Розроблення та дослідження триканального подільника потужності дециметрового діапазону

The work is devoted to the development and research of a three-channel decimeter range power divider. Power dividers are widely used in all branches of radio electronics and wireless communication systems, in particular in radio communication systems, radio monitoring systems and others. At the first stage of research, a three-channel divider was calculated based on the Wilkinson scheme, implemented on quarter-wave line sections. To minimize losses in the divider, air-filled coaxial line sections were used for its implementation. The ballast resistance system is implemented according to the triangle scheme, which made it possible to minimize its parasitic inductance. The expansion of the operating frequency band is achieved by using a two-stage scheme with an additional quarter-wave line section. At the second stage of the research, the parameters of the developed divider were simulated in the Micro-Cap 12 program, which is currently freely available. For this purpose, the serial parameters of all line sections of the divider were calculated. The simulation showed that in the range from 350 MHz to 550 MHz, the isolation between the channels is no worse than -23.2 dB, and at the central frequency – no worse than -40 dB. At the third stage, a research of the implemented experimental prototype of the three-channel divider was carried out. As the research showed, the transmission coefficient from the input to any of the output channels of the divider in the entire operating frequency band is no worse than -4.8 dB, and the reflection coefficient from the input is no worse than -20 dB, which indicates its high efficiency. The isolation between the channels at the boundary of the operating range is no worse than -22 dB and is heading to -40 dB in its central part. The results of the experimental research coincide well with the modeling results in the Micro-Cap 12 program, which confirms the reliability of the numerical calculation and the correct choice of the divider model.Робота присвячена розробленню та дослідженню триканального подільника потужності дециметрового діапазону. На першому етапі дослідження було проведено розрахунок триканального подільника на базі схеми Вiлкiнсона, який реалізовано на чвертьхвильових відрізках ліній. Для мінімізації втрат у подільнику для його реалізації використані відрізки коаксіальних ліній з повітряним заповненням. Система баластних опорів реалізована за схемою трикутник, що дозволило мінімізувати її паразитну індуктивність. Розширення робочої смуги частот досягнуто застосуванням двокаскадної схеми з додатковим чвертьхвильовим відрізком лінії. На другому етапі дослідження здійснено моделювання параметрів розробленого подільника в програмі Micro-Cap 12, яка на даний час є у вільному доступі. Для цього були розраховані первинні (погонні) параметри усіх відрізків ліній подільника. Моделювання показало, що в діапазоні від 350 МГц до 550 МГц розв’язка між каналами не гірше -23,2 дБ, а на центральній частоті – не гірше -40 дБ. На третьому етапі здійснено дослідження реалізованого експериментального зразка триканального подільника. Як показали дослідження, коефіцієнт передавання з входу на будь-який з вихідних каналів подільника у всій робочій смузі частот не гірше -4,8 дБ, а коефіцієнт відбиття від входу не гірше -20 дБ, що свідчить про його високу ефективність. Ізоляція між каналами на межі робочого діапазону не гірше -22 дБ, і прямує до -40 дБ в його центральній частині. Результати експериментальних досліджень добре співпадають з результатам моделювання в програмі Micro-Cap 12, що підтверджує достовірність числового розрахунку і правильний вибір моделі подільника

Амплітудний пеленгатор джерел радіовипромінювання для безпілотного літального апарату

