М.н.с Орлов П.Е., к.т.н. Заболоцкий А.М.

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Россия

Дифференцирование гауссова импульса для задач модального зондирования

Для обеспечения работоспособности радиотехнических систем важен контроль их функционирования. При этом актуально решение задач зондирования (обнаружения, идентификации и диагностики) многопроводных структур. Развитие радиотехнических систем увеличивает требования к устройствам зондирования, что приводит к необходимости создания устройств, основанных на новых принципах. Предложено новое устройство [1], основанное на идее использования модального искажения формы импульсного сигнала [2]. Проведены натурные эксперименты, подтверждающие на практике возможности обнаружения, идентификации и диагностики электрических соединений модальным зондированием [3, 4]. Однако для реализации модального зондирования необходимо увеличение разрешающей способности зондирующего импульсного сигнала, поскольку его длительность может быть меньше разности задержек мод зондируемой структуры, что приведет к неполному модальному разложению.

Цель работы – продемонстрировать возможность применения дифференцирования импульсного сигнала для увеличения разрешающей способности зондирующего импульса.

Пусть сигнал U_∑ состоит из двух гауссоид, сдвинутых по времени, а t₁ – время задержки второго сигнала U₂ относительно первого U₁. Построим графики производных первого, второго и третьего порядка для U_∑. Сначала смоделируем случай, когда временной задержки нет (t₁=0), т.е. сигналы к концу линии приходят одновременно (табл. 1), что соответствует трехпроводной структуре, в которой возбуждаются только синфазная и дифференциальная моды, имеющие одинаковые задержки распространения вдоль линии. Видно, что формы производных исходного и суммарного импульсов не отличаются по форме, отличаются только амплитуды.

При увеличении значения временной задержки t₁ установлено (это соответствует неравенству нулю разности задержек синфазной и дифференциальной мод), что при t₁=0,11 нс наблюдается существенное изменение формы производной (увеличение количества точек экстремума функции) исходного и суммарного импульсов (табл. 1). Значение задержки составляет 18,3 % от общей длительности импульса (0,6 нс). При данном значении t₁ с помощью производных можно определить, что сигнал U_∑ состоит из двух субимпульсов, поскольку на графике производной второго порядка появляются дополнительные точки экстремума функции, которые на графике производной третьего порядка дают дополнительные точки пересечения с временной осью t. Их количество, по сравнению с аналогичным графиком для исходного импульса, составляет пять вместо трех.

Таким образом, приведенные результаты свидетельствуют о возможности увеличения разрешающей способности зондирующего импульса при неполном модальном разложении, наблюдающемся при длительности импульса большей чем разность задержек синфазной и дифференциальной мод.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 13-07-98017 р_сибирь_а.

ТаблицаТаблица 1. Формы итогового сигнала (––) из двух субимпульсов (––;– –) и их производных при t₁=0; 0,11 нс

	Временной сдвиг между двумя субимпульсами
	t1=0 нс	t1=0,11 нс
Исходный сигнал
Первая производная
Вторая производная
Третья производная

Литература

1. Патент РФ №2009108905/28, 10.03.2009. Газизов Т.Р., Заболоцкий А.М., Орлов П.Е., Самотин И.Е., Бевзенко И.Г., Мелкозеров А.О., Газизов Т.Т., Куксенко С.П., Костарев И.С. Устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи // Патент России № 2386964. 2010. Бюл. №11.

2. Газизов Т.Р., Заболоцкий А.М. Модальное зондирование – новый принцип зондирования многопроводных структур // Материалы Девятой Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности", г. Томск, 15 февраля 2007 г. С. 27–30.

3. Орлов П.Е. Экспериментальное подтверждение возможности бесконтактного определения граничных условий многопроводных структур посредством модального зондирования // Известия вузов. Физика.– 2012.– Том 55.– №9/3.– С. 96–100.

4. P. E. Orlov, T. R. Gazizov, A. M. Zabolotsky Experimental confirmation of the possibility for contactless diagnostics of multiconductor structures using modal probing // Russian Physics Journal.– 2013.– Volume 56, Issue 6.–pp 652-656.