Wyniki 1-10 spośród 19 dla zapytania: authorDesc:"MARIUSZ ŁUSZCZYK"

Wybrane problemy kompensacji czasowych listków bocznych sygnału echa radarowego dla sygnałów polifagowych

Czytaj za darmo! »

Niniejszy artykuł poświęcony jest zjawisku występowania i kompensacji listków bocznych sygnałów echa radarowego po filtracji dopasowanej na przykładzie sygnału polifazowego P4. W celu maksymalizacji prawdopodobieństwa wykrycia obiektu i minimalizacji prawdopodobieństwa fałszywego alarmu pożądany jest na wyjściu toru odbiorczego sygnał charakteryzujący się dużym stosunkiem sygnału do szumu S[...]

Fazowa metoda redukcji sygnałów pasożytniczych w widmie sygnałów generowanych cyfrowo


  Układy bezpośredniej syntezy cyfrowej DDS (ang. Direct Digital Synthesis) wykorzystywane są w coraz szerszym stopniu w urządzeniach elektroniki profesjonalnej, w tym także w aplikacjach techniki wojskowej. Tendencja ta powodowana jest niezwykle szybkim rozwojem tej grupy elementów, który przejawia się nie tylko coraz większą ilością (także różnorodnością) układów dostępnych komercyjnie na rynku, ale przede wszystkim poprawą parametrów elektrycznych oraz użytkowych (w zakresie właściwości wymaganych w urządzeniach elektronicznych specjalnego przeznaczenia [1]). Bezpośrednia synteza cyfrowa ze względu na swoje parametry w zakresie rozdzielczości (kroku przestrajania) oraz szybkości przestrajania jest alternatywnym rozwiązaniem wobec układów z synchronizowaną pętlą fazową PLL (ang. Phase Locked Loop). Tradycyjne rozwiązania syntetyzerów oparte na układach PLL także umożliwiają osiągniecie dużej rozdzielczości, ale odbywa się to kosztem znacznej komplikacji układu, a tym samym zwiększeniem jego kosztów [3]. W zakresie szybkości przestrajania oraz zachowania ciągłości fazy sygnału przy zmianie częstotliwości układy syntezy cyfrowej zdecydowanie przewyższają syntetyzery PLL [2]. W literaturze przedmiotu poświęconej problemom syntezy sygnałów można odnaleźć informacje o rozwiązaniach hybrydowych, łączących w sobie zalety zarówno DDS (w zakresie przestrajania) jak i układów PPL umożliwiających wytwarzanie sygnałów w zakresie wielkiej częstotliwości [3]. Syntezery tego typu wykorzystują DDS jako stabilne źródło sygnału odniesienia (o niskim poziomie szumów fazowych) w analogowej pętli synchronizacji fazowej. Najistotniejsze cechy układów DDS to: - wysoka rozdzielczość przestrajania, - bardzo szybkie przestrajanie częstotliwości sygnału wyjściowego (w porównaniu do układów PLL), - zależność częstotliwości sygnału wyjściowego jedynie od cyfrowego słowa sterującego, - cyfrowe sterowanie częstotliwością, fazą oraz amplitudą sygnału w[...]

Poprawa zależności poziomu listków bocznych od współczynnika kompresji dla sygnałów złożonych z małą bazą


  W radiolokacji stosowane są połączone techniki syntezy sygnałów złożonych oraz kompresji impulsów, które pozwalają na osiągnięcie wysokiej rozdzielczości odległościowej, bez konieczności skracania czasu trwania impulsu i tym samym redukcji jego potencjału energetycznego. Struktura czasowoczęstotliwościowa sygnału sondującego, która jest pochodną zastosowanej modulacji wewnątrzimpulsowej, określa podstawowe parametry i właściwości radaru, takie jak potencjalną rozdzielczość odległościową, odporność na zakłócenia bierne [1] oraz wrażliwość sygnału echa na efekt Dopplera [6]. Podstawowym rodzajem modulacji stosowanym w złożonych sygnałach radarowych jest liniowa modulacja częstotliwości LFM. Właściwości sygnałów złożonych z modulacją typu LFM są opisane w [2, 5, 6]. Najczęściej stosowaną metodą redukcji poziomu listków bocznych jest przetwarzanie sygnału z wykorzystaniem okna wagowego [1, 2, 6]. Sposób doboru funkcji oraz ich wpływ na postać sygnału po kompresji opisany jest w [1, 6]. Zastosowanie metody redukcji poziomów listków bocznych za pomocą filtru wagowego wprowadza niedopasowanie odpowiedzi impulsowej filtru do sygnału echa. Zastąpienie filtru dopasowanego, który maksymalizuje stosunek sygnału do szumu SNR (ang. - Signal to Nosie Ratio) filtrem kompresji skutkuje pogorszeniem współczynnika kompresji Ks, który definiowany jest jako iloraz maksymalnej wartości chwilowego stosunku mocy sygnału do szumu na wyjściu filtru do stosunku mocy sygnału do szumu na wejściu [3]: (1) gdzie: t0 - czas, kiedy amplituda sygnału na wyjściu filtru dopasowanego osiąga wartość maksymalną. Zastosowanie obróbki wagowej powoduje pogorszenie stosunku sygnału do szumu - SNRo na wyjściu filtru kompresji. Wielkość straty Lm uzależniona jest od funkcji wagowej i można ją wyznaczyć z zależności [5]: (2) gdzie: SNRow - stosunek sygnału do szumu na wyjściu filtru kompresji z oknem wagowym, SNRom - stosunek sygnału do szumu na wyjściu filtru dopa[...]

