Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 91
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Реставрацiя зображень методом super-resolution з використанням згорткових нейронних мереж(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Недзельський, О. Ю.; Лащевська, Н. О.Головна мета методу супер роздiльної здатностi (super-resolution) полягає у створеннi зображення бiльш високої роздiльної здатностi з зображень нижчої роздiльної здатностi. Зображення високої роздiльної здатностi забезпечують високу щiльнiсть пiкселiв, отже, бiльше деталей на вихiдному зображенi. Необхiднiсть високої роздiльної здатностi широко поширена у методах комп’ютерного зору, в програмах для розпiзнавання образiв або звичайного аналiзу зображень. Проте зображення високої роздiльної здатностi не завжди є доступними. Це пов’язано з тим, що процеси перетворення та методи для обробки вимагають надпотужних процесiв, тому i обладнання для отримання зображень високої роздiльної здатностi виявляється дорогим. Цi проблеми можуть бути подоланi за допомогою алгоритмiв обробки зображень, якi є вiдносно недорогими, що призвело до появи концепцiї надрозв’язання. Це дає перевагу, тому що може коштувати дешевше, а iснуючi системи вiзуалiзацiї з низькою роздiльною здатнiстю є достатньо доступними. Висока роздiльна здатнiсть має велике значення у медичнiй вiзуалiзацiї для дiагностики. Багато програм вимагають масштабування конкретної областi зображення, при цьому висока роздiльна здатнiсть стає необхiдною, наприклад, для спостереження, кримiналiстики та супутникової вiзуалiзацiї. Наведений в роботi метод з використанням згорткової нейронної мережi для вiдтворення зображень супер роздiльної здатностi напряму виконує перетворення з низького зображення на зображення подiбне до оригiналу. Щоб прискорити час виходу, запропонований метод виконує бiльшiсть обчислювальних операцiй у просторi з низьким дозволом та при цьому зменшення дискретизацiї не призводить до втрати iнформацiї. Головна задача роботи нейронної мережi полягає в реконструкцiї спотвореного зображення та пошуку iдеальної функцiї вiдтворення, по якiй, власне, нейронна мережа простої структури створює якiснi зображення з кращими показниками, таким як роздiльна здатнiсть, спiввiдношення сигнал/шум, меншi часовi витрати на вiдновлення зображення. Пiд час експеременту було визначено алгоритм, по якому запропонована нейронна мережа може реконструювати будь-яке зображення, з рiзними видами спотворень. Метод super-resolution був реалiзований з використанням мови програмування python 3.6 та програмних модулiв для згорткових нейронних мереж tensorflow та tensorlayer. Графiчнi даннi спiввiдношення сигнал/шум, структурної подiбностi та графiки втрат були отриманнi за допомогою модулю tensorboardX.Документ Відкритий доступ Pадiацiйна стiйкiсть тестових npn транзисторiв IC з дiелектричною iзоляцiєю, виготовлених на кремнiї, iзовалентно легованому германiєм (SiGe)(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Биткiн, С. В.; Критська, Т. В.Cклалася суперечлива оцiнка можливостi застосування германiя (Ge) для пiдвищення радiацiйної стiйкостi однорiдно легованого iзовалентною домiшкою кремнiю (Si). У рядi публiкацiй показано, що iснує лише обмежений вплив легування германiєм на радiацiйну стiйкiсть pn-структури при високоенергетичному електронному опромiненнi. Одночасно, спостерiгається помiтне покращення радiацiйної стiйкостi npnp-структур, виготовлених на SiGe, при γ-опромiненнi. З метою зняття протирiччя, проведене порiвняння радiацiйної деградацiї β тестових бiполярних транзисторних npn-структур iнтегральних схем (IС), виготовлених за однаковою технологiєю, «кремнiй з дiелектричною iзоляцiєю», на iзовалентно легованому германiєм кремнiї, SiGe, з рiзним вмiстом Ge, NGe =1,2·1019 ...1,2·1020 см−3. Коефiцiєнт