Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 94

Постійне посилання зібрання

https://ela.kpi.ua/handle/123456789/65632

Переглянути

Перегляд Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 94 за Назва

Зараз показуємо 1 - 8 з 8
  • Ескіз
    ДокументВідкритий доступ
    Controlled Brewster effect in the scattering of electromagnetic waves on pseudo-rotating lattices of dielectric resonators
    (КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Trubin, O. O.
    Various conditions for the occurrence of anomalous scattering, in which most of the power is emitted by the lattice only in the direction of propagation of the incident wave, are analyzed. An analytical model for the scattering of plane electromagnetic waves on arrays of pseudo-rotating dielectric resonators (DRs) of cylindrical and rectangular shape is developed. New analytical relations are derived for the functions that determine the coupling between the field of a plane wave and the main types of magnetic oscillations of the rotated DR. The angles between the axis of the DR and the directions of propagation of plane waves, at which the coupling between the DR and the incident wave reaches extreme values, are studied. The conditions of non-resonant scattering and scattering with the absence of a reflected petal, known as the Brewster effect, were established. The general relations between the angles of inclination of DRs, polarization and the angles of incidence of waves on lattices, which lead to special cases of scattering, were found. There is a similarity between non-resonant scattering and the known Malyuzhynets effect, which describes the passage of waves through lattices of other types. Scattering models for lattices of rotated cylindrical and rectangular DRs were built. The difference between the classical Brewster effect and the petal-free cases of scattering on lattices built on the basis of the use of pseudo-rotating DRs was noted. In particular, it’s shown that, unlike other methods of realizing metasurfaces of this class, cases of scattering without petals on lattices of pseudorotating resonators are possible when the angles of incidence are changed in a wider band. The obtained theoretical results allow us to propose a new class of devices built on the basis of the use of pseudo-rotating DRs, to significantly reduce the calculation time and to optimize complex multi-resonator structures. New types of lattices built on pseudo-rotating DRs can be used to design a wide class of antennas, as well as multiplexing devices in terahertz, infrared, and optical wavelength range communication systems.
  • Ескіз
    ДокументВідкритий доступ
    Energy detector of stochastic signals in noise uncertainty
    (КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Buhaiov, M. V.
    Wide use of software-defined radio has led to a significant sophistication of electronic environment. This is mainly due to ability of generation signals of almost any shape. To detect signals with an unknown dynamic frequency-time structure, it is advisable to use advanced energy detector algorithms. The purpose of this article is to automate processes of stochastic signals detection and time parameters estimation under the conditions of unknown frequency-time structure of signals and noise power. The essence of proposed method is to detect and track temporal energy changes averaged over L samples of received signal in selected frequency channel. Threshold value for a given probability of false alarm is calculated using current estimates of signal power. This threshold is dynamic and is refined only in time intervals free from the signals. In those time windows where energy exceeds threshold, a decision is made about the presence of a signal. An algorithm for detecting stochastic signals is proposed. If a signal is present at the initial moment of time, proposed algorithm can detect only its end by a sharp decrease of signal energy. After that, new noise level is estimated and threshold value is refined. Detection curves of proposed algorithm are obtained. It is shown that when number of samples L is increased by an order, the gain in signal-to-noise ratio in signal detection is about 4 dB. The maximum value of correct detection probability of a pulse signal is achieved with the same pulse duration and the length of the integration interval. Compared to method of signal smoothing with moving average window, proposed method has less computational complexity, simplifies the search for signal time boundaries, and gives smaller errors in signal duration estimates. Recommendations for the implementation of developed algorithm are formulated.
  • Ескіз
    ДокументВідкритий доступ
    Investigation of fundus images for detection of diabetic retinopathy stage using deep learning
    (КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Basarab, M. R.; Ivanko, K. O.