Syntezer sygnałów złożonych na bazie układów FPGA


  Jednym z technicznych kierunków rozwoju urządzeń radarowych jest cyfryzacja toru nadawczo-odbiorczego przejawiająca się w stosowaniu półprzewodnikowych modułów nadawczo- odbiorczych pracujących z cyfrowo generowanymi sygnałami złożonymi, cyfrowymi układami kompresji impulsów (w przypadku urządzeń pracujących z sygnałami impulsowymi) oraz cyfrowymi układami sterowania i korekcji wiązki antenowej w przypadku platform lotniczych [11]. Zalety cyfryzacji wybranych elementów toru nadawczo-odbiorczego to przede wszystkim większa niezawodność układów, większa powtarzalność charakterystyk elektrycznych, mniejsza podatność na zakłócenia, możliwości kształtowania i korekcji charakterystyk fazowych całego toru oraz łatwiejszy sposób zapewnienia zgodności interfejsów w przypadku transmisji sygnałów cyfrowych. Przetwarzanie sygnałów w technice SAR wymaga bardzo wysokiej stabilności krótkookresowej sygnałów i zapewnienia pełnej koherencji. Realizacja tych wymagań jest łatwiejsza do realizacji w układach cyfrowej syntezy sygnałów połączonych i synchronizowanych z układami czasosteru. Ze względu na postęp w dziedzinie elektroniki cyfrowej zwłaszcza w zakresie układów programowalnych, układów pamięci oraz układów konwersji cyfrowo-analogowej i analogowo- cyfrowej dokonuje się przełom w projektowaniu układów syntezerów cyfrowych oraz układów filtracji dopasowanej i detekcji fazy [3]. Najczęściej wykorzystywanym sygnałem w urządzeniach radarowych, w tym także w urządzeniach typu SAR jest sygnał z wewnątrzimpulsową modulacją częstotliwości (LFM). Sygnał LFM ma kwadratową charakterystykę fazową oraz liniową (w funkcji czasu) charakterystykę modulacyjną. Podstawowym parametrem sygnału jest jego baza, którą wyznacza się jako iloczyn szerokość widma sygnału (dewiacja) oraz czasu trwania impulsu. Baza łączy ze sobą dwa podstawowe parametry sygnału, ale należy pamiętać, że energia sygnału uzależniona jest od czasu trwania sygnału, zaś rozdzielczość [...]

Bioradar do detekcji rytmu serca i oddechu – wybrane problemy przetwarzania sygnałów


