Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Метод диференціювання складних матричних функцій у моделях відгуків цифрових антенних решіток

Вадим Іванович Слюсар — 2024-09-25

У статті запропоновано метод диференціювання добутків Хатрі–Рао кількох матричних функцій, що застосовуються в моделях відгуків цифрової антенної решітки (ЦАР) і є матричними виразами, що залежать від одного і того ж вектора невідомих. Розглянуто добуток блокових матриць значень амплітудно-частотних характеристик (АЧХ) кількох послідовно включених цифрових фільтрів, а також АЧХ антенних елементів чи кількох каскадів приймальних каналів ЦАР. В якості фільтрів можуть бути квадратурні I/Q-демодулятори, децимуючі фільтри, фільтри швидкого перетворення Фур’є або так звані банки частотних фільтрів, тощо.

Розглянуто процедуру факторизації матричних похідних зазначеного типу. Для компактного запису результатів диференціювання запропоновано використовувати матричні операції поблокової суми, стовпцевої та рядкової діагоналізації. Як приклад наведено результати диференціювання добутків Хатрі–Рао, що складаються з двох і трьох матриць, що залежать від одного вектора змінних, та варіанти факторизації таких похідних.

Запропонований метод диференціювання узагальнено на випадок комбінації в одному виразі різних типів похідних по блоковому вектору від добутку Хатрі–Рао, коли від одного і того ж блоку невідомих залежать елементи не всіх, а декількох блокових матриць.

Розглянута процедура факторизації дозволяє спростити процес диференціювання та скоротити викладки при формуванні інформаційної матриці Фішера для аналізу потенційної точності оцінювання параметрів сигналів ЦАР.

Непараметричний метод виявлення сигналів з використанням SG-статистики

Павло Юрійович Костенко — 2024-09-25

В статті запропоновано новий непараметричний метод виявлення сигналів, що базується на використанні SG-статистики та обробки спостереження сигналів з використанням технології сурогатних даних, а саме ATS-алгоритмом (Attractor Trajectory Surrogates). Запропонований метод виявлення не залежить від апріорної інформації, щодо щільності розподілу імовірності завади та не враховує модель сигналу, який спостерігається. Використання ATS-алгоритму дозволяє зменшити шум в спостереженні сигналу. Вперше, оцінка шуму спостереження отримана з самого спостереження з використанням сингулярного спектрального аналізу. Проведено порівняльний аналіз запропонованого непараметричного методу виявлення сигналів з класичним методом виявлення сигналу енергетичним приймачем, що базується на використанні χ²-статистики. Результати моделювання показали збільшення імовірності виявлення сигналів методом на базі SG-статистики для різних відношень сигнал/шум, ніж при використанні енергетичного виявника. Також показано, що запропонований непараметричний метод виявлення не залежить від щільності розподілу імовірності завади, на прикладі завади з логістичним розподілом. Надано рекомендації, щодо вибору параметрів запропонованого непараметричного методу виявлення.

Покращення ефективності генетичного алгоритму при оптимізації схем

Олександр Михайлович Земляк — 2024-09-25

Робота присвячена проблемі оптимізації електронних схем з використанням модифікації генетичного алгоритму (ГА), заснованого на раніше розробленій ідеї узагальненої оптимізації схем. У цьому випадку подолано один з основних недоліків ГА, а саме передчасну збіжність до локальних мінімумів, і значно поліпшено якість мінімізації. У цьому випадку оновлений ГА генерує набір популяцій, що визначаються різними узагальненими стратегіями оптимізації. Функції пристосованості, а також параметри хромосом, такі як довжина і структура, визначаються вектором управління, введеним в рамках ідеї узагальненої оптимізації. Вектор управління визначає кількість незалежних змінних задачі оптимізації і служить основним елементом для вибору найбільш перспективних стратегій оптимізації. Комплексні стратегії, отримані шляхом комбінування різних базових стратегій, підвищують точність задачі оптимізації та зменшують кількість необхідних поколінь. В результаті поліпшується якість отриманого рішення та значно скорочується час обчислення для оптимізації електронної схеми.

Первинні частотні властивості LPTV кіл

Юрій Іванович Шаповалов — 2024-09-25

У роботі розглянуті первинні частотні властивості параметричних LPTV (linear periodically time-varying) кіл в усталеному режимі при дії гармонічного вхідного сигналу та періодичної зміни параметричних елементів. На основі представлення передавальної функції обмеженим рядом Фур’є отримано аналітичний вираз для вихідного сигналу параметричного кола. Досліджено умови збігу пар гармонічних складових, що формують характерні частоти з ефектом підсилення чи послаблення. Запропоновано методику визначення таких частот та наведено приклади застосування у синхронному детекторі, перетворювачі частоти, модуляторі, а також у одноконтурному та двоконтурному параметричних підсилювачах. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні радіоелектронних пристроїв із врахуванням параметричних ефектів.