    The study is dedicated to the investigation of diabetic retinopathy images by digital processing methods and further pathological outcome levels classification. The application of image processing methods to the problem of diabetic retinopathy (DR) analysis is considered in the paper. In order to investigate the possibilities of machine learning for the problem of classification of retinal images, the dataset of retinal images, which represent 5 classes: absence of DR, moderate, mild, proliferate stages, and severe DR, was used in this work. The aim of this study is to identify and compare the different image processing methods used for diabetic retinopathy detection, as well as to choose the classification method that provides the highest accuracy in the identification of the human retina condition. The convolutional neural networks with tuned parameters such as EfficientNet and ResNet were applied to determine the best classification models for computerized disease screening. The accuracy and losses of the different models were determined and compared. Based on this, a combination of image preprocessing steps and neural network models, which provide the highest accuracy of diabetic retinopathy condition recognition, reaching 91.4% for the task of recognition of 5 classes (absence of DR and 4 stages of DR) is proposed. Intermediate stages in the development of diabetic retinopathy are the most difficult to distinguish: the best model showed 85.2% of correctly defined cases of moderate stage of diabetic retinopathy and 83% of correctly defined cases of mild stage. Overall, this article highlights the significance of artificial intelligence (AI) and deep learning in the detection and classification of diabetic retinopathy. It underscores the need for improved screening methods, especially in underserved areas, and emphasizes the potential of these technologies in preserving vision, reducing healthcare professionals’ workload, and promoting widespread adoption in clinical practice. The article also acknowledges the challenges associated with image variability and the potential impact on AI model performance, calling for further research and improvement in image quality and consistency.
  • Ескіз
    ДокументВідкритий доступ
    Mathematical modeling the electrical impedance of the piezoceramic disk oscillating in a wide frequency range (Part 1. Low frequencies)
    (КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Bazilo, C. V.; Trembovetska, R. V.; Usyk, L. M.; Faure, E. V.; Chorniy, A. M.
    The article presents the results of mathematical modeling and analysis of the electrical impedance of a piezoceramic disk that undergoes oscillations at low frequencies, i.e., when the length of the elastic wave significantly (by an order of magnitude or more) exceeds the radial size of the disk. Thus, the proposed mathematical model of disk-shaped ceramic elements of piezoelectric transducers, which are an important component of modern communication devices, environmental sensors, precision equipment, medical devices, etc. A key characteristic of the mathematical model described in the article is its ability to determine analytical dependencies that allow estimating such fundamental electrical properties of the piezoceramic disk element as electrical impedance and quasi-static electrical capacitance, thereby significantly simplifying the calculation of such an element already at the design stage. The static dielectric permittivity of a piezoceramic disk vibrating at low frequencies has been investigated. The calculated value of this parameter, based on the physical constants’ characteristic of the piezoceramic of the PZT (lead zirconate titanate) type, is 1.844 times higher compared to the high-frequency (dynamic) dielectric permittivity. It has been found that in the low-frequency range, when the mechanical stresses in the vibrating piezoceramic disk approach zero and the direct piezoelectric effect is almost negligible, the electrical impedance of such a disk can be described as the reactive resistance of a capacitor with electrical capacitance equivalent to the quasi-stationary capacitance of the disk. This is confirmed by a high degree of convergence between theoretical data and experimental results, with discrepancies not exceeding 6%. The results obtained in the article can be valuable for scientific research in the fields of precision instrument engineering and radio equipment manufacturing. Additionally, they have practical applications in the development and production of high-tech equipment.
  • Ескіз
    ДокументВідкритий доступ
    Дослiдження алгоритму Fletcher та розробка VHDL-моделi пристрою хешування
    (КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Гедеон, Г. О.; Гапак, О. М.; Тютюнникова, Г. С.; Гедеон, Т. С.; Марiна, К. I.
    Актуальнiсть апаратного моделювання алгоритму Fletcher пов’язана з його широким використанням для контролю автентичностi документiв i зображень, передачi даних мiж складовими рiзноманiтних систем, а також з перевагами, якi надає апаратна реалiзацiя над програмною. У порiвняннi з програмним пiдходом, апаратне моделювання дозволяє пiдвищити ефективнiсть обробки даних завдяки оптимiзацiї обчислень на апаратному рiвнi. Це призводить до значного зниження часу виконання операцiй, що є критичним у великих системах обробки i передачi iнформацiї, тому виникає необхiднiсть у детальному вивченнi характеристик цього алгоритму. У статтi представлено етапи розробки пристрою хешування iнформацiї на основi алгоритму Fletcher -64 у середовищi Active-HDL. Для реалiзацiї моделi використано мову опису апаратури VHDL. Проведено тестування роботи пристрою, розглянуто його особливостi проєктування. Наведено опис iнтерфейсної частини пристрою iз зазначенням розмiру шин даних, опис архiтектури об’єкта, а також показано моделювання роботи розробленої VHDL-моделi Fletcher -64. VHDL-модель Fletcher -64 обробляє iнформацiю 32-бiтними блоками за один такт. Значення хеш-суми зберiгається у шинi OUT_DATA у hex форматi. Проведено порiвняльну характеристику Fletcher з алгоритмом Adler-32. Визначено, що Fletcher -32 i Fletcher -64 забезпечують краще перемiшування бiтiв, тодi як Fletcher -16 – поступається Adler-32 у виявленнi помилок та перемiшуваннi бiтiв. Визначено, що використання Fletcher -32 для контролю цiлiсностi даних є бiльш ефективним порiвняно з алгоритмом Adler-32 завдяки кращому виявленню помилок. Проведено оцiнку доцiльностi використання рiзних версiй Fletcher для вхiдних повiдомлень змiнної довжини iз врахуванням особливостей алфавiту. У результатi проведеної роботи визначено шляхи подальших дослiджень, що спрямованi на пошук колiзiй для алгоритмiв Fletcher, Adler, CRC; визначено допустимi сфери використання Fletcher i Adler-32.
