Современные информационные технологии/1. Компьютерная инженерия

д.т.н., професор Лукашенко В.М., к.т.н. Уткіна Т.Ю., аспірант Чичужко М.В., магістр Лукашенко В.А.,
магістрант Шевченко Т.Л., магістрант Дяченко М.А.

Черкаський державний технологічний університет, Україна

БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНИЙ МЕТОД ЯКІСНОЇ ОЦІНКИ СУЧАСНИХ БАЗОВИХ КОМПОНЕНТІВ БЕЗДРОТОВИХ ПРИСТРОЇВ ПРИЙОМО-ПЕРЕДАЧІ

Питанням дослідження і розробки сучасних бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів та їх базових компонентів присвячені роботи [1-4] вітчизняних та зарубіжних вчених О.В. Головіна, Н.І. Чистякова, В. Шварца, А.І. Хардона, В.П. Іпатова, В.К. Орлова, І.М. Самойлова, В.Н. Смірнова та інших. Але в них, недостатньо висвітлені питання щодо визначення найкращих сучасних бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів та їх базових компонентів за основними параметрами.

Метою роботи є розробка багатокритеріального методу якісної оцінки сучасних базових компонентів бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

- провести системний аналіз сучасних бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів;

- запропонувати багатокритеріальний метод якісної оцінки сучасних базових компонентів бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів;

- провести аналіз базового напівпровідникового компоненту для сучасних бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів;

- побудувати знакову модель залежності технічних параметрів сучасних базових компонентів бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів.

Рішення проблемної задачі. Сучасні бездротові пристрої прийомо-передачі сигналів мають такі основні вимоги: низьке енергоспоживання, велика дальність прийомо-передачі сигналу та висока якість відтворення. Але не всі бездротові пристрої прийомо-передачі сигналів задовольняють цим вимогам, оскільки більшість таких пристроїв мають завищену вартість, а більш дешеві аналоги не задовольняють вимогам комфортного використання.

В табл. 1 наведено перелік фірм виробників, моделей бездротових пристроїв прийомо-передачі, на прикладі бездротових пристроїв відтворення аудіо даних, та їх основні технічні характеристики.

Таблиця 1

Перелік основних моделей та технічних параметрів сучасних бездротових пристроїв прийомо-передачі відповідних виробників

Виробник	Модель	Передача звука на частоті	Радіус дії, м	Чутливість, дБ	Час роботи приймача, год	Вартість, грн
Sennheiser	IS 380	20-18500 Гц	10	106	4	822
	IS 150-V4	2,3 МГц	60	110	15	1800
	IS 300-V4	2,3–2,8 МГц	60	118	20	2177
Philips	SHC 1300	2,3–2,8 МГц	7	95	15	700
	SHC 2000	2,3– 2,8МГц	7	108	15	734
Sony	MDR-IF240RK	16-22000 Гц	7	100	35	460
Thomson	WHP265	40-12000 Гц	7	107	14	310
VCAN	IR2008D	2,8-3,8 МГц	10	60	15	375

З табл. 1 видно, що найкращим бездротовим пристроєм відтворення аудіо даних за технічними параметрами є Sennheiser IS 300-V4, але він має дуже велику вартість.

Базовим компонентом сучасних бездротових пристроїв відтворення аудіо даних є напівпровідниковий пристрій ІЧ-випромінювання, який визначає технічні та економічні характеристики самого пристрою. Саме від ІЧ-випромінювачів залежить дальність прийомо-передачі сигналів та якість передачі аудіо даних. При використанні відповідних ІЧ-випромінювачів можливо збільшити радіус дії пристрою в декілька разів, а при цьому також зросте і якість прийомо-передачі сигналів.

Отже, доцільно розглянути технічні параметри ІЧ-випромінювачів та порівняти їх між собою для визначення найкращих сучасних базових компонентів бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів.

В табл. 2 наведено перелік основних технічних параметрів напівпровідникових пристроїв ІЧ-випромінювання [5-6].

Таблиця 2

Перелік основних технічних параметрів напівпровідникових пристроїв ІЧ-випромінювання

№ п/п	Тип пристрою	Значення параметрів при Т=25°С				, °С
		, B	,mA	, нс	, нс
1	АЛ103А	1,6	50	300	500	85
2	АЛ106Б	1,7	100	10	20	85
3	АЛ106Д	1,7	100	10	20	85
4	АЛ108А	1,35	100	2400	2000	85
5	АЛ115А	2	50	1000	600	85
6	АЛ119А	3	300	1000	1500	85
7	3Л120Б	2	50	20	20	85
8	3Л123А	2	300	350	500	85
9	3Л129А	2	50	10	10	85
10	АЛ136А–5	1,9	50	14	14	70
11	АЛ137А	3	50	7	7	70

Примітка:

 – пряме падіння напруги на світлодіоді при струмі ;

 – номінальний прямий струм світлодіода;

 – час наростання імпульсу випромінювання світлодіода;

 – час спаду імпульсу випромінювання світлодіода;

 – температура випромінювання.

