Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 86
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Mathematical Modelling of Rod-Type Piezo-Electric Transducers for Acoustoelectronic Devices(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Bazilo, C. V; Bondarenko, M. O.; Khlivnyi, V. V.; Tomenko, M. H.; Tomenko, V. I.The work is devoted to the peculiarities of the construction and study of mathematical models of rodtype piezoelectric transducers, which are widely used in various acoustoelectronic devices (hydroacoustic means of target detection, ultrasonic non-destructive testing, medical diagnostics, etc.). In contrast to the existing mathematical models of piezoelectric transducers (based on amplitude-phase dependences, resonant piezoelectric transducers, equivalent circuits, etc.), the proposed mathematical model makes it possible to establish a dependence, which is a mathematical description of the acoustic coupling that exists in a solid piezoceramic rod between wave fields on its various areas. An algorithm for calculating a mathematical model of rod-type piezoelectric transducers is presented and based on the determination of the transformation ratio in the case of the inverse piezoelectric effect. Analytical dependencies, which make it possible to determine the electrical impedance and the amplitude value of the potential in the electrical circuit of the piezoelectric transducer, are obtained. It is shown that these dependencies underlie the expression for determining the transformation ratio, which is a mathematical model of a rod piezoelectric transducer. At the same time, the principle of operation of such a transducer provides for the use of longitudinal vibrations in a prismatic rod. The results of the mathematical modelling are presented on the example of a rod transducer with a square cross-section made of piezoelectric ceramics of the PZT type (plumbum zirconate titanate). The performed comparisons of the calculated and experimentally obtained values of the frequency dependence of the modulus of the transformation ratio of the piezoceramic transducer showed a high convergence between them (the discrepancy between the results of mathematical modelling and the experimentally obtained data for the same value of the operating frequency does not exceed 8.5%).Документ Відкритий доступ Pозрахунок ймовiрностi виявлення радiосигналiв у залежностi вiд технiчних характеристик засобу радiомонiторингу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Слюсарчук, О. О.У сучасному свiтi розподiл радiочастотного ресурсу жорстко контролюється державними органами країн для якiсної роботи рiзних систем радiозв’язку, радiолокацiї та радiонавiгацiї, якi працюють в iнтересах рiзних служб. Завдяки сучасним радiозасобам можливо забезпечити зв’язок, незалежно вiд географiчного розташування кореспондентiв. Пiд час налаштування нових систем радiозв’язку, пошуку нових джерел радiовипромiнювань, здiйснення контролю за радiовипромiнюючими засобами досить часто постає питання розрахунку ймовiрностi виявлення певного радiосигналу iснуючим складом апаратури, яка має визначенi технiчнi характеристики. Метою запропонованої статтi є розрахунок ймовiрностi виявлення радiосигналiв у залежностi вiд технiчних характеристик засобу радiомонiторингу при веденнi пошуку, при умовi, що частота роботи радiосигналу знаходиться в межах дiапазону пошуку та енергетичнi параметри сигналу є достатнiми для його виявлення. У статтi проаналiзованi iснуючi пiдходи до визначення ймовiрностi виявлення радiосигналiв у радiомережах (радiонапрямках) при визначених частотно-часових характеристиках радiоприймальних пристроїв. Крiм того запропоновано науково-методичний апарат, який доцiльно використовувати пiд час планування виконання завдань пошуку нових джерел радiовипромiнювань. В результатi проведення дослiджень, було встановлено залежнiсть ймовiрностi виявлення радiосигналiв вiд частотно-часових характеристик радiоприймального пристрою. Крiм того у статтi наведенi графiки залежностi ймовiрностi виявлення радiосигналiв вiд часових характеристик радiоприймального пристрою, якi побудованi вiдповiдно до запропонованого