Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 85
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Перегляд Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 85 за Назва
Зараз показуємо 1 - 9 з 9
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Features of Low-Intensity Energy Balance in the Process of Physiotherapeutic Application of Mixtures of Natural Materials(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Yanenko, О. P.; Peregudov, S. М.; Shevchenko, К. L.; Golovchanska, О. D.The authors investigated the features of energy balance that provide the process of using natural materials in physiotherapeutic thermal procedures. Substances such as ozokerite, paraffin, naphthalene, muds and their combinations are widely used in physiotherapy, so it is important not only to know the parameters of the heat exchange, but also the distribution of other types of energy that can affect the effectiveness of treatment. The authors theoretically substantiated and experimentally proved that microwave component is presented in the radiation spectrum of the ozokerite applicator. The level of radiation in the millimeter range of the applicator with a size of 10×10 cm is compared with the level of low-intensity signals of technical devices for millimeter therapy. The dynamic change of the radiation level of the microwave component during the cooling of the applicator from the maximum temperature of 50∘С to the temperature of the human body surface was investigated. It was revealed that the sign of the radiation of the millimeter component in relation to the human body changes. This results in the formation of positive and negative low-intensity flows of microwave radiation. The frequency ranges of these flows and their level were investigated. It has been found that changing the percentage of paraffin in ozokerite can affect the level and range of negative microwave flows. The results of previous studies by the authors, which substantiate the positive effect of negative flows, including ozokerite-paraffin therapy, in inflammatory processes with ”excess energy” and other diseases, are adduced. The microwave electromagnetic radiation studied by the authors is a concomitant factor during the relevant physiotherapeutic procedures, in particular heat treatment. However, this factor can significantly affect the functional state of the human body, so it must be taken into account during physiotherapy procedures.Документ Відкритий доступ Method for Blink Detection in Single Channel of Invasive Electromyogram Signal(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Bobrov, A. L.; Borysenko, O. M.; Popov, A. O.Problem statement. Facial nerve damage is the cranial nervous system disorder often leading to facial muscle paralysis, which might be effectively restored using functional electrical stimulation of the fully or partially denervated circular muscle of the eye to achieve muscle contraction to close the eyelids. To control the invasive stimulation system, the automated detection of the blink event in the intact eye is used as a trigger. To achieve this, the new approach to single channel invasive electromyogram (EMG) signal analysis is proposed. Materials and Methods. The combined time-spectral approach to blink detection consists of the two stages, starting from the thresholding of filtered EMG signals in the sliding window, which is followed by comparing the total spectral power in the Fourier domain to minimum and maximum thresholds. If both conditions are met, the EMG in the current window is considered to contain the blink event. In the experiment, the EMG data recorded from the one male adult healthy volunteer is used, the signal contained an acceptable amount of artefacts and was recognized as reflecting the usual EMG. The true positive rate (TPR), positive predictive value (PPV), False Discovery Rate (FDR), and False Negative Rate (FNR) is used as a performance metrics. Results. In the result of applying the proposed blink detection algorithm with 500 ms duration of the time window and 100 ms overlap, the following performance metrics are obtained: TPR=93%, PPV=63%, FDR=7%, FNR=37%. Impact. Acceptable true positive rate of blink detection suggests the method is promising for wider applications in the clinical settings and might be incorporated in the prototypes of implanted systems for facial muscle paralysis restoration using functional electrical stimulation for further development.