  • Ескіз
    ДокументВідкритий доступ
    Пiдвищення добротностi двошлейфного резонатора
    (КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Нелiн. Є. А.; Непочатих, Ю. В.
    Розглянуто пiдвищення добротностi двошлейфного резонатора. Бiльш висока добротнiсть забезпечує полiпшення конструктивних i електричних параметрiв пристроїв на основi резонатора. Традицiйний шлейф двошлейфного резонатора — односекцiйний, утворений вiдрiзком лiнiї передачi. Оскiльки добротнiсть прямо пропорцiйна крутостi частотної залежностi реактивної провiдностi резонатора, iнше конструктивне рiшення шлейфа має забезпечувати бiльш високу крутiсть частотної залежностi його реактивної провiдностi. Проаналiзовано умови порiвняння реактивних характеристик шлейфiв. Показано, що за заданого рiвня вiдгуку в смугах подавлення амплiтудно-частотної характеристики (АЧХ) резонатора у шлейфiв, реактивнi характеристики яких порiвнюються, мають бути однаковi ємностi в областi низьких частот. Наведено частотнi залежностi реактивної провiдностi розiмкнутих дво- та односекцiйного шлейфiв. Двосекцiйний шлейф складається з двох вiдрiзкiв лiнiї передачi з рiзними параметрами. Крутiсть залежностi для двосекцiйного шлейфа вища, що дає змогу пiдвищити добротнiсть резонатора. Пiдвищення крутостi зростає з частотою i зi збiльшенням вiдношення довжин одно- та двосекцiйного шлейфiв та досягає 23%. Наведено АЧХ резонаторiв з розiмкнутими дво- та односекцiйними шлейфами за заданих параметрiв АЧХ. Резонатор з двосекцiйними шлейфами має на 15% бiльшу добротнiсть i вдвiчi меншу довжину. Розглянуто резонатор з розiмкнутим двосекцiйним i короткозамкнутим односекцiйним шлейфами. В АЧХ такого резонатора немає вiдгукiв на нульовiй та подвоєнiй частотах, але гiрша крутiсть з боку нижнiх частот i лише один нуль. Довжина резонатора в 1,8 раза менша проти резонатора з розiмкнутими шлейфами. Наведено конструктивнi та електричнi параметри розглянутих варiантiв двошлейфного резонатора. Запропоноване рiшення пiдвищення добротностi можна використати в резонаторах рiзної конструктивної реалiзацiї (мiкросмужкової, коаксiальної та iн.). Розвитком представленого дослiдження є розгляд формування смугової характеристики такими резонаторами.
  • Ескіз
    ДокументВідкритий доступ
    Пристрiй для оперативної оцiнки акустичних характеристик примiщення
    (КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Козерук, С. О.; Дворник, О. О.
