Измерительный комплекс для оснащения лаборатории по созданию высокоточных сверхширокополосных радиосистем
Комплекс предназначен для радиоизмерения на сверхвысоких частотах, создания и наладки аппаратуры для формирования и обработки сверхкоротких сигналов.
Измерительный комплекс, полученный Научно-исследовательским Центром МАИ для оснащения лаборатории сверхширокополосных радиосистем, представляет собой совокупность уникального прецизионного измерительного оборудования в состав, которого входят:
- Радиоизмерения на сверхвысоких частотах
- Создание и наладка аппаратуры для формирования и обработки сверхкоротких сигналов
| Tektronix DPO70804B | |
|---|---|
| Система вертикального отклонения | |
| Полоса пропускания аналогового тракта (-3 дБ), ГГц | 8 |
| Количество аналоговых каналов | 4 |
| Количество цифровых каналов | 16 |
| Время нарастания по уровням 20 – 80 % (типовое) | 34 пс |
| Вертикальный шум (% от полного диапазона) (типовое) | 0,35% |
| Развязка между каналами (любые два канала при одинаковой чувствительности по вертикали) | ≥120:1 (для входной частоты от 0 до 10 ГГц) |
| Погрешность усиления по постоянному току | ±2% (от показаний) |
| Задержка между любыми двумя каналами (типовая) | ≤100 пс для любых двух каналов при одинаковой чувствительности по вертикали и развязке входа ≤50 пс с включенным расширением полосы пропускания (BWE) |
| Эффективное количество битов (типовое) | 5,4 |
| Развязка по входу | Связь по пост. току (50 Ом), заземление |
| Входная чувствительность | От 10 до 500 мВ/дел. (полный диапазон: от 100 мВ до 5 В) |
| Макс. входное напряжение, 50 Ом | <5,0 В (ср.кв.) для ≥100 мВ/дел.; |
| также определяется устройством TekConnect 1,0 В (ср.кв.) для <100 мВ/дел. | |
| Погрешность смещения | |
| Равномерность полосы пропускания (20, 50, 100, 250 мВ/дел.) (типовая) | ±0,5 дБ на 50 % номинальной полосы пропускания при 25 °C |
| Диапазон позиционирования | ±5 дел. |
| Вертикальное разрешение | 8 бит (11 бит с усреднением) |
| Частота дискретизации | |
| Режим реального времени с 1, 2, 3 или 4 каналами (макс.) | 25 Гвыб./с |
| Режим ET/IT (макс.) | 5 Твыб./с |
| Максимальная длина записи на канал | |
| С опцией 2XL | 20 млн. точек на всех четырех каналах |
| Максимальная длительность при максимальном разрешении в реальном времени | |
| Разрешение | 40 пс (25 Гвыб./с) |
| С опцией 2XL | 0,8 мс |
| Agilent MSO 9104A | |
| Аналоговая полоса пропускания (–3 дБ), ГГц | 1 |
| Время нарастания и спада | 10—90%: 253 пс |
| 20—80%: 174 пс | |
| Входные каналы | 4 + 16 |
| Входной импеданс |
50 Ом ±2,5 % |
| Чувствительность | 1 МОм: 1 мВ/дел. ÷5 В/дел. |
| 50 Ом: 1 мВ/дел. ÷1 В/дел. | |
| Характер связи на входе |
1 MОм: AC (3,5 Гц), DC 50 Ом: DC |
| Разрешение по вертикали | 8 бит, ≥12 бит с усреднением |
| Развязка между каналами | DC ÷ 50 MHz: 50 dB |
| >50 MHz ÷ 1 GHz: 40 dB | |
| >1 GHz ÷ 4 GHz: 25 dB | |
| Погрешность коэффициента усиления постоянного напряжения | ±2 % от полной шкалы при шкале полного разрешения канала |
| Максимальное входное напряжение |
1 MОм: 150В RMS или DC, CAT I ±250 В (DC + AC) в AC соединение 50 Ом: 5 Vrms |
| Погрешность установки смещения | ±1,25% от смещения в канале + 1% от полной шкалы + 1 мВ |
| Динамический диапазон | 1 MОм: ±8 деления от середины экрана |
| 50 Ом: ±8 деления от середины экрана | |
| Погрешность измерения постоянного напряжения | Парный курсор: ±[(погрешность усиления DC) + (разрешение)] |
| Одинарный курсор: ±[(погрешность усиления)] | |
| Anritsu MG3694C | |