Документ Відкритий доступ Solving the Inverse Problem of Relationship Between Action Potentials and Field Potentials in Cardiac Cells(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Ivanushkina, N. G.; Ivanko, K. O.; Shpotak, M. O.; Prokopenko, Y. V.Multiple electrode array (MEA) systems are the instrument platforms being used for cardiac extracellular electrophysiology investigation. Key applications of MEA technology are disease modeling and screening of drug effects. To solve these problems the efforts of many scientists are directed to signal processing and analysis of field potentials (FP) measured with MEA systems. However, it should be noted the complexity of interpretation of MEA information in non-invasive field potentials measurements of cardiac cells compared to invasive action potential (AP) recordings obtained using patch clamp technology. This study is devoted to the mathematical determination of the relationship between the signals of the electrical activity of cardiomyocytes: internal AP and external FP. Derivation of equations for transfer functions between AP and FP is based on field theory. This article provides a solution to the inverse problems of the relationship between AP and FP. Numerical experiments demonstrate the results of the inverse transformation of simulated field potentials signals. To denoise the potentials of the extracellular field of cardiomyocytes, the method combining wavelet transform and processing in eigensubspaces of cardiac cycles is used. The proposed method, based on transfer functions, can be used to determine AP parameters and expand the capabilities of data analysis in MEA systems for diagnosing heart disease and assessing cardiac toxicity during drug development.Документ Відкритий доступ Spectrum Smoothing Method for OFDM Signals Detection in Frequency Selective Channel(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Buhaiov, M. V.Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology has become widespread in civil and military radio systems, especially in channels with frequency selective fading. Due to the large number of OFDM signal schemes, an urgent task for modern radio monitoring systems is development of methods and algorithms for detecting such signals that will be stable in the uncertainty of OFDM signal structure and electromagnetic environment. At the stage of detection, the characteristic feature of OFDM signal is presence of frequency channels in its spectrum envelope. In this research, an algorithm for detecting an OFDM signal in the frequency domain and for estimating the number of frequency channels and duration of the interval of orthogonality was developed. To make a decision whether signal is present in realization of the normalized to the energy spectrum, its variation was used. This approach avoids estimating noise power. In case of signal samples detecting spectrum is double-smoothed using moving average. This provides better smoothing than with a single long window. Thereafter, double thresholding is performed. The second threshold is calculated using samples that have not exceeded the first threshold. Samples that have exceeded the second threshold are considered signal. Next, a search is made for occupied frequencies with a given bandwidth. The samples located in this band are re-smoothed and give spectrum trend, which is used as a threshold to determine the boundaries of frequency channels. OFDM signal is considered detected if equidistant frequency channels were found. After that, duration of the interval of orthogonality is calculated. The proposed method requires a slight complication of the spectral analysis procedure based on the fast Fourier transform. Proposed method can be used for improving broadband radio monitoring systems and provide practically simultaneously implementation procedure of OFDM signal detection-recognition.Документ Відкритий доступ The Experimental Study of the Cerium Dioxide Silicon Interface of MIS Structures(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Korolevych, L. M.; Borisov, A. V.; Voronko, A. O.The article is devoted to the actual task of studying a dielectric, which is an alternative to silicon dioxide in metal-insulator-semiconductor (MIS) structures. In metal-silicon dioxide-silicon structures, upon going to nanosize, the thickness of the dielectric film decreases so much that it becomes tunnel-transparent and its breakdown voltage decreases. These phenomena can be eliminated by replacing silicon dioxide with a dielectric with a higher dielectric constant. These dielectrics primarily include oxides of transition and rareearth metals. The parameters and characteristics of the MIS structure are determined by various factors, but the properties of the dielectric and the dielectric-semiconductor interface play a special role. In previous works of the authors, it was theoretically proved that cerium dioxide from a number of candidate dielectrics should have the best quality of the interface with silicon. This work is devoted to a study aimed at determining the flat-band voltage and capacitance of MIS structures and at assessing the quality of the cerium dioxidesilicon interface. The study is carried out by the method of capacitance-voltage characteristics. For this, the high-frequency capacitance-voltage characteristics of the aluminum – cerium dioxide – silicon structures were measured at different temperatures. The capacity of the space charge region (SCR) in the enrichment and weak inversion modes of the near-surface