The detection and localization of low-power radio frequency emitters (RFE) in populated areas using stationary spectrum sensing (SS) equipment is ineffective due to the lack of line of sight in shadowing effect. To solve this problem, it is advisable to place the SS equipment on a small unmanned aerial vehicle (UAV). The limitations of this solution are low time for data collection and processing and the low computing power of SS device. This leads to a decrease in search capabilities of SS both in terms of spatial coordinates and frequency, which is critical in conditions of high density of RFE. The aim of this article is to increase the speed of RFE searching using a UAV-mounted SS device under time, weight, and energy constraints by using a system of broadband directional antennas and multichannel sequential signal processing. The amplitude direction finding method was chosen to estimate the direction of radio wave arrival, taking into account the mass and computational limitations of the SS device placed on the UAV. The proposed structure of the antenna system contains six log-periodic antennas spaced in a circle by 60°. To process the received signal, a multichannel sequential analysis scheme is proposed, in which one scanning receiver is alternately connected to each of the antennas. It is shown that for this scheme, the parameter to be optimized is the flight speed of the UAV. A generalized expression for calculating this value is obtained. An expression for approximating the main lobe of the antenna radiation pattern in form of a Gaussian function is obtained. A procedure for calculating the direction on RFE by comparing the amplitudes of the received signals by two neighboring antennas is developed. Recommendations to avoid ambiguities in calculation angle of arrival for the case of several RFE are given. Compared to existing solutions, when a single receiving channel with a single directional antenna is used and space scanning is performed by rotating the UAV, the proposed approach with a multi-antenna system will reduce the time for azimuthal directions scanning.Виявлення та локалізація малопотужних джерел радіовипромінювання (ДРВ) у населених пунктах із використанням стаціонарних засобів радіомоніторингу (РМ) є малоефективним у зв’язку з відсутністю прямої видимості через ефект затінення. Для вирішення даної проблеми засіб РМ доцільно розмістити на малорозмірному безпілотному літальному апараті (БпЛА). Обмеженнями такого рішення є малий час на збирання та оброблення даних та невисока обчислювальна потужність засобу РМ. Це призводить до зниження пошукових можливостей засобу РМ як за просторовими координатами, так і за частотою, що в умовах високої щільності ДРВ є критично важливим. Метою статті є підвищення швидкості пошуку ДРВ із використанням розміщеного на БпЛА засобу РМ в умовах часових, масогабаритних та енергетичних обмежень за рахунок використання системи широкосмугових спрямованих антен та багатоканального послідовного оброблення сигналів. Для оцінювання напрямку приходу радіохвилі з огляду на масогабаритні та обчислювальні обмеження розміщеного на БпЛА засобу РМ обрано амплітудний метод пеленгування. Запропонована структура антенної системи містить шість рознесених по колу на 60° логоперіодичних антен. Для оброблення прийнятого сигналу запропоновано схему багатоканального послідовного аналізу, в якій один скануючий приймач почергово підключається до кожної з антен. Показано, що для даної схеми параметром, який підлягає оптимізації, є швидкість польоту БпЛА. Наведено узагальнений вираз для розрахунку даного значення. Отримано значення параметрів для апроксимації головної пелюстки діаграми спрямованості логоперіодичної антени у вигляді кривої Гаусса. Розроблено процедуру розрахунку напрямку на ДРВ шляхом порівняння амплітуд прийнятих сигналів двома сусідніми антенами. Окреслено шляхи для уникнення неоднозначностей розрахунку пеленгів для випадку кількох ДРВ. У порівнянні з існуючими рішеннями, коли використовується один приймальний канал з однією спрямованою антеною, а сканування простору здійснюється шляхом обертання БпЛА, запропонований підхід із багатоантенною системою забезпечить скорочення часу на огляд азимутальних напрямків

Математичне моделювання електричного імпедансу п\u27єзокерамічного диска, що коливається в широкому діапазоні частот (Частина 3. Високі частоти)

This paper discusses the results of mathematical modelling the electrical impedance of a piezoceramic disk oscillating in a wide range of high frequencies. The study aimed to create a mathematical model that would incorporate geometric, physical, and mechanical characteristics of the material to assess the behavior of the disk under conditions of electromechanical resonance and antiresonance. The research particularly focused on the influence of radial and axial displacements of material particles on the frequency dependence of the mechanical quality factor and electrical impedance of the disk. Even more closely, this research scrutinizes specific effects characteristic of the high-frequency mode, in order to increase the accuracy of modeling and ensure optimal technical characteristics of the devices. The mathematical model developed in this paper serves as a tool to obtain estimates for the frequency dependence of the mechanical quality factor and the dynamic electrical capacitance in real conditions, in particular, by including energy losses due to viscous friction into the calculations. Numerical calculations confirm the high correlation between theoretical and experimental data (with the discrepancy lower than 3.10-3), which proves the model usable for designing piezoelectric devices. In particular, it was found that the frequencies of electromechanical resonance and antiresonance are virtually independent of the radial displacements of material particles and are determined by the axial components solely. In addition, the calculation model provides the ability to assess the electrical impedance in the high-frequency range with an accuracy that meets modern requirements for the design of functional piezoelectric devices. The results obtained have practical significance for developing precision elements for military equipment, high-precision sensors, ultrasonic generators, medical diagnostic devices, and other technological systems that function with piezoelectric materials.У статті представлено результати математичного моделювання електричного імпедансу п\u27єзокерамічного диска, який коливається в широкому діапазоні високих частот. Основною метою дослідження є створення математичної моделі, яка враховує геометричні та фізико-механічні характеристики матеріалу для оцінки поведінки диска в умовах електромеханічного резонансу та антирезонансу. Особливу увагу приділено аналізу впливу радіальних і осьових зміщень матеріальних частинок на частотну залежність механічного коефіцієнта якості та електричного імпедансу диска. У науковій роботі також враховані специфічні ефекти, характерні для високочастотного режиму, з метою підвищення точності моделювання і забезпечення оптимальних технічних характеристик пристроїв. Отримана в роботі математична модель дозволяє отримувати оцінки частотної залежності механічного коефіцієнта якості та динамічної електричної ємності в реальних умовах, зокрема з урахуванням енергетичних втрат через в\u27язке тертя. Числові розрахунки підтверджують високу кореляцію між теоретичними та експериментальними даними (розбіжність між ними не перевищила 3.10-3), що дозволяє використовувати модель для проєктування п\u27єзоелектричних пристроїв. Зокрема, встановлено, що частоти електромеханічного резонансу та антирезонансу практично не залежать від радіальних зміщень матеріальних частинок і визначаються лише осьовими компонентами. Розрахункова модель також забезпечує можливість оцінки електричного імпедансу у високочастотному діапазоні з точністю, що відповідає сучасним вимогам до проєктування функціональних пристроїв п\u27єзоелектроніки. Отримані результати мають практичне значення для розроблення прецизійних елементів виробів військової техніки, високоточних сенсорів, ультразвукових генераторів, медичних діагностичних пристроїв та інших технологічних систем, що використовують п\u27єзоелектричні матеріали