| Частотный диапазон | 2 ГГц...31,8 ГГц |
| Выходная мощность | +26 дБм |
| Разрешение по частоте | 0,01 Гц |
| Погрешность установки уровня | ±(1,0…3,5) дБ |
| Покрытие зоны аудио частот | от 0,1 Гц до 10 МГц |
Наличие АМ, ФМ, ЧМ, ИМ
Прецизионный опорный источник, низкий уровень фазовых шумов
Встроенные НЧ и импульсный генераторы
Электронная почта: tehnopark@mai.ru
Адрес: г.Москва, Волоколамское шоссе, д.4
Радиодатчики для измерения скорости пульсовой волны
Измерительный комплекс использован для настройки радиодатчиков для измерения скорости пульсовой волны, которые разрабатываются МАИ совместно с НИИ кардиологии им. М. И. Мясникова («Чазовский Центр»), а также для уточнения параметров датчиков для продолжения разработки.
Актуальность разработки вызвана ростом числа заболеваний органов сердечнососудистой системы, которые занимают лидирующие позиции в общей структуре заболеваний. Одним из основных методов борьбы с данным видом патологии является раннее выявление ухудшения эластичности сосудистой стенки артерий путем измерения скорости пульсовой волны в артериях. Разрабатываемые в МАИ радиодатчики позволяют проверить эластичность сосудистой стенки артерий бесконтактно за счет измерения параметров кровотока, протекающего в зоне слабого электромагнитного поля, излучаемого датчиками. Одновременно с этим, датчики позволяют регистрировать другой важный диагностический параметр – вариабельность (изменение) сердечного ритма.
Использование макетных образцов показало возможность оперативной оценки состояния сердечнососудистой системы летного и обслуживающего персонала авиаподразделений без снятия одежды при предполетной подготовке.
«Данник-5М»
В 2010 году на аппаратуре комплекса выполнен большой объем работ по проверке и настройке высокочастотного тракта малогабаритного сверхширокополосного радиолокатора для обнаружения людей за стенами «Данник-5М», разработанного Научно-исследовательским Центром МАИ по заказу МВД РФ. В настоящее время проводится подготовка к выпуску опытной партии радиолокатора.
В ходе регулировочных работ с использованием измерительного комплекса было произведено прецизионное измерение формы зондирующего сигнала и формы управляющих сигналов радиолокатора «Данник-5М», а так же была измерена задержка между управляющими сигналам. Эти измерения позволили оценить факторы, влияющие на нестабильность параметров радиолокатора и принять меры по устранению этих недостатков. В результате увеличена на 25 % дальность обнаружения движущегося и неподвижного (по движению грудной клетки) человека и на два порядка уменьшено количество ложных обнаружений, возникающих при работе радиолокатора через кирпичную стену толщиной до 50 см. Необходимые изменения внесены в конструкторскую документацию радиолокатора «Данник-5М», предназначенную для производства опытной партии. В случае выпуска этой партии радиолокатор «Данник-5М» будет первым серийным российским радиолокатором для обнаружения людей за препятствиями и будет передан подразделениям МВД.
Грант РФФИ-2010
Название проекта: «Обнаружение и измерение параметров живых малоподвижных и неподвижных объектов с использованием сверхширокополосных радиолокационных систем малой дальности».Проведены анализ и моделирование процессов формирования диаграмм направленности на излучение и прием при работе радиолокатора СШП сигналами, пространственная длительность которых значительно меньше геометрических размеров антенны. Разработаны методы расчета антенн, работающих в этих условиях, а также методы расчета их характеристик.