науково-методичного апарату та за допомогою програмного забезпечення ”Mathcad 14.0”, а також визначенi шляхи пiдвищення ймовiрностi виявлення радiосигналiв. Зокрема, для пiдвищення ймовiрностi виявлення радiосигналiв необхiдно зменшувати дiапазон пошуку частот та часовi характеристики технiчних процесiв радiоприймального пристрою. Крiм того доцiльно розглядати можливiсть збiльшення часу пошуку сигналу та смуги пропускання радiоприймального пристрою. Науково-методичний апарат, який описаний в статтi, може бути використаний пiд час дослiдження апрiорних результатiв пошуку нових джерел радiовипромiнювань визначеним складом апаратури з певними технiчними характеристиками.Документ Відкритий доступ Демодуляцiя енергетично прихованих лiнiйно-частотно-модульованих сигналiв(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Стейскал, А. Б.; Ковтун, С. О.; Войтко, В. В.; Огарок, А. П.У статтi проведено аналiз дiаграми невизначеностi прямокутного лiнiйно-частотно-модульованого радiоiмпульсу. Виявлено характернi унiкальнi ознаки i особливостi перерiзу дiаграми невизначеностi. Запропоновано пiдхiд до демодуляцiї прийнятого енергетично прихованого лiнiйно-частотномодульованого сигналу на основi використання властивостей дiаграми невизначеностi елементарного радiоiмпульсу. Обґрунтовано можливiсть його демодуляцiї. Для реалiзацiї поставленої задачi запропоновано нове використання вiдомої схеми кореляцiйного приймача розрiзнення двох сигналiв з випадковими початковими фазами. Для чого визначено та розраховано параметри налаштування схеми кореляцiйного приймача (значень неузгодженостi за часом та частотою), за яких можливо однозначно приймати рiшення про прийнятий двiйковий символ у процесi демодуляцiї лiнiйночастотно-модульованого сигналу на основi отриманого значення вихiдного сигналу корелятора. Проаналiзовано залежностi вихiдного вiдношення сигнал/шум приймача вiд параметрiв лiнiйно-частотномодульованого сигналу. З урахуванням граничних значень параметрiв цих сигналiв при використаннi їх системами зв’язку оцiнено дiапазони бiтового iнтервалу та девiацiї частоти, якi потенцiйно можуть бути на входi приймального тракту. Проведено iмiтацiйне моделювання процедури демоделювання за допомогою програмних пакетiв Matlab R2016a та MathCAD 14. Результати моделювання пiдтверджують здатнiсть запропонованого алгоритму демодулювати лiнiйно-частотно-модульований сигнал у вхiднiй сумiшi при малих вiдношеннях сигнал/шум. У ходi аналiзу кiлькiсної мiри завадостiйкостi запропонованого приймача зроблено висновок про добру узгодженiсть результатiв моделювання з розрахунками. Спосiб демодуляцiї енергетично прихованого лiнiйно-частотно-модульованого сигналу, що пропонується, може бути впроваджений на вже iснуючих засобах радiомонiторингу або використаний при розробленнi нових засобiв, що працюватимуть з широкосмуговими сигналами.Документ Відкритий доступ Дослiдження дисперсiйних характеристик прямокутного хвилеводу iз гофрованою нижньою стiнкою методом зв’язаних хвиль(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Сидорчук, О. Л.; Манойлов, В. П.; Каращук, Н. М.; Парфенюк, В. Г.Представлено дослiдження дисперсiйних характеристик прямокутного хвилеводу iз гофрованою нижньою стiнкою методом зв’язаних хвиль. Прямокутнi та круглi хвилеводи iз гофрованими стiнками зазвичай використовуються у надвисокочастотному дiапазонi в якостi: смугових фiльтрiв i фiльтрiв нижнiх частот; опромiнювачiв багатодiапазонних дзеркальних антен супутникового зв’язку; в радiолокацiйних датчиках W-дiапазону для виявлення та створення карт космiчного смiття та iн. Визначення сталої поширення у прямокутному хвилеводi iз гофрованою нижньою стiнкою методом зв’язаних хвиль проведено шляхом перетворення однорiдного диференцiального рiвняння з неоднорiдними граничними умовами в неоднорiдне диференцiальне рiвняння з однорiдними граничними умовами. Електромагнiтне поле в чарунках гофри прямокутного хвилеводу iз гофрованою нижньою стiнкою знаходиться через векторний потенцiал, який залежить вiд радiальної координати. Функцiя змiни електромагнiтного поля вздовж радiальної координати визначається шляхом розв’язку рiвняння Бесселя. Вектор напруженостi магнiтного поля та амплiтуди