статичного посилення β вимiряний до та пiсля опромiнення α-частинками. Опромiнення не корпусованих npn-структур α-частинками з енергiєю 4,5МеВ, проведене у спецiально спроектованiй та виготовленiй лабораторнiй установцi з використанням радiоiзотопних джерел; експериментально дослiджено npn-структури з двома товщинами бази, 0,25 i 0,35мкм. Залежнiсть, що апроксимує експериментальнi данi β(Φα) – рiвняння, що описує змiну коефiцiєнта посилення транзисторної npn-структури при α-опромiненнi, отримана з використанням програми OriginPRO. Результати для npn-структур с товщиною бази 0,25мкм показують сильну нелiнiйну залежнiсть рiвнянь β(Φα) вiд NGe. Деградацiя коефiцiєнта посилення контрольних транзисторiв, виготовлених за стандартною технологiєю (NGe =0), описується S-образною залежнiстю. Опромiнення npn-структур, сформованих на пластинах SiGe з рiзним рiвнем легування iзовалентною домiшкою призводить до повної змiни характеру залежностi. Для Φα ≤ 1011 см−2 характер змiни β практично однаковий для структур, виготовлених на пластинах з NGe =0 та NGe =2,5·1019 см−3, а також NGe =1,2·1019 см−3 та NGe =1,2·1020 см−3. При збiльшеннi Φα ≥ 1011 см−2 спостерiгається прискорена деградацiя коефiцiєнта посилення npnструктур, виготовлених на пластинах NGe =2,5 · 1019 см−3. Цей рiвень легування кремнiю германiєм не прийнятний з погляду пiдвищення радiацiйної стiйкостi Si. При Φα ≤ 1014 см−2 радiацiйна стiйкiсть npn-структур, виготовлених на пластинах SiGe з NGe = 1,2 · 1019 см−3 приблизно в два рази нижче, нiж у контрольних структур з NGe =0. Для транзисторiв з товщиною бази 0,35мкм вiдсутнiй ефект змiни характеру деградацiї β(Φα). Спостерiгається залежнiсть, шо пiдтверджує можливiсть уповiльнення радiацiйної деградацiї значення коефiцiєнта пiдсилення npn-структур, виготовлених на SiGe. Пiдвищення радiацiйної стiйкостi в 2...3 рази для тестових транзисторiв, виготовлених на пластинах SiGe, легованих NGe = 7,5 · 1019 см−3, спостерiгається в широкому дiапазонi доз α-опромiнення, 1011 ≤ Φα ≤ 1014 см−2.Документ Відкритий доступ Метод та алгоритм обробки електроенцефалографiчних сигналiв у комп’ютерних медичних дiагностичних системах для виявлення психоемоцiйних показникiв людини(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Хвостiвський, М. О.; Панькiв, I. М.; Фуч, О. В.; Хвостiвська, Л. В.; Бойко, Р. Р.; Дунець, В. Л.; Карташов, В. В.Розроблено метод та алгоритм обробки електроенцефалографiчних сигналiв при психоемоцiйному навантаженнi для пiдвищення iнформативностi комп’ютерних медичних дiагностичних систем з метою виявлення часових переходiв мiж рiзними психоемоцiйними станами у людей. Метод та алгоритм обробки електроенцефалографiчних сигналiв базується на математичнiй моделi у виглядi перiодично корельованого випадкового процесу та синфазному методi обробки без урахування взаємозв’язку мiж кореляцiйними компонентами як психоемоцiйними показниками людини. Така модель та метод забезпечують виявлення появи змiн у часовiй структурi електроенцефалографiчного сигналу за даними змiни перiодичної складової у виглядi усереднених кореляцiйних компонент отриманих в межах часо-зсувних вiкон, якi кiлькiсно вiдображають психоемоцiйнi змiни у людини при стресових ситуацiях. Встановлено, що в перiод фонового впливу спостерiгається поступове зниження рiвня потужностi усереднених кореляцiйних компонент електроенцефалографiчного сигналу, в перiод негативного впливу спостерiгається прирiст потужностi та в перiод вiдновлення вiдбувається зменшення потужностi компонент по вiдношенню до двох попереднiх впливiв. Розроблено програмне забезпечення на основi синфазного методу для обробки електроенцефалографiчних сигналiв при психоемоцiйному навантаженнi в програмному середовищi Matlab.