Температурні залежності сенсора Холла для особливих задач

This study investigates the effect of temperature on the parameters of Hall sensors based on quasi-free-standing (QFS) graphene. The graphene layers were obtained using chemical vapor deposition (CVD) on silicon carbide (4H-SiC (0001)) substrates. This approach ensures high material uniformity and reduces the influence of impurities, allowing the fabrication of sensors with improved metrological characteristics. The experimental study was conducted in a temperature range from 30 to 120°C. The dependence of the Hall signal on temperature was measured, and sensor stability was evaluated in long-term tests. To enhance measurement accuracy, the current-spinning technique was employed, effectively reducing parasitic signal components arising from thermoelectric effects and material inhomogeneities. The experimental results indicate that the dependence of the Hall signal on temperature is close to linear for most samples, simplifying temperature correction in practical applications. Some samples exhibit a lower level of temperature-induced variations, which may be attributed to structural variations in the graphene layer or an uneven distribution of residual stresses in the material. The overall signal variation does not exceed 10%, which is acceptable for most technological applications. The obtained results confirm the potential of QFS graphene for Hall sensors capable of operating under varying temperature conditions. Further research may focus on optimizing sensor structures, improving fabrication methods, and developing algorithms for compensating temperature effects.Досліджено вплив температури на параметри сенсорів Холла, виготовлених на основі квазівільностоячого (QFS) графену. Графенові шари отримані методом хімічного осадження з парової фази (CVD) на підкладках із карбіду кремнію (4H-SiC (0001)). Такий підхід забезпечує високу однорідність матеріалу та зменшує вплив домішок, що дозволяє отримати сенсори з покращеними метрологічними характеристиками. Експериментальне дослідження проводилося в температурному діапазоні від 30 до 120°C. Для підвищення точності вимірювань використано метод обертального струму, який ефективно зменшує паразитні складові сигналу, що виникають через термоелектрорушійну силу (термоЕРС) та неоднорідності матеріалу. Результати експериментів свідчать, що залежність сигналу Холла від температури є близькою до лінійної для більшості зразків, що спрощує температурну корекцію в практичних застосуваннях. Деякі зразки демонструють нижчий рівень температурних змін, що може бути зумовлено варіаціями в структурі графенового шару або нерівномірним розподілом залишкових напружень у матеріалі. Загальний рівень змін сигналу не перевищує 10%, що є прийнятним для більшості технологічних застосувань. Отримані результати підтверджують перспективність використання QFS-графену для сенсорів Холла, здатних працювати в умовах змінних температур. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на оптимізацію структури сенсорів, покращення методів їхнього виготовлення та розробку алгоритмів компенсації температурних впливів

Поширення методу побудови двоконтурних безперервних слідкуючих систем на дискретні відповідники