    Акустична якiсть примiщень суттєво впливає на комфортнiсть умов проживання, роботи, проведення навчальних занять, лекцiй та вiдпочинку. Майже 20% громадян ЄС (близько 80 млн. людей) страждають вiд рiвня шуму вище за 65 дБА (такий рiвень шуму вважається неприпустимим). Ще 170 мiльйонiв людей проживає у, так званих, «сiрих» зонах (рiвнi шуму 55-65 дБА). Причому, вiдчувається суттєвий дискомфорт протягом доби. В результатi виникає, так звана, «шумова хвороба». Вiд небезпечного рiвня шуму захищають нацiональнi закони (розробленi на основi мiжнародних стандартiв), якi за допомогою санiтарно-гiгiєнiчних норм регламентують допустимi рiвнi шумiв. Оцiнку рiвня шуму в примiщеннi проводять по розрахованим еквiвалентним рiвням звукового тиску в третьоктавних смугах частот, вимiряним за допомогою шумомiра в рiзних точках примiщення. Процес вимiрювань займає багато часу. Для покращення ефективностi вимiрювань потрiбнi новi технiчнi рiшення. В роботi запропоновано пристрiй для дослiдження акустичних характеристик примiщень, в основу функцiонування якого покладено метод синтезу керованої просторової кореляцiйної характеристики, який дозволяє оцiнювати кутовий розподiл рiвня звуку, виявляти огороджуючi конструктивнi елементи з малим рiвнем звукоiзоляцiї, локалiзувати ефективнi вiдбивачi звуку та оцiнювати їх вклад в реверберацiйний процес. Апробацiя макету пристрою показала можливiсть визначення каналiв проникнення звуку через вiкна та дверi. Встановлена кореляцiя у часi мiж процесом реверберацiї та енергетичним вкладом окремих вiдбивачiв i локалiзовано їх розташування. Це дає змогу, в подальшому, аналiзуючи вплив раннiх вiдбиттiв на сприйняття мови, оцiнити розбiрливiсть мови та якiсть звукових програм. Результати теоретичних i експериментальних дослiджень проаналiзованi, iлюстрованi i добре узгоджуються.
  • Ескіз
    ДокументВідкритий доступ
    Технологiя ковзного кодування нерiвномiрних дiагональних послiдовностей в двовимiрному спектральному просторi трансформанти
    (КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Бараннiк, В. В.; Шульгiн, С. С.; Бабенко, Ю. М.; Онищенко, Р. С.; Ревва, К. В.; Белiкова, Т. В.; Iгнатьєв, О. О.
    Обґрунтованi вимоги до якiсних характеристик дистанцiйної форми вiдеовзаємодiї. До них вiдносяться такi: повнота та цiлiснiсть вiдеоiнформацiї; своєчаснiсть доставки вiдеоiнформацiї, що визначається часом затримки доставки iнформацiї. Сюди входять часовi витрати на обробку та передачу iнфокомунiкацiйними мережами. На основi всебiчного аналiзу показано, що в процесi забезпечення вказаних вимог виникає суперечнiсть. Вона зумовлена, з одного боку, потребою у збiльшеннi рiвня пропускної здатностi iнфокомунiкацiйних мереж. Цьому спонукає потужне зростання iнформацiйної iнтенсивностi вiдеопотоку та складнiсть його обробки, аналiзу. Навпаки, з iншого боку, для дистанцiйної форми iнформацiйної взаємодiї притаманне використання бездротових iнфокомунiкацiйних технологiй на базi мобiльних платформ аерокосмiчного та наземного базування. Означенi технологiї мають недостатнi можливостi щодо швидкiсних характеристик по передаванню iнформацiї. Звiдси пiдвищення якостi надання вiдеоiнформацiйних сервiсiв з використанням мобiльного сегменту iнфокомунiкацiйної мережi в кризових умовах є актуальною науково-прикладною проблемою. Показано, що локалiзацiя дисбалансу мiж темпами зростання iнформацiйного навантаження на iнфокомунiкацiйнi мережi та їх пропускної здатностi досягається використанням стандартизованих технологiй кодування та форматування вiдеоданих. В той же час стандартизованi технологiї мають вразливостi. Це стосується залежностi рiвня зменшення бiтової iнтенсивностi вiд кiлькостi психовiзуальної надмiрностi, яка скорочується в процесi кодування. Ґрунтовно доводиться, що усунення означеної вразливостi досягається шляхом вдосконалювання стандартизованих платформ. Для цього пропонується розробляти методи кодування, якi дозволяють зменшити бiтовий об’єм вiдеокадрiв без втрати їх цiлiсностi. Отже мета дослiджень статтi полягає у розробцi технологiї зменшення бiтової iнтенсивностi динамiчного потоку вiдеокадрiв на основi кодування їх сегментiв в двовимiрному спектральному просторi. Вiдповiдно до чого обґрунтовується концепцiя щодо iнтерпретацiї трансформанти на основi встановлення наявностi комбiнаторної конфiгурацiї, яка зумовлена її структурно-топологiчними та психовiзуальними особливостями. Показано потенцiйнi переваги врахування комбiнаторної конфiгурацiї трансформанти на основi її переформатування за нерiвномiрно-дiагональною структурою. Розроблено технологiю ковзного усiчено-позицiйного кодування нерiвномiрних дiагональних послiдовностей в двовимiрному спектральному просторi трансформанти. Застосування створеної технологiї в процесi кодування трансформованих вiдеосегментiв для послiдовностi вiдеокадрiв дозволяє зменшити їх бiтовий об’єм в середньому на 15–30%.