Документ Відкритий доступ Формування кардiоiнтервалограм за фотоплетизмографiчними реалiзацiями периферичних пульсових сигналiв(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Гусєва, О. В.; Мосiйчук, В. С.; Шарпан, О. Б.Розглянуто особливостi i можливостi реалiзацiї кардiосистем варiабельностi серцевого ритму (ВСР), заснованих на реєстрацiї периферичних фотоплетизмографiчних пульсових сигналiв, якi простiше i зручнiше реєструвати, нiж сигнали електрокардiограми. Зазначено про можливостi оцiнки функцiонального стану з використанням як тривалих, так i коротких реалiзацiй пульсових сигналiв без втрати точностi визначення дiагностичної значимостi статистичних та спектральних параметрiв ВСР. Показано про доцiльнiсть оцiнки варiабельностi серцевого ритму не лише за параметрами одного пульсового сигналу, зареєстрованого в певнiй точцi тiла, а й за параметрами кiлькох таких сигналiв, зареєстрованих в рiзних точках тiла людини, наприклад на кiнцiвках, з оцiнкою вiдмiнностей варiабельностi серцевого ритму вiдносно сагiтальної площини. Виконано дослiдження з визначення тривалостi кардiоiнтервалiв для пар пульсових сигналiв, одночасно знятих iз двох точок тiла людини – на верхнiх кiнцiвках вiдносно сагiтальної площини. Оцiнено точностi отримання кардiоiнтервалограм на основi формування тривалостей кардiоцiклiв за трьома характерними контурними точками пульсових iмпульсiв – за максимумом i мiнiмумом переднього фронту та максимумом його крутизни. Запропоновано спосiб формування рiзницевих часових рядiв, що являють собою запiзнення мiж рiзними характерними точками кожного сигналу окремо i мiж однойменними характерними точками двох сигналiв. Показано реальну можливiсть використання рiзницевих рядiв для оцiнки ВСР через те, що такi ряди можуть виявитися бiльш чутливими до незначних змiн стану серцево-судинної системи. Наведено результати експерименту з обробки пар ультракоротких пульсових фотоплетизмографiчних сигналiв тривалiстю 60±10с., що вимiрянi одночасно з пальцiв лiвої та правої руки випробуваної особи. Експремент можна розглядати як початкову реакцiю процесу релаксацiї тонусу пiсля дiї тестового впливу.Документ Відкритий доступ Адаптивне оцiнювання параметрiв руху малорозмiрного БПЛА за даними вiдеокамери i FMCW-далекомiру(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Жук, С. Я.; Соколов, К. А.На сьогоднiшнiй день розвиток технологiй побудови малорозмiрних БПЛА (МБПЛА) призвiв до широкого їх використання в рiзних галузях господарства, а також для задоволення потреб комерцiйних i приватних споживачiв. Разом цим широкий доступ до даної технологiї i її розповсюдження також породжує новий клас загроз. Це обумовлює необхiднiсть у розробцi засобiв спостереження, що виявляють та супроводжують МБПЛА у просторi. Комбiнована система спостереження, що включає вiдеокамеру та FMCW-далекомiр здатна визначати координати мiсцеположення МБПЛА в просторi. Сучаснi МБПЛА вiдносяться до iнтенсивно маневруючих цiлей, якi спроможнi здiйснювати iнтенсивнi маневри, зависати i не рухатись у просторi. Це вимагає використання при розробцi алгоритмiв траєкторної обробки адекватних методiв оцiнювання параметрiв руху МБПЛА, якi враховують його можливi маневри. Для опису руху МБПЛА в прямокутнiй мiсцевiй системi координат використано стохастичну динамiчну систему з випадковою структурою в дискретному часi, яка враховує три основнi види руху: зависання, майже рiвномiрний рух, рух з маневром. Отримано рiвняння вимiрювання в прямокутнiй мiсцевiй системi координат комбiнованої системи спостереження за МБПЛА, що включає вiдеокамеру i FMCW-далекомiр. Для синтезу алгоритму адаптивного оцiнювання параметрiв руху МБПЛА використано математичний апарат змiшаних маркiвських процесiв в дискретному часi, який дозволяє отримати рекурентнi алгоритми оцiнювання. В розробленому алгоритмi обчислюються перший та другий моменти умовних апостерiорних щiльностей ймовiрностi параметрiв руху МБПЛА, а також екстрапольованi та апостерiорнi ймовiрностi рiзних типiв його руху. При цьому вiн забезпечує полiгаусiвську апроксимацiю безумовної апостерiорної щiльнiсть ймовiрностi параметрiв руху МБПЛА при переходi на наступний крок оцiнювання. Адаптивний фiльтр є багатоканальним i вiдноситься до класу пристроїв iз зворотними зв’язками мiж каналами. Аналiз розробленого алгоритму адаптивного оцiнювання параметрiв руху МБПЛА за даними вiдеокамери i FMCW-далекомiру проведено шляхом статистичного моделювання.