Застосування схемного еквівалента Тевенена-Барбі для оптимізації енергетичних характеристик електричних кіл постійного струму

Михайло Юхимович Артеменко — 2024-09-25

В роботі показано переваги застосування трьохелементного схемного еквівалента Тевенена–Барбі (СЕТБ) в енергетичних дослідженнях кіл постійного струму. Визначено оптимальне та граничні значення параметрів навантаження СЕТБ при заданому діапазоні зміни ККД, що дозволяє проводити дослідження енергетичних характеристик складних електричних кіл постійного струму за спрощеною моделлю. Вперше встановлено взаємно однозначні відповідності між параметрами СЕТБ й первинними параметрами пасивного лінійного чотириполюсника та однорідної довгої лінії передачі постійного струму, що дозволило поширити на них отримані результати оптимізації енергетичних характеристик еквівалента. Дані комп’ютерного моделювання підтвердили адекватність запропонованої методики розрахунку розподілених параметрів лінії передачі постійного струму з заданими енергетичними характеристиками за її схемним еквівалентом Тевенена–Барбі.

До 100-річчя проф. Я.К. Трохименко

Федір Федорович Дубровка — 2024-09-25

Цей тематичний випуск журналу присвячено 100-річчю з дня народження відомого вченого в теорії радіотехнічних кіл, заслуженого діяча науки України, лауреата Державної премії України в галузі науки і техніки, почесного радиста СРСР, заслуженого професора НТУУ «КПІ», члена експертної ради ВАК, ветерана Великої Вітчизняної війни нагородженого двома орденами і 16 медалями, автора більш ніж 350 наукових праць, головного редактора журналу «Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка», доктора технічних наук, професора Ярослава Карповича ТРОХИМЕНКО.

Ярослав Карпович стояв біля джерел розробки нових методів розрахунків радіотехнічних кіл. Уперше в СРСР запропонував аналізувати лінійні кола з транзисторами за допомогою матриці провідностей. Для наочності методу застосував його в монографії «Транзисторні радіоприймачі», яка витримала 5 видань українською, російською та болгарською мовами. Запропонував методи аналізу, в яких операції над елементами матриць замінено операціями над їх індексами (номерами рядків та стовпців), що значно зменшує витрати машинного часу і дозволяє виконувати аналіз з бажаною точністю. Керував розробкою програмного забезпечення для програмованих мікрокалькуляторів та ЕОМ для інженерних розрахунків серії МІР. Підготував до друку українською та російською мовами рукопис монографії «Особливості аналізу лінійних електронних кіл», в якій узагальнено підсумки робіт, виконаних автором і його співробітниками протягом останніх десятиріч з розробки ефективних методів аналізу, які значно випереджають традиційні методи за основними показниками.

Свої знання, новітні ідеї і розробки Ярослав Карпович передавав студентам. Але не тільки студентам нашої країни, а інших країн також. Він читав лекції в Гаванському університеті (1968–1969 рр.), Академії наук Куби (1974–1975 рр.), вузах Болгарії, Польщі, Чехословаччини.

Професор Я.К. Трохименко є автором більше 350 наукових праць, серед яких 21 монографія по теорії радіотехнічних кіл і автоматизації інженерного проектування. Деякі монографії Ярослава Карповича, такі як «Радіоприймачі з напівпровідниковими тріодами» (Держтехвидав УРСР, 1961) мали чотири перевидання і перекладену болгарську версію («Транзисторни радиоприемници», Софія, Техніка, 1968), а книга «Радіотехнічні розрахунки на програмованих мікрокалькуляторах» (Радио и Связь, 1988) була настільною книгою багатьох інженерів.

Такою ж плідною була й організаційна діяльність Ярослава Карповича. В 1961 році обирався деканом радіотехнічного факультету КПІ, з 1973 по 1989 рік завідував кафедрою теоретичних основ радіотехніки. Багато років керував організацією «Знання» в Києві і був членом президії цього Товариства, очолював базову організацію Асоціації ЕОМ.

У 1957 році Я.К. Трохименка було призначено заступником, а в 1970 — головним редактором журналу «Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка». Під його керівництвом журнал затвердив своє міжнародне значення і почав видаватися його переклад англійською мовою в США під назвою «Radioelectronics and Communications Systems».

Доктору технічних наук, заслуженому діячу науки і техніки України, лауреату Державної премії України, професору Ярославу Карповичу Трохименку 16 вересня 2024 року виповнилося б 100 років. Численні учні, послідовники, та студенти радіотехнічного факультету з вдячністю згадують свого Вчителя, гідно продовжують справи, започатковані ним.

До тематичного випуску, присвяченого 100-річчю проф. Я. К. Трохименка, увійшли відібрані статті за тематикою «Теорія кіл і сигналів». В статтях висвітлено досягнення науковців і розробників світу, зокрема представлено:

метод диференціювання добутків Хатрі–Рао кількох матричних функцій, що застосовуються при моделюванні цифрової антенної решітки (ЦАР);
непараметричний метод виявлення сигналів, що базується на використанні SG-статистики та обробки спостереження сигналів з використанням технології сурогатних даних (ATS-алгоритм);
модифікацію генетичного алгоритму, який використовується для оптимізації електронних схем. В результаті досягнуто значне зменшення часу обчислення оптимальних результатів;
первинні частотні властивості параметричних LPTV кіл (linear periodically time-varying) в усталеному режимі при дії гармонічного вхідного сигналу та періодичній зміні параметричних елементів;
методику використання схемного еквівалента Тевенена–Барбі при дослідженнях енергетичних параметрів кіл постійного струму.