения абонентов в 2-2,5 раза без потери качества обслуживания для сетей стандартов LTE и McWILL. Установлено, что сети стандарта McWILL в базовых рабочих диапазонах обладают в 3 раза более высоким верхним порогом допустимых скоростей движения, чем сети стандарта LTE

Проведен анализ состояния и потенциала развития наиболее информационно закрытого рынка профессиональной мобильной связи(PMR) и тесно связанного с ним рынка корпоративной мобильной связи. Сделан вывод о значительном потенциале рынка и в тоже время об отсутствии возможности его использования за счет эксплуатируемых в настоящее время технологий. Представлено решение технических и коммерческих проблем российских корпоративных и ведомственных пользователей в услугах PMR за счет развития стандарта McWiLL разработанного на базе TD-SCDMA и включенного в рекомендации МСЭ

Рассматривается современное состояние измерительных средств для экспериментального исследования радиотехнических характеристик больших антенн наземных комплексов управления в сантиметровом диапазоне волн. Приводятся структурные схемы и основные параметры разрабатываемых макетов модуляционных и корреляционных радиометров, а также экспериментальные результаты, полученные с их использованием

Статья посвящена анализу использования гражданскими потребителями глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Особое внимание уделено высокоточному позиционированию с использованием функциональных дополнений ГНСС и фазовых измерений. Приводятся обобщенные требования крупных российских компаний к высокоточной навигационной аппаратуре потребителя (НАП) ГНСС. Проведено сравнение навигационных приемников, способных выдавать «сырые» фазовые измерения. Отмечены основные тенденции в развитии современной НАП. Предложен концептуальный подход к разработке высокоточной отечественной НАП.

Рассматриваются возможности известных способов измерения характеристик больших наземных антенн в СВЧ-диапазоне. В дополнение к хорошо известному радиоастрономическому методу, обеспечивающему возможность измерения диаграммы направленности по мощности и коэффициенту усиления, рассматривается радиоголографический способ антенных измерений. Существенным преимуществом последнего является возможность восстановления распределения амплитуды и фазы поля в апертуре, позволяющая проводить целенаправленную дополнительную юстировку зеркальной системы антенны с целью повышения ее усиления. Подобная юстировка особенно актуальна для проводимых в настоящее время работ по модернизации крупных зеркальных антенн наземных комплексов управления и освоению на них более высоких частотных диапазонов. Обсуждаются разработанные для полноповоротных зеркальных антенн методики измерений по сигналам естественных внеземных радиоисточников, а также геостационарных ИСЗ. Приводятся экспериментальные результаты исследования диаграмм направленности и распределений поля в апертуре, полученные радиоастрономическим и радиоголографическим способами на крупнейших отечественных наземных полноповоротных антеннах с зеркалами от 25 до 70 м

With use of methods of the theory of a fi ltration of existential signals the algorithm of highprecision tracking of moving object according to the image of its secondary source of optical radiation (an engine torch) is synthesized. It is shown that due to introduction of procedure of an assessment of equivalent radius of the image of a torch of the engine the algorithm provides steady tracking coordinates of moving object with a mistake no more than two elements of permission

Третья часть курса "Теоретические основы радиотехники" знакомит читателя с методами исследования взаимодействия детерминированных и случайных сигналов с линейными и нелинейными радиотехническими цепями, устройствами и системами. Рассмотрены прохождение сигналов и шумов через частотно-избирательные цепи, принципы усиления, детектирования, параметрического усиления колебаний; цепи с обратной связью и автоколебательные системы (автогенераторы). Рассмотрены принципы фильтрации сигналов, в том числе - основы оптимальной фильтрации.

Во второй части курса «Теоретические основы радиотехники» излагаются основы теории радиотехнических сигналов. Здесь рассматриваются методы описания и изучения свойств различных сигналов на временной и частотной осях (во временной и частотной областях), корреляционный анализ детерминированных и случайных сигналов, теория модулированных сигналов, сигналов с ограниченным спектром и т.д.

Курс "Теоретические основы радиотехники" (ТОР) является базовой дисциплиной в процессе подготовки специалистов-радиоинженеров. Часть первая знакомит читателя с методами исследования широкого круга радиотехнических устройств (радиотехнических цепей) с помощью упрощенных методов, основанных на замене реальных устройств квазистационарной моделью, электромагнитные процессы в которой достаточно точно и просто описываются скалярными интегральными величинами - напряжениями и токами. При этом решаются две задачи: прямая (анализ) и обратная (синтез).

Рассмотрено прохождение детерминированных сигналов через линейные цепи с известными частотно-фазовыми характеристиками: дифференцирующие и интегрирующие, частотно-избирательные цепи, колебательные контуры, резонансные усилители. Приведены методы расчета случайных сигналов при прохождении частотно-избирательных цепей. Проведен анализ преобразования сигналов в нелинейных и параметрических цепях, таких как умножители частоты, модуляторы, детекторы и параметрические усилители. Рассмотрена работа автогенераторов и устойчивость их характеристик. Сформулированы принципы дискретной и цифровой обработки сигналов, законы построения цифровых фильтров. Освещена теория оптимальной линейной фильтрации, проведено сравнение помехоустойчивости систем с амплитудой и частотной модуляцией.

Изложены основы общей теории детерминированных сигналов с помощью динамического и геометрического методов представления сигналов. Показаны принципы использования ортогональных систем базисных функций. Обоснованы математические методы анализа сигналов - спектральный, корреляционный, операторный, суперпозиционный, классический. Рассмотрены свойства модулированных и случайных сигналов. Даны методы анализа детерминированных сигналов, преобразованных линейными стационарными системами.

Рассмотрены физические процессы и модели для описания законов излучения и приема сверхкоротких импульсов без несущей частоты. Такие сигналы широко применяются в радиоголографии, радиотомографии, геолокации, акустике и связи. Рассмотрены законы электромагнетизма, формы представления квазигармонических и импульсных сигналов на временной и частотной шкалах представления сигналов. Выбраны и обоснованы физические и математические модели систем связи с импульсными сигналами, схемы замещения и ее составляющие. Рассмотрены переходные процессы в частотно-избирательных цепях и микроволновых структурах, приведены экспериментальные данные по скин-эффекту и экранированию импульсных сигналов. Особое внимание уделено импульсным характеристикам линейных и апертурных антенн в режиме передачи и приема, законам межсимвольной и деструктивной интерференции.