layer of a semiconductoris considered. It is shown that the dependence of this capacitance in the (–2) degree on the voltage at the metal electrode c−s2(VG) is linear. The intersection of this line with the abscissa axis makes it possible to determine the flat-band voltage. The slope tangent of this linear dependence makes it possible to determine the energy density of the charge at the dielectric–semiconductor interface. It is shown that the charge density at the cerium dioxide – silicon interface corresponds to the minimum values of the charge density at the silicon dioxide – silicon interface. The absence of a shift in the capacitance-voltage characteristics of the structures under study with a change in temperature indicates the stability of the charge at the cerium dioxide - silicon interface.Документ Відкритий доступ Використання функцiй Уолша для пiдвищення енергетичної прихованостi цифрової радiолiнiї(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Андреєв, О. В.; Дубина, О. Ф.; Нiкiтчук, Т. М.; Ципоренко, В. В.Для передачi аналогових сигналiв по каналах радiозв’язку у районах зi складним рельєфом мiсцевостi широко використовується короткохвильовий та ультракороткохвильовий дiапазони. При цьому бiльшiсть засобiв радiозв’язку використовують частотну модуляцiю передавача при обмеженiй смузi частот. Такi сигнали мають достатньо високу спектральну щiльнiсть потужностi, що дає змогу виявляти i перехоплювати повiдомлення, якi передаються. У сучасних телекомунiкацiйних системах при передачi даних по радiоканалу НВЧ дiапазону широко використовуються сигнали, ширина спектру яких перевищує смугу частот, що необхiдна для передачi даних iз визначеною швидкiстю. Це забезпечує багатоканальну передачу цифрових даних на однiй несучiй в НВЧ дiапазонi з необхiдними показниками якостi. В умовах iснуючих обмежень на потужнiсть передавача, необхiдна дальнiсть радiолiнiї забезпечується шляхом адаптивної змiни як тривалостi передавання, так i параметрiв модуляцiї радiосигналу. Однак, тривалiсть передачi у реальному часi цифрового сигналу мови iз визначеною шириною спектру не може перевищувати значення перiоду дискретизацiї сигналу. У статтi запропонований варiант використання функцiй Уолша для розширення спектру сигналу цифрової радiолiнiї в умовах обмежень як на потужнiсть, так i на тривалiсть випромiнення радiосигналу. Проведена оцiнка умов виявлення випромiнювання передавача широкосмугової цифрової радiолiнiї засобами частотного монiторингу.Документ Відкритий доступ Двополюсна схема заміщення електричного кола постійного струму з залежними джерелами напруги еквівалентна за потужністю(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Артеменко, М.Ю; Петров, Д.О.; Кутафiн, Ю.В.Вiдомий понад столiття принцип еквiвалентного джерела, сформульований у виглядi теорем Тевенена та Нортона, нещодавно був удосконалений I. Барбi уведенням вимоги енергетичної еквiвалентностi первинного кола та його двополюсної схеми замiщення. Проаналiзовано особливостi та недолiки iснуючих двополюсних схем замiщення електричного кола постiйного струму (ЕКПС), еквiвалентних первинному колу за потужнiстю, та сформульована мета роботи: втiлення нового енергетичного змiсту принципу еквiвалентного джерела для класу ЕКПС, що мiстять як незалежнi, так i залежнi джерела напруги й резистори, шляхом розроблення нової двополюсної схеми замiщення та дослiдження умов узгодження ї ї навантаження для досягнення максимального ККД. Запропонована перша в цьому класi ЕКПС чотирьохелементна двополюсна схема замiщення, яка вiдрiзняється вiд схемного еквiвалента Барбi наявнiстю джерела струму, керованого струмом навантаження, вихiднi затискачi якого приєднанi до джерела напруги еквiвалентного генератора. Вiдомi формули розрахунку параметрiв елементiв двополюсних схемних еквiвалентiв Тевенена та Нортона були доповненi новими аналiтичними залежностями параметра залежного джерела струму вiд векторних i матричних коефiцiєнтiв макромоделi первинного кола в базисi контурних струмiв та експериментальних даних дослiдiв розриву й замикання вихiдних полюсiв. Також встановленi новi аналiтичнi спiввiдношення для розрахункiв узгодженого опору навантаження та величини максимального ККД нової двополюсної схеми замiщення. Достовiрнiсть результатiв дослiдження пiдтверджена еквiвалентнiстю отриманих формул вiдомим спiввiдношенням, справедливим для iншого класу ЕКПС, та вiртуальними експериментами з дослiдження ват-вольтних характеристик i максимiзацiї ККД первинного кола. Отриманi результати можуть бути використанi для енергетичної оптимiзацiї ЕКПС, пiдсилювальнi та перетворювальнi елементи яких працюють в лiнiйному режимi роботи, що моделюються залежними джерелами напруги.Документ Відкритий доступ Емпiричнi моделi залежностi електричних параметрiв компонентiв iнтегральних мiкросхем вiд зовнiшнього тиску(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Зилевiч, М. О.; Кучернюк, П. В.