Проведены анализ и моделирование процесса отражения СШП сигнала от сложного, многоточечного объекта, радиальные размеры которого значительно больше его пространственной длительности. Разработан метод расчета ЭПР многоточечного объекта.
Проведены анализ и моделирование процессов обработки СШП сигнала неизвестной формы, принятого от сложного объекта, радиальные размеры которого значительно больше его пространственной длительности. Синтезирован оптимальный алгоритм обнаружения пачки таких СШП сигналов. Выполнен анализ качества синтезированного алгоритма. Были синтезированы простые субоптимальные алгоритмы, использующие сигналы в двух соседних периодах повторения.
Проведены анализ и моделирование процессов обработки радиолокационного сигнала, отраженного от объекта, совершающего поступательно-возвратное движение. Создан алгоритм обработки, позволяющий восстановить параметры движения объекта. Произведен анализ качества созданного алгоритма.
Грант РФФИ-2011
Название проекта: «Исследование особенностей работы и методов построения сверхширокополосных радиосистем с большими антеннами с учетом деформации структуры сигналов и диаграмм направленности, возникающей в процессе излучения и приема».Проведено исследование процессов возбуждения антенн, излучения и изменения сигнала для случая, когда пространственная протяженность сигнала становится меньше линейного размера антенн. Выведены формулы описывающие поле в дальней зоне для симметричного, несогласованного с пространством вибратора и для антенны в виде линейной апертуры при произвольном законе возбуждающего сигнала. Предложена методика оценки степени изменения сигналов и диаграмм направленности, основывающиеся на корреляционном анализе.
Проведено исследование процессов приема и изменения сигнала для случая, когда его пространственная протяженность становится меньше линейного размера антенны. Выведены формулы описывающие напряжение в нагрузке симметричного, согласованного с пространством вибратора при произвольной форме падающего поля. Рассмотрено взаимодействие излучающего и приемного вибраторов. Обоснована возможность распространения результатов анализа излучения сверхширокополосных сигналов, на случай их приема.
Предложен новый метод радиопеленгации, основанный на особенностях излучения и приема сверхширокополосных сигналов антеннами с большими апертурами. Проведено моделирование работы радиопеленгатора основанного на данном методе. Сделаны обобщающие выводы, подтверждающие работоспособность рассматриваемого метода.
Создан стенд для проведения экспериментальных исследований изменения диаграмм направленности и форм сигналов. Проведены предварительные эксперименты, разработаны методики.
Предложены математические методы для количественного анализа характера изменения формы сигналов при их излучении и приеме антеннами с большими апертурами.
Создание ряда высокоточных аппаратно-программных комплексов для дистанционного обнаружения и наблюдения живых объектов в интересах медицины, охраны и безопасности
3 ноября 2011 года МАИ выиграл лот и заключил государственный контракт № 07.524.11.4011 с Министерством образования и науки Российской Федерации на выполнение в 2011-2013 гг. опытно-конструкторской работы: «Создание ряда высокоточных аппаратно-программных комплексов для дистанционного обнаружения и наблюдения живых объектов в интересах медицины, охраны и безопасности» (шифр «2011-2.4-524-043-001»). Исполнителем контракта является НИЦ СШП МАИ. В рамках указанной ОКР предполагается разработка конструкторской документации и опытных образцов восьми биорадиолокационных аппаратно–программных комплексов различного назначения. Эти комплексы являются современными высокотехнологичными устройствами с высокими требованиями к их радиотехническим характеристикам.
В настоящее время имеются заявки на выпуск и поставку опытных партий двух типов комплексов в 2012 и в 2013 годах:
ЗАО «Группа защиты – ЮТТА»
В 2011 году по заказу ЗАО «Группа защиты – ЮТТА» была проведена опытно-конструкторская работа по разработке программно-аппаратного комплекса для обнаружения сверхмалых изменений ЭПР на дистанции до 100 м. В результате работы был создан опытный образец комплекса.