складових напруженостей магнiтного поля в поперечному перетинi прямокутного хвилеводу i тангенцiальна до поверхнi чарунки складова напруженостi електричного поля знайденi через векторний потенцiал. Розрахована тангенцiальна складова напруженостi електричного поля вздовж вузьких стiнок прямокутного хвилеводу. Введено еквiвалентний магнiтний поверхневий струм вздовж широких та вузьких стiнок прямокутного хвилеводу. Для регулярного прямокутного хвилеводу iз магнiтними струмами на його стiнках розв’язки рiвнянь, якi задовiльняють умовам ортогональностi, для визначення амплiтуд електромагнiтних полiв у додатньому та вiд’ємному напрямках вздовж осi регулярного прямокутного хвилеводу надають поправку до сталої поширення хвилi i-го типу k′j. Представленi графiки розрахункових та експериментальних залежностей сталої поширення k′j вiд вiдношення λ/a (λ – довжина хвилi,м) для хвиль типiв квазi H10,H20 i H01 у прямокутному хвилеводi WR-112 iз розмiрами поперечного перетину (a × b)мм = (28,5×12,64)мм iз гофрованою нижньою стiнкою за фiксованих вiдносних розмiрiв глибини чарунок – t, вiдстанi мiж гофрами – s i ширини нижньої основи трапецiї, яка утворена поперечним перетином гофри D – δ = t/a , u = s/a та p = D/a . Залежностi сталої поширення k′j вiд вiдношення λ/a для хвилi типу квазi H10 дослiджено в дiапазонi частот вiд 5,2 ГГц до 7,1 ГГц, для хвилi типу квазi H20 – вiд 10,5 ГГц до 11,8 ГГц, для хвилi типу квазi H01 – вiд 11,7 ГГц до 18,1 ГГц. Дисперсiйнi характеристики хвиль типiв квазi H10, H20 та H01 прямокутного хвилеводу iз гофрованою нижньою стiнкою зi зменшенням вiдносної глибини гофри δ наближаються до дисперсiйних характеристик типiв хвиль регулярного прямокутного хвилеводу та у випадку границi (δ → 0), спiвпадають iз ними. Похибка розрахункових даних вiдносно експериментальних складає близько 5%, що пiдтверджує придатнiсть для практичних розрахункiв запропонованого методу навiть у першому наближеннi. Запропонована методика може бути доцiльною для вибору того наближення, яке забезпечує необхiдну на практицi точнiсть розрахунку за мiнiмального об’єму обчислень. Достовiрнiсть та обґрунтованiсть отриманих результатiв забезпечується збiжнiстю результатiв розрахунку за граничних умов iз вiдомими результатами та збiжнiстю отриманих формул за одиницями вимiрювання.Документ Відкритий доступ Rotations of Cylindrical Dielectric Resonators in a Rectangular Waveguide(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Trubin, A. A.The coupling coefficients of cylindrical dielectric resonators with a regular rectangular waveguide under the condition their axes rotation are calculated. The dependences of the coupling coefficients on the angles of rotation and transverse coordinates of the resonator in the case of excitation of the main magnetic types of natural oscillations in them are considered. The dependence of the coupling value on the angles of rotation at the points of circular polarization of the fundamental wave of a rectangular waveguide is shown. The condition for the angle of rotation of the axis of the resonator, determined by the dimensions of the cross section of the waveguide and the frequency of the main type of natural oscillations, is also established, when fulfilled, the coupling coefficient becomes constant in the transverse plane of symmetry of the waveguide. New analytical expressions are derived for the mutual coupling coefficients of identical cylindrical dielectric resonators when their axes rotate relative to a rectangular waveguide. The dependences of the mutual coupling coefficients on the angles of rotation and coordinates of the resonators are investigated. Conditions are found under which the mutual coupling coefficients of two cylindrical resonators are independent of their transverse coordinate in the plane of symmetry of the waveguide. The reasons for the change in the sign of the coupling coefficients of the resonators during their rotation are discussed. The effect of the emergence of coupling extrema for different relative orientations of dielectric resonators is noted. In particular cases of parallelism of the resonator axes of one of the coordinate axes of the waveguide, the analytical expressions found in the work coincide with those obtained earlier. The obtained analytical results make it possible to construct analytical models of bandpass and notch filters, significantly reduce the computation time and optimize complex multi-cavity structures of microwave and optical communication systems.