Документ Відкритий доступ Mathematical Modelling of Disk Piezoelectric Transducers for Acoustoelectronic Devices(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Bazilo, C. V.; Bondarenko, M. O.; Usyk, L. M.; Faure, E. V.; Kovalenko, Yu. I.This study has presented an algorithm for assembling, solving, and analyzing the results obtained by mathematical modeling of the disc piezoelectric transducers, which are widely used in hydroacoustics, microelectronics, microcircuit engineering (for example, as components of receiving antennas of hydroacoustic communication devices). The models developed in this study enable us to establish dependencies, which represent a mathematical description of the electroacoustic connection between the wave fields in different sections of the disc piezoelectric transducers. Analytical dependences obtained by mathematical modelling make it possible to establish the electrical impedance and quality factor together with the amplitude values of the electric charge and current on the electroded surfaces of the piezoelectric disk, subject to the inverse piezoelectric effect conditions. A complete calculation of the problem of harmonic radial oscillations of disc piezoelectric transducers allowed the authors to significantly expand the list of physical and mechanical parameters of the piezoelectric material, which had been previously determined experimentally. The research has revealed the dependence of the change in electrical impedance on the values of the electromechanical coupling coefficient, the wave number of elastic oscillations, and the Voigt indices. The study has also determined a high agreement between the electric impedance modules of discs made of lead zirconate titanate PZT piezoelectric ceramics with and without the piezoelectric effect (the difference between the impedance values in these cases did not exceed 18%).Документ Відкритий доступ Розв’язок рiвняння електромагнiтного поля, розсiяного розкривом рупорного випромiнювача, методом перевалу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Сидорчук, О. Л.; Соболенко, С. О.; Ковальчук, В. В.; Марищук, Л. М.У складi антенних систем сучасних радiоелектронних засобiв зв’язку, радiолокацiї, телебачення тощо широко застосовують рупорнi випромiнювачi. Перевагою рупорiв є простота їх конструкцiї та високi технiчнi характеристики. Проте є i певнi недолiки. Для їх оцiнювання та можливого усунення пiд час проєктування нових антенних систем зазвичай проводять електродинамiчний розрахунок електромагнiтного поля, розсiяного вiд рупорного випромiнювача, з урахуванням усiх причин розсiювання для його зменшення. Використання вiдомих методiв розрахунку зумовлюють появу алгоритмiв у незамкненiй формi, що зазвичай не мають точного розвязання. У тих небагатьох випадках, коли вiдомий їх чiткий розв’язок, вони мають досить складний вигляд i навiть за допомогою сучасних програмних пакетiв обчислювальних засобiв не дозволяють з’ясувати фiзичну сутнiсть або причину закономiрностей такого процесу. У цьому разi широко застосовують наближенi асимптотичнi методи. З’ясовано, що для розв’язання крайових задач визначення електромагнiтного поля, розсiяного вiд рупорного випромiнювача, доцiльно скористатися методом перевалу. У статтi