Узагальнений математичний опис, що пов’язує вибрані визначальні величини сучасних базових компонентів бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів, має вигляд:

(1)

З виразу (1) видно, що відсутня аналітична залежність між цими величинами.

З табл. 2 та виразу (1) видно, що якісно оцінити одночасно за багатьма параметрами і різними моделями напівпровідникові пристроїв ІЧ-випромінювання для визначення найкращого серед них доволі складно, через відсутність аналітичної залежності між їх технічними параметрами.

Тому, пропонується багатокритеріальний метод якісної оцінки сучасних базових компонентів бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів на основі теорії неповної подібності і розмірностей, на прикладі напівпровідникових ІЧ-випромінювачів, при цьому визначальними величинами є технічні параметри, які наведені в табл. 2.

Враховуючи фізичне моделювання, формуються умовні критерії подібності за визначальними величинам на основі евристики. Їх значимість підтверджується наступним фізичним тлумаченням:

-  – величина, що характеризує форму направленості випромінювання;

- – величина, що характеризує відповідні показники потужності енергоспоживання.

Критеріальне рівняння має наступний вигляд:

(2)

Знакова модель залежності технічних параметрів напівпровідникових пристроїв ІЧ-випромінювання, зображена на рис. 1, побудована в безрозмірних координатах на основі умовних критеріїв подібності.

Рис. 1 Знакова модель залежності технічних параметрів напівпровідникових
пристроїв ІЧ-випромінювання в безрозмірних координатах

Аналіз залежностей між чотирма технічними параметрами напівпровідникових пристроїв ІЧ-випромінювання (рис. 1) показав, що найефективнішою моделлю є напівпровідниковий пристрій ІЧ-випромінювання – АЛ108А. Він, серед інших досліджуваних напівпровідникових пристроїв ІЧ-випромінювання, має найбільшу потужність випромінювання та найефективнішу форму випромінювання.

Висновки:

1. Проведено системний аналіз сучасних бездротових пристроїв прийомо-передачі аудіо сигналу. Показано, що найкращим бездротовим пристроєм відтворення аудіо даних за технічними параметрами є Sennheiser IS 300-V4, але він має дуже велику вартість – 2177 грн. Встановлено, що найбільш важливою вимогою до сучасних бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів є потужність випромінювання.

2. Запропонований багатокритеріальний метод якісної оцінки сучасних базових компонентів бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів на основі теорії неповної подібності і розмірностей.

3. Проведено аналіз технічних параметрів базового компоненту сучасних бездротових пристроїв відтворення аудіо даних – напівпровідникового пристрою ІЧ-випромінювання. Показано що найкращим за показниками потужності енергоспоживання та формою направленості випромінювання є напівпровідниковий пристрій ІЧ-випромінювання – АЛ108А.

4. Побудована знакова модель залежностей між чотирма технічними параметрами напівпровідникових пристроїв ІЧ-випромінювання в безрозмірних координатах на основі фізичного моделювання і умовних критеріїв подібностей: , . Особливістю цієї знакової моделі є візуалізація основних характеристик в безрозмірних координатах, що дозволяє пришвидшити процес проектування та вибрати шлях по вдосконаленню і забезпеченню високої якості пристроїв даного типу.

Перспективою подальших досліджень є дослідження методів апаратурної реалізації сучасних базових компонентів бездротових пристроїв прийомо-передачі сигналів.

Література:

1. Иванченко И. А. Применение дискретизации оптического сигнала для изменения коэффициента направленного отражения / И. А. Иванченко, В. И. Сантоний // Збір. матер. Всеукр. наук.-практ. конф. “Сучасні наукові досягнення – 2008”, 29-30 листопада 2008 р., Миколаїв. – Т. ІІ. – С. 277–283.

2. Анализ значимых параметров объекта перемещения на основе теории неполного подобия и размерностей / Б. А. Шеховцов, В. М. Лукашенко, А. Г. Лукашенко, М. Г. Лукашенко // Тр. III Междунар. НПК “Умение и нововьедения”. – София : «Бял ГРАД-БГ» ООД, 2007. – Т. 10. – С. 35–38.

3. Классификация современных микроконтроллеров для лазерных технологических комплексов / А. Г. Лукашенко, В. М. Лукашенко, Р. Е. Юпин, Д. А. Лукашенко, В. А. Лукашенко // Aktuálni vzmoženosti vědy – 2012 : materiály VIII Mezinárodní vědecko-praktická konference : (27.06.2012 –05.07.2012, Praha). – Praha: “Education and Science”, 2012. – Т. 20. – C. 45–48.

4. Шуба Ю. А. Выбор формы спектральной характеристики чувствительности оптического прибора / Ю. А. Шуба, Н. И. Павлов, В. А. Шеволдин // Оптический журнал. – 2002. – Т. 34. – № 8. – С. 12–16.

5. Мощные инфракрасные светодиоды. Режим доступу – http://www.edison-opto.ru/products/edison/ir.phphttp://www.edison-opto.ru/
products/edison/ir.php.

6. Измерение чувствительности светодиодов, фотодиодов и фототранзисторов к различным источникам света. Режим доступу – http://serge77.rocketworkshop.net/fotosens/fotosens.htm.