1.3.8. Сигналы, модулируемые вейвлет функциями
Наиболее близким аналогом к выполняемой дипломной работе является способ модуляции негармонической функцией, рассмотренный в статье Кузовникова, А. В. « Исследования свойств модулирующих функций с негармонической несущей» [6]. В которой автор исследовал помехоустойчивость сигналов модулированных вейвлет функциями.
1.4. Различные реальные системы с сверхширокополосными сигналами, в которых решается задача обнаружения.
Задача обнаружения сигнала входит во все радиосистемы, даже для радиосвязи, так как чтобы вести надежную связь, сигнал надо сначала обнаружить, наладить синхронизацию, если того требует система, определить параметры сигнал для наилучшего качества связи.
Примерами использования ШП сигналов в геолокации является прибор для мониторинга дорожного покрытия Пикор-Автодор, который определяет толщину асфальтобетонного покрытия и его состояние, измеритель структуры и толщины льда Пикор-Лёд, георадар Пикор-Гео оперативный поиск предметов, коммуникаций, закладок, мин (в том числе неметаллических) в грунте на глубине до 1-1,5 м., прибор для обнаружения движения за преградами, стенами и под завалами Пикор-Био и прибор для обнаружения движения за преградами Скаут 3М. [17]
ШП сигналы используются в системах местоопределения, контроля и слежения за объектами в режиме реального времени с использованием пассивных или активных тэгов(радиочастотных датчиков-идентификаторов). Одни из ярких представителей: Sapphire DART, Ubisense,Time Domain PulseON350, PAL650. Образцы существующих систем имеют радиус покрытия порядка 200 м на открытой местности и до 50 м в помещениях. [18]
ШП радары, разработанные Russian UWB Group Московского Авиационного института, используются в медицинской области для дистанционного измерения дыхания и ритма сердца. Также данные радары способны обнаружить человека в лесу на расстоянии до 50 метров, определять скорость движения железнодорожных вагонов и расстояние до них. [18]
ШПС эффективно используются в радиолокационных системах
для определения местоположения движущихся объектов. Например широкополосный радиолокатор для обнаружения медленно движущихся объектов в дециметровом 1-2 ГГц диапазоне волн, разработанный Калининым В. И., Чапурским В. В. Института радиотехники и электроники Российской Академии наук (ИРЭ РАН). Также известно, что глобальная система определения местоположения GPS использует широкополосные шумоподобные сигналы (прямое расширение спектра с помощью псевдослучайных последовательностей), излучаемые группой спутников, расположенных в шести орбитальных плоскостях. Европейская система радионавигации и слежения, в настоящее время известная под названием "Курсор" ("Cursor"), использует пространственную когерентность широкополосных сигналов от нескольких радиопередатчиков с обеспечением определения положения подвижного приемника.
1.5. Потенциальные возможности и преимущества сигналов с эллипсными несущими.
Как отмечалось выше, при создании ШПС используются способы прямого расширения спектра при помощи кодовых последовательностей и д.р., а также излучение сверхкоротких одиночных импульсов без несущего колебания. Однако наряду с этими известными способами получения и обработки широкополосных сигналов, основанных на адекватных преобразованиях традиционного для радиотехники гармонического колебания и сверхкоротких одиночных импульсов без несущего колебания, может представлять интерес использования изначально широкополосных негармонических периодических колебаний. Они могут быть использованы как в качестве несущих колебаний в сочетании с указанными методами получения сложных сигналов, так и в качестве основы для формирования импульсных сигналов с большой базой. В дипломной работе исследуются радиофизические характеристики и особенности приема сверхширокополосных сигналов одной из ряда предложенных и исследованных Ч.Ш. Мастюковым функций
вида:
.
Возможность использования, как периодических колебаний, так и одиночных колебаний, может объединить достоинства обоих этих методов. Наличие пяти изменяемых параметров, по сравнению тремя параметрами у синусоидального колебания, обеспечивает большую информативную емкость, большее количество передаваемой информации. За счет дополнительных возможностей для обнаружения и различения, возможно большая помехоустойчивость при воздействии узкополосных помех, прицельных помех и помех со структурой сигнала. Следует отметить, что недостаток селиусоидальных сигналов относятся к их технической реализации как таковой и с улучшением элементной базы (применение СБИС, устройств на ПАВ) они не столь существенны. В свою очередь, достоинства селиусоидальных сигналов - это неотъемлемые их свойства, заложенные в самой природе данного класса сигналов.
Выводы:
Обзор открытой литературы по существующим видам ШПС показал, что работ, в которых предлагалось бы использование негармонических, периодических функций с различной формой в пределах одного периода – нет. Также, следовательно, и нет исследования и описание их характеристик и свойств.
Применение ШПС на практике оправдано и уже успешно реализовано в целом ряде радиотехнических систем и устройств.
Поскольку рассматриваемые в данной дипломной работе сигналы являются негармоническими периодическими функциями со своими уникальными свойствами, причем частным их случаем является синусоидальное колебание, то все известные методы модуляции и расширения спектра могут быть применены к рассматриваемым в данной работе сигналам, что позволит в перспективе обогатить радиотехнику новыми большими возможностями.
Таким образом, рассматриваемая работа является актуальной. Но поскольку рассматриваемые сигналы нигде не описаны, прежде чем приступить к исследованию радиофизических характеристик сигналов, необходимо дать математическое описание функций, создающих эти сигналы, которое также поможет дать описание сигналов во временной области. Математической базой для этого является эллипсная тригонометрия.