Документ Відкритий доступ Синтез хвилеводно-планарних фiльтрiв на резонаторах зi ступiнчастою змiною iмпедансу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Омеляненко, М. Ю.; Романенко, Т. В.; Жук, С. Я.В роботi представленi результати розробки хвилеводно-планарних фiльтрiв на неоднорiдних резонаторах, запропонованих авторами нещодавно. Ретельно дослiджена природа характерного для цих фiльтрiв полюса характеристики загасання, який суттєво покращує вибiрковi властивостi у смузi частот загородження. Виявленi фактори, якi впливають на частоту зазначеного полюса. В роботi викладена запропонована методика прямого синтезу фiльтра, що дозволяє отримати розмiри елементiв топологiї якi, в гiршому випадку, потребують лише незначних змiн в процедурi їх оптимiзацiї. Детально дослiджений вплив втрат на характеристики фiльтра, для чого вимiряно добротнiсть його резонаторiв у восьмимiлiметровому дiапазонi довжин хвиль. Згiдно з розрахунками був виготовлений i дослiджений чотирьохрезонаторний фiльтр з центральною частотою f0 =30ГГц i смугою частот пропускання f =2ГГц. Вимiрянi характеристики фiльтра задовiльно збiгаються з результатами симуляцiї його характеристики. При цьому втрати в смузi частот пропускання не перевищують 1дБ – величину, яка лише на 0,4/0,5дБ перевищує втрати аналогiчного фiльтра на однорiдних резонаторах. В цiлому, отриманi в роботi результати показують, що цей новий клас хвилеводно-планарних фiльтрiв з успiхом може замiнити вiдомi фiльтри хвилевiдно-планарної конструкцiї в тих випадках, коли необхiдно суттєво (до 30%) зменшити їх розмiри i покращити селективнi властивостi шляхом значного розширення смуги частот загородження i збiльшення внесеного в нiй загасання.Документ Відкритий доступ Волноводный поляризатор для радиолокационных и спутниковых систем(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Булашенко, А. В.; Пильтяй, С. И.; Калиниченко, Е. И.; Забегалов, И. В.Представлены результаты разработки нового поляризатора для спутниковых телекоммуникационных и радиолокационных систем, которые используют поляризационную обработку сигналов. Антенны таких систем позволяют работать на одной или двух ортогональных круговых поляризациях одновременно. Антенны, использующие круговую поляризацию, обеспечивают ряд преимуществ радиотехническим системам, в состав которых они входят. Для круговой поляризации уровень принимаемого сигнала является постоянным и независимым от ориентации антенны. Кроме того, для передающей и приемной антенн отсутствует необходимость четкой ориентации по углу в плоскости, перпендикулярной направлению радиолинии. Разработанный в статье поляризатор предназначен для применения в спутниковых телекоммуникационных и радарных системах и позволяет улучшить общие характеристики радиотехнической системы. Устройство создано на основе квадратного волновода с четырьмя штырями и одной диафрагмой и работает в диапазоне частот от 11.7ГГц до 12.5ГГц. В работе была создана математическая модель волноводного поляризатора и построены его электромагнитные характеристики. Среди этих характеристик были исследованы дифференциальный фазовый сдвиг, коэффициент стоячей волны по напряжению, коэффициент эллиптичности, кроссполяризационная развязка. Для проверки правильности модели, полученные характеристики математической модели было сравнено с результатами моделирования устройства с помощью метода конечных элементов и метода конечных разностей. Созданная математическая модель дает возможность эффективно анализировать характеристики поляризатора при изменении конструктивных параметров. К этим параметрам относятся размер стенки квадратного волновода, высоты диафрагм и штырей, расстояние между ними, толщина диафрагм и штырей. Было получено оптимальные размеры элементов конструкции поляризатора, которые обеспечивают эффективные поляризационные характеристики и его согласование.