детально розглянуто цей метод на прикладi рiвняння електромагнiтного поля, розсiяного розкривом рупорного випромiнювача, як однiєї з причин дифракцiї на рупорi з метою її зменшення. Дослiдження складається з двох завдань: детального розгляду методу перевалу для розв’язку iнтегрального подання рiвняння електромагнiтного поля; визначення поля, розсiяного розкривом рупорного випромiнювача. У задачi розглядається один iз випадкiв довiльного падiння плоскої хвилi, а саме коли вона поляризована нормально до площини падiння, тобто площина поляризацiї хвилi та площина падiння взаємоперпендикулярнi. Проведено моделювання промiжних результатiв для основної хвилi H01 типу та хвиль вищих типiв H02, H03, H04, що є визначальними у кiнцевих виразах. Отримано вираз для розсiяного розкривом рупора поля за нормальної поляризацiї падаючої хвилi до площини її падiння пiсля взяття iнтегралiв методом перевалу. На вiдмiну вiд складних сучасних програмних продуктiв таке рiшення дозволить проаналiзувати фiзичнi процеси, якi вiдбуваються пiд час вiдбиття електромагнiтного поля розкривом рупорного випромiнювача. Як приклад розглянуто розсiяне поле у двох площинах. За такими простими виразами, можна легко побудувати дiаграми розсiяного поля в програмi Маthcad. Для цього, у подальшому, необхiдно врахувати «паразитнi» хвилi, викликанi нерегулярнiстю рупора вздовж поздовжньої осi.Документ Відкритий доступ Ефективне поєднання лiнiй передачi у хвилеводно-планарних НВЧ системах мiлiметрового дiапазону довжин хвиль(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Омеляненко, М. Ю.; Романенко, Т. В.; Турєєва, О. В.Значнi втрати в мiкросмужкових лiнiях iз полiмерними пiдкладинками сьогоднi не дають можливостi реалiзувати необхiднi характеристики цiлого ряду функцiональних пристроїв у мiлiметровому дiапазонi довжин хвиль. Це призводить до того, що складна НВЧ система в цьому дiапазонi будується на рiзних лiнiях передачi – мiкросмужковiй та тих, загасання в яких значно менше. Характерно, що цю групу складають не тiльки лiнiї передачi, що виготовляються методами iнтегральної технологiї (хвилеводно-щiлинна, хвилеводно-копланарна, зважена смужкова, тощо), а й сам прямокутний хвилевiд, втрати в коротких вiдрiзках якого дуже малi. У зв’язку зi сказаним сама гiбридно-iнтегральна технологiя обертається гiбридно-iнтегральною хвилеводно-планарною, а реалiзацiя ефективних зв’язкiв мiж рiзними лiнiями передачi стає критично важливою. При цьому особлива роль вiдводиться переходам мiж прямокутним хвилеводом i планарними лiнiями, якi, незважаючи на величезну вiдмiннiсть у локалiзацiї полiв цих хвилеведучих структур, повиннi забезпечувати широку смугу частот узгодження та якомога меншi об’єми. Ця стаття присвячена створенню ефективних зв’язкiв мiж рiзними лiнiями передачi, що використовуються у гiбридно-iнтегральних хвилеводно-планарних системах. Основну увагу придiлено розробцi переходiв на рiзнi iнтегральнi лiнiї передачi з прямокутного хвилеводу. Розглянуто iснуючi та запропонованi новi конструкцiї таких переходiв, якi при довжинi (0.2 -0.3)λ0 мають смугу прийнятного узгодження, порiвнянну з досяжною у значних за розмiрами переходах з параметрами, що плавно змiнюються. Запропоновано використовувати розробленi переходи для компактних з’єднань хвилеводiв зi складною взаємною орiєнтацiєю. Отриманi результати перевiрено експериментально.