Одним з факторiв, що впливають на електричнi характеристики i параметри iнтегральних мiкросхем, є зовнiшнiй тиск, який найчастiше виникає в результатi процесiв розшарування в корпусi мiкросхеми. Пiд дiєю тиску ширина забороненої зони напiвпровiдника змiнюється, що призводить до змiни електричних параметрiв активних i пасивних компонентiв iнтегральних мiкросхем (IМС). Сучаснi моделi залежностi ширини забороненої зони вiд тиску дуже спрощенi, не забезпечують точностi моделювання в широкому дiапазонi значень тиску, що не дозволяє розробити адекватнi математичнi моделi напiвпровiдникових компонентiв для подальшого вивчення впливу тиску на електричнi характеристики i параметри IМС. Для побудови бiльш точної математичної моделi залежностi ширини забороненої зони кремнiю вiд зовнiшнього тиску було експериментально дослiджено вплив тиску на електричнi параметри iнтегрального резистора, дiода та бiполярного транзистора, якi є компонентами спецiалiзованої IМС. Вибiр пасивних i активних компонентiв для експериментальних дослiджень дозволив виключити вплив особливостей технологiчних процесiв виготовлення i отримати бiльш достовiрнi данi для подальшої побудови апроксимацiйної моделi. Дослiдження проводилися в дiапазонi тискiв вiд 0 до 25 ГПа. Вимiри проводилися на спецiально сконструйованому вимiрювальному стендi. Стенд дозволяє проводити високоточнi вимiрювання опору iнтегральних резисторiв, ВАХ-дiодiв i транзисторiв пiд дiєю регульованого тиску, що прикладається до поверхнi пасивного або активного компонента, реалiзованого на кристалi IМС. Похибка вимiрювання цього стенду визначається похибкою мультиметра i становить ±0,001В за напругою i ±0,0001А за струму. Датчик зусилля вносить похибку в ±0,025Н. Отримано вирази для визначення значення ширини забороненої зони через експериментальнi значення опору резистора i струму через дiод при нульовому тиску i певнiй величинi тиску, що дозволило побудувати емпiричну модель залежностi ширини забороненої зони кремнiю вiд тиску. Показано, що класична лiнiйна модель не вiдображає реального нелiнiйного характеру такої залежностi. Запропоновано уточнюючий нелiнiйний коефiцiєнт i проведена серiя обчислювальних експериментiв для вибору оптимального методу апроксимацiї експериментальних даних. В обчислювальному експериментi були дослiдженi такi методи апроксимацiї, як степеневий, логарифмiчний, гiперболiчний i експонентний. Всi розрахунки проводилися з використанням MATLAB R2016a. Для пiдвищення точностi апроксимацiї в розрахунках використовувалося 25 експериментальних точок. Найменша вiдносна похибка апроксимацiї отримана для гiперболiчної апроксимацiї. В рамках гiперболiчного наближення побудована емпiрична модель залежностi ширини забороненої зони кремнiю вiд зовнiшнього тиску, похибка якої не перевищує 2% в дiапазонi тискiв вiд 0 до 25 ГПа. На основi запропонованої емпiричної моделi залежностi ширини забороненої зони кремнiю вiд тиску побудованi емпiричнi моделi вiдповiдних залежностей опору iнтегрального резистора i струму через iнтегральний дiод. Запропоновано корегуючi коефiцiєнти, якi дозволили знизити вiдносну похибку моделi для опору до 11%, для струму до 25%. Отримана точнiсть моделей дозволяє використовувати їх для подальших дослiджень впливу тиску на електричнi характеристики IМС.Документ Відкритий доступ Комп’ютерно-iнтегрований метод виявлення об’єктiв поляризацiйним тепловiзором(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Колобродов, В. Г.; Микитенко, В. I.; Пiнчук, Б. Ю.; Сокол, Б. В.; Тягур, В. М.Дослiджено спрощену математичну модель перетворення i аналiзу iнфрачервоного випромiнювання фоно-цiльової обстановки рiзного ступеня поляризацiї в тепловiзорах. Розглядається монохроматичне випромiнювання, яке мiстить природню та лiнiйно поляризовану компоненти. Модель поляризованого оптичного сигналу є адитивною. Стан поляризацiї об’єктiв описується параметрами вектора Стокса. Розглянуто принципи формування поляризацiйних зображень та їх аналiзу з використанням обертових поляризатора i фазової пластинки. На виходi оптичної системи встановлено матричний приймач випромiнювання. Вiн перетворює двовимiрний розподiл iнтенсивностi випромiнювання в електричний вiдеосигнал. Таке поєднання поляриметричного та вiдео каналiв утворює поляризацiйний тепловiзор, який сформував нову перспективну нiшу технiчних засобiв дистанцiйного зондування. Запропоновано алгоритм обробки сигналiв в поляризацiйних тепловiзорах за умови того, що у випромiнюваннi цiлi лiнiйно поляризована компонента є бiльш вираженою, нiж у випромiнюваннi фону. На етапi аналiзу поляризацiї сумарного сигналу, що надходить вiд фоно-цiльової обстановки, визначається напрям переважної поляризацiї всього зображення. У випадку спостереження малорозмiрних цiлей вiн спiвпадає з напрямом поляризацiї фону. За рахунок вирiзання оптичними засобами вказаної поляризацiйної компоненти сигналу iз загальної сумiшi, велика частина фонового зображення усувається, а повнiстю поляризована компонента випромiнювання цiлi залишається значною мiрою збереженою. Контраст кiнцевого зображення цiлi на фонi суттєво зростає, збiльшується ймовiрнiсть правильного виявлення цiлi.