  W krajach wysokorozwiniętych odsetek populacji cierpiący na dolegliwości związane z układem krążenia oraz różnego rodzaju dysfunkcjami układu oddechowego jest bardzo wysoki, a koszty leczenia tych dolegliwości stanowią istotną część całego budżetu publicznej służby zdrowia. Według raportów WHO choroby serca oraz układu krążenia są główną przyczyną śmierci na świecie. Rocznie z tego powodu umiera około 17,1 miliona ludzi. Według danych Narodowego Programu Profilaktyki i Leczenia Chorób Układu Sercowo-Naczyniowego tylko w naszym kraju rocznie dochodzi do 1 miliona nowych zachorowań i 100 tysięcy zawałów serca. Sama terapia kardiologiczna jest bardzo kosztowna i skomplikowana. Sytuacja taka stwarza zapotrzebowanie społeczne na realizację programów badawczych w zakresie urządzeń diagnostycznych. W ich wyniku powstają różnego rodzaju urządzenia wspomagające monitorowanie diagnostyczne oraz leczenie chorób związanych z układem krążenia i układem oddechowym. Obserwacja trendów rozwoju współczesnej medycyny pozwala wyodrębnić istotny kierunek zmierzający do zastosowania bezinwazyjnego pomiaru parametrów biomedycznych człowieka. Kierunek ten uwidacznia się w hospitalizacji, telemedycynie oraz w przypadkach, kiedy kuracja pacjenta odbywa się w warunkach domowych. Każdy z wymienionych kierunków wymaga stworzenia i rozwoju osobistych urządzeń medycznych (czujników poziomu glukozy, urządzeń monitorujących rytm serca i oddech, itp.) wyposażonych w łącza bezprzewodowej transmisji danych. Jednym ze sposobów realizacji nieinwazyjnych urządzeń spełniające powyższe kryteria są sensory mikrofalowe działające na zasadzie radaru Dopplera [1, 2]. Zasada działania i budowa bioradaru Bioradar jest sensorem mikrofalowym pracującym na zasadzie radaru Dopplera, który w swojej najprostszej postaci pracuje na fali ciągłej, tzn., że urządzenie emituje falę ciągłą o stałej częstotliwości fo i stałej amplitudzie A T [3, 2]. W przypadku pomiaru prędkości [...]

Sygnały radarowe z kodowaniem fazowym


  Jednym z wyznaczników nowoczesnych stacji radarowych są cyfrowe metody syntezy i kompresji sygnałów sondujących. Rozwój środków technicznych w warstwie syntezy sygnałów, jak i półprzewodnikowych układów nadawczych jest czynnikiem sprzyjającym rozwojowi nowych metod kodowania i modulacji wewnątrzimpulsowej sygnałów radarowych. W artykule zaprezentowano przegląd wybranych metod kodowania fazowego sygnałów. Do oceny jakości sygnałów złożonych z kodowaniem fazowym wykorzystano wskaźniki jakości kompresowanych sygnałów, które pozwalają ocenić przydatność poszczególnych technik modulacji [2, 12]. Wskaźniki jakości sygnału po kompresji Prezentowane w literaturze przedmiotu wskaźniki jakości dla skompresowanego sygnału wyznaczane są w oparciu o funkcję autokorelacji sygnału lub w ogólności o bryłę niejednoznaczności. W rzeczywistych warunkach obróbka sygnału realizowana jest w filtrach niedopasowanych, dlatego też wskaźniki jakości dla sygnału po kompresji przyjmują następujące postaci [4, 8, 11]: - współczynnik kompresji - iloraz maksymalnej wartości chwilowego stosunku mocy sygnału do szumu na wyjściu filtru do stosunku mocy sygnału do szumu na wejściu: (1) gdzie: t0 - czas, kiedy amplituda sygnału na wyjściu filtru dopasowanego osiąga wartość maksymalną. - PSL (ang. Peak Sidelobe Level) - maksymalny poziom listków bocznych względem poziomu listka głównego: (2) gdzie: uk - k-ty zespolony element ciągu spróbkowanego sygnału, - ISL (ang. Integrated Sidelobe Level) - wielkość rozproszonej energii w listkach bocznych względem energii listka głównego: (3) - LPG (ang. Loss in Progress Gain) - miara strat energii sygnału w filtrze kompresji względem wartości maksymal- ( ) ( ) ( )i o s SNR SNR t K 0 max = { } L k u max u PSL = , gdzie k  L 2 2 L k L k u u ISL  = nej na skutek niedopasowania sygnału echa do charakterystyki przenoszenia filtru: (4) gdzie: L - numer próbki, dla której badany sygnał osiąga maks[...]

Synteza sygnałów radarowych o obniżonym poziomie czasowych listków bocznych

Czytaj za darmo! »