 Solutions to increase the accuracy of radio systems are analyzed. It is shown that invariance in a single-loop automatic control system affects its stability. Article [13] offers to apply a method for the synthesis of continuous high precision double-loop automatic control systems which are equivalent to combined systems in conditions when some values (entry useful action) can\u27t be measured for development of tracking systems (in particular, radio systems, where the entry useful action can\u27t be measured, and therefore combined control is impossible). The article considers extension of the method for the synthesis of double-loop automatic control systems to discrete systems equivalent to combined systems in an environment with simultaneous entry useful (preset) action and external disturbances and interferences. The developed method makes it possible to synthesize discrete high-precision automatic control tracking systems equivalent to combined ones in an environment with a controlled variable (entry useful action) which cannot be measured. A discrete transfer function from an error in double-loop system (5), an invariance condition (6), and a characteristic equation (8) are obtained. In this case, the numerator polynomial of the transfer function from error must have a difference of polynomials. The article demonstrates that invariance conditions (improved accuracy) can be achieved without any destabilization in the first loop. In this discrete tracking system equivalence to combined systems is achieved by two control loops and not by three loops as in the differential coupling method. A double-loop discrete automatic control system equivalent to a combined system was synthesized. A stochastic regulator was calculated and made, and the influence of this regulator on the astatism of the system (that is, on its accuracy) was analyzed.  The proposed method can be used to develop discrete tracking systems (especially radio systems, where entry useful action cannot be measured due to interference), and it can be applied for laser radar tracking systems, and control systems for aircraft of various purposes.Проведено аналіз розв\u27язання задачі підвищення точності радіотехнічних систем. Показано, що в одноконтурній радіотехнічній системі не можна досягти інваріантності без зміни стійкості.    У [13] запропоновано метод синтезу слідкувальних безперервних двоконтурних систем автоматичного управління високої точності, еквівалентних комбінованим, в умовах величини, яка не вимірюється (вхідного корисного впливу) для побудови слідкувальних систем (особливо радіотехнічних, де вхідний корисний вплив не вимірюється, а тому і комбіноване управління неможливе).    Розглянуто узагальнення методу синтезу безперервних двоконтурних систем на дискретні системи, еквівалентні комбінованим, в умовах наявності одночасно як вхідного (задавального) впливу, так і зовнішніх впливів і перешкод.    Розроблений метод дозволяє синтезувати дискретні слідкувальні системи автоматичного управління високої точності, еквівалентні комбінованим, в умовах керованої величини, яка не вимірюється (вхідної корисної дії). Отримано дискретну передаточну функцію за помилкою двоконтурної системи (5), умову інваріантності (6), характеристичне рівняння (8). При цьому поліном чисельника передаточної функції за помилкою повинен мати різницю поліномів.    Показано, що умова інваріантності (підвищення точності) відбувається без порушення стійкості першого контуру. При даній побудові дискретної слідкувальної системи еквівалентність комбінованим системам, на відміну від методу диференціальних зв\u27язків, досягається не трьома, а двома контурами управління.    Синтезовано двоконтурну дискретну систему автоматичного управління, еквівалентну комбінованій. Розраховано і побудовано стохастичний регулятор, проведено аналіз впливу цього регулятора на астатизм системи (тобто її точність).    Запропонований метод доцільно застосовувати для побудови дискретних слідкувальних систем (особливо радіотехнічних, де вхідний корисний вплив не вимірюється за наявності перешкод), а також в лазерних радіолокаційних слідкувальних системах, системах управління літальними апаратами різного призначення

Оптимізація параметрів розсіювання оптичних фільтрів на діелектричних резонаторах з коливаннями шепочучої галереї для побудови інтерліверів