Документ Відкритий доступ Scattering of Plane Electromagnetic Waves by Lattices of Spherical Dielectric Resonators with Degenerate Lower Types of Natural Oscillations(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Trubin, A. A.The problem of scattering of plane electromagnetic waves on lattices of spherical dielectric resonators (DRs) with low magnetic oscillations is considered. The results of theoretical calculations of complex coefficients of mutual coupling of spherical dielectric resonators in open space for cases of excitation of degenerate types of oscillations are presented. The expressions found coincide with those obtained earlier for the special case of oscillations of resonators excited along or perpendicular to the line connecting their centers. The main regularities of the change in the coupling coefficients with variations in the coordinates of the resonators in the transverse plane are considered. Analytical expressions for c-functions are found for the field of fundamental magnetic oscillations of a resonator and a plane wave in open space. On the basis of the obtained formulas, with the help of the perturbation theory, the characteristics of the scattering of plane waves on a square lattice of spherical DRs with basic degenerate magnetic oscillation types are calculated and studied. The distribution of the scattering field in the wave zone of the grating is studied for different angles of incidence. The regions of variation of the angles of incidence are determined, in which the scattering amplitude of a lattice constructed on the basis of spherical DRs differs most noticeably from DR lattices of other shapes with nondegenerate types of oscillations. The polarization characteristics of scattered waves in the far zone of the lattice are calculated. It is noted that, in contrast to the lattices of pseudorotating cylindrical DRs with the main magnetic types of oscillations, lattices based on spherical resonators are characterized by a more complex distribution of the polarization of scattered waves. In the wave zone of the lattice, scattered waves of all three types of polarization, linear, circular, elliptical, can be observed. The obtained results significantly expand the possibilities of developers, since allow us to create electrodynamic models of lattices, as well as other devices in the millimeter and infrared ranges, built on the basis of the use of spherical resonators with oscillations of the main types. Such lattices can be used in antennas, passive reflectors, and other devices of modern optical communication systems.Документ Відкритий доступ Лiнза Ротмана Ku-дiапазону iз 4-ма вихiдними портами(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Мельник, Т. Й.; Сушко, О. Ю.Розглянута лiнза Ротмана Ku-дiапазону, яка використовується для живлення антенної системи з метою формування багатопроменевої дiаграми спрямованостi. Узгодження лiнзи за параметром S11 досягає < -10дБ у робочому дiапазонi частот. Для отриманої геометрiї лiнзи кут сканування антени, що має чотири лiнiйнi решiтки на частотi 11.7ГГц становить –20∘ ...+20∘ за теоретичними даними та –25∘ ...+25∘ вiдповiдно до даних вимiрювань. Провал мiж сусiднiми пелюстками дiаграми спрямованостi не перевищує 10дБi при пiдсиленнi 19дБ. Вiдстань мiж елементами решiтки становить 10мм. Вхiдний опiр портiв становить 50Ом. Теоретичний аналiз та електродинамiчне моделювання складових антени виконано з використанням повнохвильового методу скiнченних рiзниць в часовiй областi. Прототип решiтки антени виготовлений на дiелектричнiй пiдкладцi FR-4 з розмiрами 51×46мм та товщиною дiелектрика 500 мкм i мiдної металiзацiї 35мкм. Це забезпечує можливiсть пасивного сканування простору в дiапазонi ± 20∘. Отримано дiаграму спрямованостi та характеристики коефiцiєнту стоячої хвилi (КСХ) антенної решiтки при збудженнi першого порта за допомогою спектроаналiзатора та векторного аналiзатора кiл. Проведено порiвняльний аналiз результатiв електродинамiчного моделювання та експерименту. Наданi результати моделювання характеристик випромiнювання та узгодження, якi якiсно узгоджуються iз даними експерименту. Розроблену антенну систему можна використати у вузькосмугових системах передачi даних Ku-дiапазону частот.