W artykule przedstawiono algorytm syntezy sygnałów radarowych o złożonej strukturze wewnątrzimpulsowej, o obniżonym poziomie czasowych listków bocznych. Algorytm wykorzystano do syntezy impulsowych sygnałów z nieliniową modulacją częstotliwości z wykorzystaniem okna parametrycznego Kaisera. Przedstawiono wyniki w postaci charakterystyk syntetyzowanych sygnałów oraz ich funkcje autokorelacji. Przedstawiony algorytm pozwala zyskać 1-2dB stosunku sygnału do szumu w porównaniu do sygnału LFM z obróbką wagową. Abstract. To meet the requirement of modern radar, a kind of NLFM signal is designed in this paper based on the stationary-phase concept and Kaiser window function. The algorithm to synthesize NLFM signal is presented. To achieve low autocorrelation sidelobe level without applying weighting function, Non-Linear Frequency Modulation (NLFM) signal has been investigated. Discussed algorithm cause Signal-to-Noise Reduction (SNR) gain, typically by 1 to 2 dB, in comparison with LFM signal with window tapering. (Radar signal synthesis with time sidelobes reduction). Słowa kluczowe: sygnały radarowe, metoda stacjonarnej fazy, okno Kaisera. Keywords: radar signals, stationary-phase concept, Kaiser window function. Wstęp W radiolokacji stosowane są połączone techniki syntezy sygnałów złożonych oraz kompresji impulsów, które pozwalają na osiągnięcie wysokiej rozdzielczości odległościowej, bez konieczności skracania czasu trwania impulsu i tym samym redukcji jego potencjału energetycznego. Struktura czasowo-częstotliwościowa sygnału sondującego, która jest pochodną zastosowanej modulacji wewnątrzimpulsowej, określa podstawowe parametry i właściwości radaru, takie jak potencjalną rozdzielczość odległościową, odporność na zakłócenia bierne [1] oraz wrażliwość sygnału echa na efekt Dopplera [6]. Podstawowym rodzajem modulacji stosowanym w złożonych sygnałach radarowych jest liniowa modulacja częstotliwości LFM (Linear Frequency Modulation). Wła[...]

Wybrane problemy przetwarzania sygnałów w radarach do penetracji podpowierzchniowej


  Jednym z kierunków rozwoju współczesnej radiolokacji są georadary - urządzenia przeznaczone do sondowania gruntu za pomocą fal elektromagnetycznych. Znajduje on zastosowanie zarówno w rozwiązaniach cywilnych (wykrywanie defektów wałów przeciwpowodziowych, prace archeologiczne, itp.), jak i wojskowych (wykrywanie min oraz niebezpiecznych urządzeń wybuchowych). Większość georadarów generuje zobrazowanie dwuwymiarowe. W przypadku takich urządzeń wyodrębniane są dwa rodzaje rozróżnialności: azymutalna (w kierunku przemieszczenia radaru) i odległościową (w kierunku zakopanego obiektu). Kompresja odległościowa uzyskiwana jest na drodze korelacji sygnału odebranego echa z sygnałem referencyjnym. W przypadku georadarów sygnał echa odebranego od obiektu w kierunku azymutalnym ma kształt łuku. Zdecydowana większość georadarów w celu kompresji azymutalnej stosuje niekoherentną transformatę Hough’a [1]. Polega ona na wykrywaniu w obrazie określonych kształtów, łuku charakteryzujących obiekty punktowe. Algorytm ten mimo swojej niedużej złożoności obliczeniowej nie daje jednak zadawalających wyników rozróżnialności. Dużo lepsze parametry uzyskujemy przy użyciu techniki radaru z syntetyczną aperturą. Radary z syntetyczną aperturą SAR (ang. Synthetic Aperture Radar) wykorzystują antenę umieszczoną na ruchomym nośniku, która przyjmuje kolejne położenia wzdłuż trajektorii ruchu radaru. Ruch względy między platformą z radarem a obserwowanym obiektem umożliwia syntezę anteny o wymiarach dużo większych niż wymiar fizyczny używanej anteny [4]. Opisany mechanizm pozwala osiągnąć lepszą rozdzielczość zobrazowania w kierunku azymutalnym. SAR w odróżnieniu od transformaty Hough’a jest algorytmem koherentnych - wykorzystuje informację o fazie odebranego echa. W wyniku tego algorytm jest niezwykle efektywny nawet w przypadku przetwarzania zaszumionego sygnału. Transformata Hough’a jest skuteczną metodą przetwarzania pod warunkiem dy[...]