The frequency dependences of the scattering matrices of known types of optical filters, built on coupled Dielectric Resonators (DR) with whispering gallery oscillations, located in one or more transmission lines taking into account several frequency bands, are considered. New electromagnetic models of notch and add/drop filters of various types, which consist of one and two optical resonators with degenerate types of natural oscillations, have been built. The found solutions are used for calculations and analysis of frequency dependences of filter scattering matrices in several excitation bands of the structure\u27s of resonators. Examples of the calculation of frequency dependences of scattering matrices for the most common structures are given, which can be found as practical relationships when building interleavers. The frequency dispersion characteristics of several types of filters consisting of one and two dielectric resonators were calculated. The frequency dependences of the scattering matrices of two most common types of filters made on the basis of coupled DRs located in parallel between two optical transmission lines are investigated: laterally coupled add/drop filters; parallel-coupled add/drop filters; twisted double-channel SCISSORS. The possibilities of the proposed method are demonstrated on examples of calculation of the dispersion matrices of add/drop filters, taking into account several frequency bands, which can be used to build interleavers. The effect of oscillations of resonators neighboring in frequency on the characteristics of filters was analyzed. Constructed electrodynamics’ filter models are the basis for calculating and optimizing the characteristics of a wide class of elements of the newest ultra-high-speed optical communication systems.Розглядаються частотні залежності матриць розсіювання відомих видів оптичних фільтрів, побудованих на зв’язаних діелектричних резонаторах (ДР) з коливаннями шепочучей галереї, розташованих в одній або кількох лініях передачі з урахуванням декількох смуг частот. Побудовані нові електромагнітні моделі режекторних та фільтрів додавання/виведення різних типів, які складаються із одного та двох оптичних резонаторів з виродженими типами власних коливань. Знайдені рішення використовуються для розрахунків та аналізу частотних залежностей матриць розсіювання фільтрів одночасно в декількох смугах збудження резонаторів структури. Наведено приклади розрахунку частотних залежностей матриць розсіювання для найбільш поширених видів фільтрів, які можуть знайти практичні застосунки при побудові інтерліверів. Розраховано частотні характеристики розсіювання декількох фільтрів, які складаються із одного та двох діелектричних резонаторів. Досліджуються частотні залежності матриць розсіювання двох найбільш поширених типів фільтрів, виконаних на основі зв’язаних між собою ДР, розташованих паралельно між двома  оптичними лініями передачі: фільтри додавання/виведення з бічним зв\u27язком; фільтри додавання/виведення з паралельним зв\u27язком; двоканальні фільтри додавання/виведення з бічним зв\u27язком. Можливості запропонованого методу демонструються на прикладах розрахунку матриць розсіювання фільтрів додавання/виведення з урахуванням декількох частотних смуг, які можуть бути використані для побудови інтерліверів. Аналізується вплив сусідніх за частотами коливань резонаторів на характеристики фільтрів. Побудовані електродинамічні моделі фільтрів є основою для розрахунку та оптимізації характеристик широкого класу елементів новітніх систем оптичного зв’язку надвисокої швидкості

Метод обчислення і компенсації частотно-фазових спотворень на стику та у фрагментах сигналів з нелінійною частотною модуляцією

The use of nonlinear frequency modulated signals in radar technology is due to the possibility of reducing the maximum level of the side lobes of their autocorrelation functions compared to linear frequency modulated signals. One of the promising areas of development of the theory of synthesis of signals with nonlinear frequency modulation is the study of a thin signal structure that is distorted when switching to a new signal fragment. In particular, it was found that jumps in instantaneous frequency and phase at the boundary between fragments cause additional distortions in the frequency-phase structure in subsequent fragments. These phenomena had previously been ignored by researchers. Previous work on the development and study of mathematical models of nonlinear frequency-modulated signals has revealed regularities that describe the change in the frequency-phase structure of the next fragment when the value or order of the oldest derivative of the instantaneous phase function changes. It is found that the number of components in the distortion spectrum is determined by the order of this derivative: for phase distortions — according to its value, for frequency distortions — by one less. Constant components have a physical interpretation and correspond to jumps in instantaneous frequency or phase at the boundary of fragments. The structure of the paper is determined by the research logic. The first section of the paper analyzes the available publications and shows that there is no research in this area. This substantiates the expediency and relevance of the research task set forth in the second section. The third section is devoted to the theoretical substantiation of the main provisions: the calculation expressions for determining the components of frequency-phase distortion in cases where the order of the instantaneous phase function does not change with the transition to a new fragment, increases by one or two. In further research, it is planned to consider the case when the order of the instantaneous phase function decreases with the transition to the next fragment of a nonlinear frequency-modulated signal.Застосування нелінійно-частотно модульованих сигналів в радіолокаційній техніці обумовлено можливістю зниження максимального рівня бічних пелюсток їх автокореляційних функцій у порівнянні з лінійно-частотно модульованими сигналами. Одним із перспективних напрямів розвитку теорії синтезу сигналів з нелінійною частотною модуляцією є дослідження тонкої сигнальної структури, яка зазнає спотворень при переході до нового фрагмента сигналу.    Зокрема, було встановлено, що стрибки миттєвої частоти та фази на межі між фрагментами викликають додаткові спотворення частотно-фазової структури у наступних фрагментах. Ці явища раніше залишались поза увагою дослідників.     Попередні роботи з розробки та дослідження математичних моделей нелінійно-частотно модульованих сигналів дозволили виявити закономірності, які описують зміну частотно-фазової структури наступного фрагмента при зміні значення або порядку найстаршої похідної функції миттєвої фази. Виявлено, що кількість складових у спектрі спотворень визначається порядком цієї похідної: для фазових викривлень — згідно з її значенням, для частотних — на одиницю менше. Постійні складові мають фізичне трактування і відповідають стрибкам миттєвої частоти або фази на межі фрагментів.    Структура роботи обумовлена логікою дослідження. У першому розділі роботи проведено аналіз наявних публікацій, який засвідчив відсутність досліджень у цьому напрямку. Це обґрунтовує доцільність і актуальність поставленого у другому розділі завдання дослідження. Третій розділ присвячений теоретичному обґрунтуванню основних положень: наведено розрахункові вирази для визначення складових частотно-фазових спотворень у випадках, коли порядок функції миттєвої фази з переходом на новий фрагмент не змінюється, підвищується на одиницю або на два.    У подальших дослідженнях планується розглянути випадок, коли з переходом до наступного фрагмента нелінійно-частотно модульованого сигналу відбувається зниження порядку функції миттєвої фази

