2011
Browse
Recent Submissions
- ItemPříspěvek k efektivnímu využití úzkopásmového rádiového kanálu(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Bobula, Marek; Prokeš, Aleš; Masopust, Jiří; Syrovátka, BřetislavPředkládaná práce se soustředí na problematiku využívání úzkopásmového rádiového kanálu rádiovými modemy, které jsou určené pro průmyslové aplikace pozemní pohyblivé rádiové služby, specifikované v dominantní míře Evropským standardem ETSI EN 300 113. Tato rádiová zařízení se používají v kmitočtových pásmech od 30 MHz do 1 GHz s nejčastěji přidělovanou šířkou pásma 25 kHz a ve většině svých instalací jsou využívána ve fixních nebo mobilních bezdrátových sítích. Mezi typické oblasti použití patří zejména datová telemetrie, aplikace typu SCADA, nebo monitorování transportu strategických surovin. Za hlavní znaky popisovaného systému lze označit komunikační pokrytí značných vzdáleností, dané především vysokou výkonovou účinnosti datového přenosu a využívaní efektivních přístupových technik na rádiový kanál se semiduplexním komunikačním režimem. Striktní požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu umožňují těmto zařízením využívat spektrum i v oblastech kmitočtově blízkým jiným komunikačním systémům bez nutnosti vkládání dodatečných ochranných frekvenčních pásem. Úzkopásmové rádiové komunikační systémy, v současnosti používají převážně exponenciální digitální modulace s konstantní modulační obálkou zejména z důvodů velice striktních omezení pro velikost výkonu vyzářeného do sousedního kanálu. Dosahují tak pouze kompromisních hodnot komunikační účinnosti. Úpravy limitů příslušných rádiových parametrů a rychlý rozvoj prostředků číslicového zpracování signálu v nedávné době, dnes umožňují ekonomicky přijatelné využití spektrálně efektivnějších modulačních technik i v těch oblastech, kde je prioritní využívání úzkých rádiových kanálů. Cílem předkládané disertační práce je proto výzkum postupů směřující ke sjednocení výhodných vlastností lineárních a nelineárních modulací v moderní konstrukci úzkopásmového rádiového modemu. Účelem tohoto výzkumu je efektivní a „ekologické“ využívání přidělené části frekvenčního spektra. Mezi hlavní dílčí problémy, jimiž se předkládaná práce zabývá, lze zařadit zejména tyto: Nyquistova modulační filtrace, navrhovaná s ohledem na minimalizaci nežádoucích elektromagnetických interferencí, efektivní číslicové algoritmy frekvenční demodulace a rychlé rámcové a symbolové synchronizace. Součástí práce je dále analýza navrhovaného řešení z pohledu celkové konstrukce programově definovaného rádiového modemu v rovině simulací při vyšetřování robustnosti datového přenosu rádiovým kanálem s bílým Gaussovským šumem nebo kanálem s únikem v důsledku mnohacestného šíření signálu. Závěr práce je pak zaměřen na prezentování výsledků praktické části projektu, v níž byly testovány, měřeny a analyzovány dvě prototypové konstrukce rádiového zařízení. Tato finální část práce obsahuje i praktická doporučení, vedoucí k vyššímu stupni využitelnosti spektrálně efektivnějších komunikačních režimů v oblasti budoucí generace úzkopásmových zařízení pozemní pohyblivé rádiové služby.
- ItemRekonstrukce blízkého pole antén(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Puskely, Jan; Nováček, Zdeněk; Mazánek, Miloš; Schejbal, VladimírCílem disertační práce je navrhnout efektivně pracující algoritmus, který na základě bezfázového měření v blízkém poli antény bude schopen zrekonstruovat komplexní blízké pole antény resp. vyzařovací diagram antény ve vzdáleném poli. Na základě těchto úvah byly zkoumány vlastnosti minimalizačního algoritmu. Zejména byl analyzován a vhodně zvolen minimalizační přistup, optimalizační metoda a v neposlední řadě i optimalizační funkce tzv. funkcionál. Dále pro urychlení celého minimalizačního procesu byly uvažovány prvotní odhady. A na závěr byla do minimalizačního algoritmu zahrnuta myšlenka nahrazující hledané elektrické pole několika koeficienty. Na základě předchozích analýz byla navržená bezfázová metoda pro charakterizaci vyzařovacích vlastností antén. Tato metoda kombinuje globální optimalizaci s obrazovou kompresní metodou a s lokální metodou ve spojení s konvečním amplitudovým měřením na dvou površích. V našem případě je globální optimalizace použita k nalezení globálního minima minimalizovaného funkcionálu, kompresní metoda k redukci neznámých proměnných na apertuře antény a lokální metoda zajišťuje přesnější nalezení minima. Navržená metoda je velmi robustní a mnohem rychlejší než jiné dostupné minimalizační algoritmy. Další výzkum byl zaměřen na možnosti využití měřených amplitud pouze z jednoho měřícího povrchu pro rekonstrukci vyzařovacích charakteristik antén a využití nového algoritmu pro rekonstrukci fáze na válcové geometrii.