Właściwości sygnałów radarowych z modulacją częstotliwości


  Ekspansji techniki radiolokacyjnej w coraz to nowsze obszary .ycia cz.owieka towarzyszy ci.g.y post.p w dziedzinach nauki b.d.cych fundamentem ca.ej radiolokacji. Jeden z g.ownych obszarow badawczych skupia si. woko. problematyki syntezy sygna.ow z.o.onych. Ilo.. publikacji konferencyjnych po.wi.conych tej problematyce .wiadczy o ci.g.ej potrzebie poszukiwania nowych metod syntezy sygna.ow radarowych w zale.no.ci od poszerzaj.cego si. zakresu zastosowania oraz post.pu technologicznego w zakresie techniki nadawania i odbioru sygna.ow radarowych. Historycznie rzecz ujmuj.c mo.na stwierdzi., .e prace teoretyczne dotycz.ce nowych sygna.ow radarowych zawsze znacznie wyprzedza.y techniczne mo.liwo.ci ich wytwarzania. Ograniczenia te dotyczy.y przede wszystkim dwoch elementow toru nadawczo-odbiorczego. Pierwszy z nich odnosi. si. do mo.liwo.ci syntezy oraz kompresji sygna.ow z.o.onych z modulacj. lub manipulacj. wewn.trzimpulsow. o znacznym wspo.czynniku kompresji. Drugi zwi.zany by. z brakiem alternatywy wzgl.dem lampowych wzmacniaczy mocy, ktore ze wzgl.du na warunki pracy wzmacnia.y jedynie sygna.y o obwiedni quasi-prostok.tnej. To z kolei eliminowa.o mo.liwo.. kszta.towania obwiedni sygna.u nadawanego (tj. modulacji amplitudy) jako elementu optymalizuj.cego (w sensie zadanego kryterium) struktur. czasowocz.stotliwo.ciow. sygna.u sonduj.cego [2]. W ci.gu ostatniej dekady pojawi.y si. nowe mo.liwo.ci i rozwi.zania techniczne w zakresie po.przewodnikowych wzmacniaczy du.ych mocy, ktore wypieraj. rozwi.zania bazuj.ce na lampach mikrofalowych. Jednocze.nie mo.na zaobserwowa. niezwykle dynamiczny post.p w zakresie rozwoju techniki cyfrowej, zw.aszcza w zakresie uk.adow wielkiej skali integracji . w tym uk.adow programowalnych typu FPGA . pozwala na implementacj. algorytmow cyfrowego przetwarzania sygna.ow w dziedzinie syntezy sygna.ow z.o.onych z wewn.trzimpulsow. modulacj. cz.stotliwo.ci [1, 7]. Model radarowych sygna.ow sonduj.[...]

Wybrane problemy przetwarzania sygnałów wyjściowych detektora fazy w odbiorniku radaru dopplerowskiego w sensorze mikrofalowym do detekcji funkcji życiowych


  W rozwoju współczesnej medycyny można wyodrębnić kierunek zmierzający do zastosowania bezinwazyjnego pomiaru parametrów biomedycznych człowieka. Kierunek ten uwidacznia się w hospitalizacji, telemedycynie oraz w przypadkach, kiedy kuracja pacjenta odbywa się w warunkach domowych [1]. Każdy z wymienionych kierunków wymaga stworzenia osobistych urządzeń medycznych wyposażonych w urządzenia bezprzewodowej transmisji danych oraz rozwijaniu technologii w tym zakresie. Takimi urządzeniami są sensory, które dostarczają informacji o fizycznych, chemicznych lub biologicznych cechach monitorowanego systemu. W ogólności takimi parametrami mogą być temperatura, ciśnienie, prędkość lub przyśpieszenie poruszającego się ciała, bądź w przypadku sensorów wykorzystywanych w medycynie parametry życiowe człowieka, do których zalicza się tętno, oddech, ciśnienie krwi oraz temperaturę. Sensory medyczne podlegają intensywnemu rozwojowi. Dzieje się to pod wpływem wzrastających wymagań, co do skuteczności diagnostyki medycznej. Dlatego też na polu rozwoju sensorów medycznych można zaobserwować równoległy rozwój tradycyjnych technologii (np. technik mikrofalowych) oraz nowe zastosowania biotechnologii oraz mikro- i nanotechnologii. Sensory mikrofalowe (radary) do detekcji wybranych funkcji życiowych człowieka wykorzystują ruch klatki piersiowej człowieka towarzyszący oddychaniu oraz biciu serca. Rozważania zawarte w niniejszym artykule są więc aktualne również w zakresie monitorowania ruchu oscylacyjnego innych powierzchni odbijających fale elektromagnetyczne za pomocą opisanych urządzeń. Amplitudy tych ruchów są rzędu od pojedynczych milimetrów do ok. 20 mm (przyjmuje się średnią wartość 7 mm) dla oddechu oraz dziesiątych części milimetra dla bicia serca [2]. Typowe spoczynkowe częstotliwości oddechu wynoszą 0,2...0,7 Hz, zaś pracy serca 1...3 Hz. Górne wartości tych częstotliwości dotyczą noworodków, dolne osób dorosłych. W badaniach prowadzonych [...]

 Strona 1  Następna strona »