Метод групового кодування інфрачервоних зображень у спектрально-хвильовому просторі

The main features of the construction of intellectualized services for the exchange of infrared images (IRI) are considered. Namely, the possibility of obtaining informative meta-information. Such information may include: class and state of objects of interest, identification of image fragments by their level of informativeness.     The use of meta-information as a result of intellectualization is possible in a wide range of applied tasks. In particular, those that are solved using unmanned on-board systems. Some of these tasks are: monitoring of dynamic objects of interest, autonomous guidance of on-board complexes. In the process of performing the specified tasks by on-board complexes, decision-making is possible in the following modes: manual, autonomous, automated. However, there are conditions in which a hybrid variant of decision-making is possible. In this mode, at some stages of the decision, the on-board complex can be in an autonomous state, and at others in an automated state. Among the conditions that have an impact on the choice of mode: the presence of information conflict, crisis situations, the use of swarm technologies.  Taking into account the modes of use and tasks performed by on-board complexes, the requirements for the completeness of information are increasing (increasing the number of frames, limiting distortions, increasing the number of pixels for describing objects). The consequence of their compliance will be an increase in the information load on information and communication systems. Therefore, a contradiction appears between the requirements for quality characteristics: speed of information delivery, integrity of IR frames. Therefore, a scientific and applied task is relevant, which concerns the improvement of the quality characteristics of the provision of intellectualized information services based on the sources of IRI in applied tasks using on-board complexes. As a result of the analysis of modern technologies for solving the given problem, such as PNG and JPEG 2000, the following shortcomings were revealed: high computational complexity, introduction of significant distortions to the semantics, low efficiency in segments with a high number of heterogeneous objects. Therefore, the objective of the article\u27s research is justified: the development of a method of group coding of data in the spectral-wave space.  The article describes the stages of method development, which begin with the decomposition of the IRI into a hierarchical structure of segments and minisegments. This allows to localize the homogeneous areas of the image. The resulting segments are further transformed into the spectral domain and spectral-group coding is applied, which allows to reduce the bit volume. An experimental evaluation of the developed method was carried out on the basis of the Open Turbulent Image Set (OTIS), which includes PNG images with different levels of informativeness. It was possible to reduce the bit volume of images by an average of 37%. In addition, a comparative analysis of the coding of 16-bit images with the existing coding method, which is used in the modern JPEG 2000 format, was conducted. Where it was shown that the developed method has an advantage in the compression ratio by 25%.Розглянуто основні особливості побудови інтелектуалізованих сервісів обміну інфрачервоними зображеннями (ІЧЗ). А саме – можливість отримання інформаційних мета-відомостей. Серед такої інформації може бути: клас та стан об’єктів інтересу, ідентифікація фрагментів зображення за рівнем їх інформативності. Використання мета-відомостей, як результату інтелектуалізації, можливе у широкому колі прикладних задач. Зокрема у таких, які вирішуються із використанням безпілотних бортових комплексів. Одні з таких задач: супровід динамічних об’єктів інтересу, автономне наведення бортових комплексів. У процесі виконання зазначених задач бортовими комплексами можливе прийняття рішень у таких режимах: ручному, автономному, автоматизованому. Однак існують умови, за яких можливий гібридний варіант прийняття рішень. У такому режимі на одних етапах рішення бортовий комплекс може перебувати в автономному стані, а на інших — у автоматизованому. Серед умов, які мають вплив на вибір режиму: наявність інформаційного протиборства, кризові ситуації, використання ройових технологій. Враховуючи режими використання та задачі, які виконують бортові комплекси, зростають вимоги до повноти інформації (збільшення кількості кадрів, обмеження спотворень, підвищення кількості пікселів для опису об’єктів). Наслідком їх дотримання буде збільшення інформаційного навантаження на інфокомунікаційні системи. Отже з’являється суперечність між вимогами до якісних характеристик: оперативність доставки інформації, цілісність ІЧ кадрів. Тому актуальною є науково-прикладна задача, яка стосується підвищення якісних характеристик надання інтелектуалізованих інформаційних сервісів на основі джерел ІЧЗ в прикладних задачах з використанням бортових комплексів. У результаті аналізу сучасних технологій для вирішення наведеної задачі, таких як PNG та JPEG 2000, були виявлені такі недоліки: висока обчислювальна складність, внесення суттєвих спотворень до семантики, низька ефективність у сегментах із високою кількістю неоднорідних об’єктів. Отже обґрунтована мета досліджень статті: розробка методу групового кодування даних у спектрально-хвильовому просторі. У статті описані етапи розробки методу, які починаються із декомпозиції ІЧЗ на ієрархічну структуру сегментів та мінісегментів. Це дозволяє локалізувати однорідні області зображення. До утворених сегментів у подальшому застосовується перетворення у спектральний домен та спектрально-групове кодування, що дозволяє зменшити бітовий об’єм. Була проведена експериментальна оцінка розробленого методу на базі набору зображень Open Turbulent Image Set (OTIS), який включає PNG зображення із різним рівнем інформативності. Бітовий об’єм зображень вдалося зменшити у середньому на 37%. Крім цього було проведено порівняльний аналіз кодування 16-бітних зображень із існуючим методом кодування, який застосовується в сучасному форматі JPEG 2000. Було показано, що розроблений метод має перевагу у коефіцієнті стиснення на 25% при однакових значеннях пікового співвідношення сигналу до шуму (peak signal-to-noise ratio, PSNR)