- ItemModelování mikrovlnných polovodičových struktur(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Pokorný, Michal; Raida, Zbyněk; Mazánek, Miloš; Voves, JanTato dizertační práce se zabývá modelováním mikrovlnných polovodičových struktur. Stále vyšší pracovní kmitočty komunikačních systémů zvyšují nároky na aktivní prvky a přenosová vedení, realizované zpravidla v monolitické integrované podobě. Přenosová vedení s rozprostřeným zesílením představují perspektivní řešení nejen jako zesilovací prvky, ale také jako aktivní napáječe mikrovlnných antén. V součastné době neexistuje vhodný softwarový nástroj pro jejich efektivní simulaci a návrh. První část této práce je zaměřena na implementaci termodynamické formulace modelu driftu a difuze pro numerickou simulaci transportních procesů polovodičových struktur v komerčním programu COMSOL Multiphysics. Další část je věnována implementaci Gunnova jevu v makroskopické aproximaci a vypracování simulační procedury pro analýzu struktur využívajících tento jev. Poslední část je věnována návrhu a analýze aktivních přenosových vedení a zlepšení jejich vlastností.
- ItemDigitální programovatelné funkční bloky pracující v kódu zbytkových tříd(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Sharoun, Assaid Othman; Musil, Vladislav; Mikula, Vladimír; Šimčák, MarekV systému s kódy zbytkových tříd je základem skupina navzájem nezávislých bází. Číslo ve formátu integer je reprezentováno kratšími čísly integer, které získáme jako zbytky všech bází, a aritmetické operace probíhají samostatně na každé bázi. Při aritmetických operacích nedochází k přenosu do vyšších řádů při sčítání, odečítání a násobení, které obvykle potřebují více strojového času. Srovnávání, dělení a operace se zlomky jsou komplikované a chybí efektivní algoritmy. Kódy zbytkových tříd se proto nepoužívají k numerickým výpočtům, ale jsou velmi užitečné pro digitální zpracování signálu. Disertační práce se týká návrhu, simulace a mikropočítačové implementace funkčních bloků pro digitální zpracování signálu. Funkční bloky, které byly studovány jsou nově navržené konvertory z binarní do reziduální reprezentace a naopak, reziduální sčítačka a násobička. Nově byly také navržené obslužné algoritmy.
- ItemKmitočtové filtry s proudovými aktivními prvky(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Jeřábek, Jan; Vrba, Kamil; Ondráček,, Oldřich; Kolka, ZdeněkDisertační práce se orientuje především na výzkum nových proudových aktivních prvků a jejich aplikace v kmitočtových filtrech, vhodných pro proudový mód. Práce je zaměřena na návrh nových zapojení filtrů vhodných nejen pro tradiční nediferenční režim zpracování signálů, ale i struktur pro plně diferenční zpracování. V práci jsou navrženy tři obecné koncepce typu KHN filtrů druhého řádu, v nichž je řiditelnost činitele jakosti a kmitočtu komplexně sdružených pólů zajištěna pomoci několika vhodně zařazených řiditelných proudových zesilovačů. Dalšími použitými aktivními prvky jsou proudový konvejor druhé generace, vícevýstupový proudový sledovač, transkonduktanční zesilovač a jejich diferenční obdoby. Z obecných struktur je možné odvodit velké množství řešení a některá z nich jsou prezentována i v této práci. V práci je dále prezentováno několik multifunkčních a také jednoúčelových filtračních struktur druhého řádu a dvě varianty syntetických prvků n-tého řádů, se kterými je možné navrhnout filtry vyšších řádů, jak v nediferenční, tak i diferenční podobě.