Wideband Orthomode Duplexer Based on Double-Ridged Transition for Dual-Polarized Satellite Antennas

Виконано розробку широкосмугового ортомодового перетворювача для двополяризаційних супутникових антен і здійснено оптимізацію характеристик пристрою при поширенні в ньому основних електромагнітних хвиль. Структура перетворювача базується на дворебеному хвилевідному переході, який дозволяє отримати високий рівень розділення робочих електромагнітних хвиль із перпендикулярними лінійними поляризаціями. Створено комп’ютерні тривимірні моделі хвилевідних компонентів і повної структури ортомодового перетворювача для адекватного та достатньо точного описання фізичних хвильових процесів, що виникають при поширенні електромагнітних хвиль в розробленому пристрої. Крім двореберного переходу структура перетворювача включає декілька видів поворотів хвилеводів у Е-площині, ступінчастий хвилевідний перехід із трьох секцій, а також хвилевідний трійник у Е-площині. За допомогою розроблених моделей виконано параметричну оптимізацію геометричних розмірів окремих хвилевідних компонентів та повної структури ортомодового перетворювача для забезпечення в робочому діапазоні частот 10,7–12,8 ГГц якісного узгодження та ефективної розв’язки портів із перпендикулярними лінійними поляризаціями. Моделювання характеристик виконано за допомогою методу скінченних елементів у частотній області. Для здійснення параметричної оптимізації характеристик використано метод довірчих інтервалів. У результаті отримано ефективне узгодження хвилевідної структури ортомодового перетворювача із розрахованими значеннями коефіцієнтів відбиття менше −29 дБ для обох лінійних поляризацій у всьому робочому діапазоні частот 10,7–12,8~ГГц. Результати комп’ютерного моделювання показують, що розв’язка портів розробленого пристрою потенційно може сягати 70 дБ. Розраховані загальні втрати не перевищують 0,08 дБ при виготовленні конструкції зі сталі. Широкосмуговий ортомодовий перетворювач на основі двореберного переходу може бути використаний у сучасних антенних системах для наземних і супутникових телекомунікацій, а також у радіолокації.The article describes the development of a wide-band orthomode duplexer for dual-polarization satellite antennas and optimization of the device’s characteristics in case of propagation of fundamental electromagnetic waves in it. The structure of a duplexer is based on a double-ridged waveguide transition, which provides a high level of separation of operating electromagnetic waves with perpendicular linear polarizations. Computer three-dimensional models of waveguide components and complete structure of the orthomode duplexer were created for an adequate and sufficiently accurate description of the physical wave processes that occur during the propagation of electromagnetic waves in the developed device. In addition to the double-ridged transition, the structure of a duplexer includes several types of waveguide bends in the E-plane, a stepped waveguide junction of three sections, and a waveguide tee in the E-plane. Using the developed models, a parametric optimization of the geometric dimensions of individual waveguide components and complete structure of the orthomode duplexer was performed to ensure high-quality matching and effective isolation of ports with perpendicular linear polarizations in the operating frequency range of 10.7–12.8 GHz. The characteristics were simulated using the finite element method in the frequency domain. The trust region framework was used to perform parametric optimization of the characteristics. As a result, effective matching of waveguide structure of the orthomode duplexer was obtained with calculated reflection coefficients of less than −29 dB for both linear polarizations in the entire operating frequency range of 10.7–12.8 GHz. The results of computer simulation show that the decoupling of the ports of the developed device can potentially reach 70 dB. The calculated total losses do not exceed 0.08 dB for the structure made of steel. A wideband orthomode duplexer based on a double-ridged transition can be used in modern antenna systems for terrestrial and satellite telecommunications, as well as in radars

Алгоритм просторового керування рухом рою БПЛА з лідером на основі синергетичного підходу

Formulation of the problem in general. It is noted that it is advisable to use unmanned aerial vehicles as part of swarms (groups) to perform tasks in a complex environment with obstacles in an automatic or remote-controlled mode, which requires algorithmisation of the process of building routes. It is shown that the problematic aspects of UAV swarm control are their coordination to perform a single task, ensuring the reliability and stability of communication, and avoiding complex static and dynamic obstacles along the flight route.    Analysis of recent researches and publications. The paper analyses models and algorithms for building routes, in particular those that use a synergistic approach based on the known location of all other swarm elements. However, this approach is considered only theoretically and with a typical example for movement in a two-dimensional plane.    Presenting the main material. An improved control algorithm based on a synergistic approach for three-dimensional space in the presence of a leader is proposed, which reduces the computational complexity and calculation time. An expression is presented that formalises the mathematical model for determining the acceleration of an unmanned aerial vehicle from a group (swarm) consisting of N elements. It is shown that in order to implement an improved algorithm for route construction and group control, the location of the driven elements of the group should be determined relative to the route positions of its leader. The implementation of the algorithm has been tested by mathematical modelling in the Ardupilot SITL environment and by conducting a full-scale (flight) experiment using a group (swarm) of three UAVs of the copter type.     Conclusion. The proposed algorithm for spatial control of a UAV swarm with a leader based on a synergistic approach allows keeping the group elements in space within the target optimal distance between them. The simulation and practical experiment confirmed the ability of the algorithm to provide a linear process of increasing the number of iterations to reach the critical distance, unlike the prototype, for which this indicator increased quadratically.    The perspectives of future researches. Further research should include the development of a methodology for constructing routes for collision-free movement of groups (swarms) of UAVs based on the proposed algorithm.Зазначено, що безпілотні літальні апарати (БПЛА) доцільно використовувати у складі роїв (груп) для виконання завдань у складному середовищі з перешкодами в автоматичному або дистанційно-керованому режимі, що потребує алгоритмізації процесу побудови маршрутів руху. Показано, що проблемними аспектами керування роєм БПЛА є їхнє узгодження для виконання єдиного завдання, забезпечення надійності та стійкості зв’язку, оминання складних статичних і динамічних перешкод на маршруті польоту. Проведено аналіз моделей та алгоритмів побудови маршрутів, зокрема тих, що використовують синергетичний підхід, який ґрунтується на відомому місці розташування всіх інших елементів рою. Такий підхід розглянутий лише теоретично і з типовим прикладом для руху у двомірній площині. Запропоновано вдосконалений алгоритм керування на основі синергетичного підходу для тривимірного простору за наявності лідера, що зменшує обчислювальну складність та час проведення розрахунків. Наведено вираз, що формалізує математичну модель визначення прискорення безпілотного літального апарата із групи (рою), що складається із N елементів. Показано, що для реалізації удосконаленого алгоритму побудови маршруту та керування групою визначення місцеположення ведених елементів групи потрібно проводити відносно позицій маршруту її лідера. Реалізація алгоритму перевірена шляхом математичного моделювання в середовищі Ardupilot SITL та проведенням натурного (льотного) експерименту з використанням групи (рою) з трьох БПЛА типу коптер. Запропонований алгоритм просторового керування рухом рою БПЛА з лідером на основі синергетичного підходу дає змогу утримувати елементи групи у просторі в межах цільової оптимальної відстані між ними. Подальшими дослідженнями слід вважати розроблення методики побудови маршрутів для безколізійного пересування груп (роїв) БПЛА на основі запропонованого алгоритму