Разработка приемника системы радиочастотной идентификации на основе нового вторичного преобразователя и математического моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Николаенко Артем Юрьевич

• Николаенко Артем Юрьевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Николаенко Артем Юрьевич

Введение

Глава 1. Обзор технологии радиочастотной идентификации и анализ существующих автоматических измерителей ККО СВЧ-двухполюсников

1.1 Описание технологии радиочастотной идентификации

1.2 Классификация систем РЧИ

1.3 Преимущества и недостатки технологии РЧИ

1.4 Применение технологии РЧИ

1.5 Перспективы и проблемы развития пассивных систем радиочастотной идентификации

1.6 Особенности измерений в диапазоне СВЧ

1.7 Анализ автоматических методов измерения на СВЧ для систем радиочастотной идентификации

1.7.1 Измерители ККО на основе векторного вольтметра

1.7.2 Измерители ККО на основе многополюсного рефлектометра

1.7.3 Измерители ККО на основе многозондовой измерительной линии36

1.8 Постановка задачи

Выводы по главе

Глава 2. Разработка новой структуры и математических моделей вторичного преобразователя считывающего устройства системы радиочастотной идентификации

2.1 Новая структура вторичного преобразователя считывающего устройства на основе нового измерителя ККО СВЧ-двухполюсников

2.1.1 Разработка структурной схемы вторичного преобразователя считывающего устройства

2.1.2 Математические модели вторичного преобразователя считывающего устройства системы радиочастотной идентификации

2.2 Конструкция вторичного преобразователя

Выводы по главе

Глава 3. Разработка алгоритмов обработки информации

3.1 Разработка алгоритма измерения комплексной амплитуды обратного сигнала транспондера

3.2 Разработка алгоритма для уточнения разности частот основного и опорного генераторов считывающего устройства

3.3 Разработка алгоритма калибровки вторичного преобразователя

считывающего устройства системы РЧИ

Выводы по главе

Глава 4. Моделирование работы считывающего устройства на основе предлагаемого вторичного преобразователя

4.1 Модуляция обратного сигнала транспондера

4.2 Оценка модуля и фазы сигнала транспондера при известных коэффициентах передачи измерительных каналов многополюсного рефлектометра

4.3 Оценка модуля и фазы сигнала транспондера при неизвестных коэффициентах передачи измерительных каналов многополюсного рефлектометра

4.3.1 Измерение комплексной амплитуды сигнала транспондера при различных значениях коэффициента стоячей волны по напряжению

4.3.2 Измерение комплексной амплитуды 4-рЛМ-модулированного сигнала транспондера

4.3.3 Измерение комплексной амплитуды 4-рЛМ-модулированного сигнала транспондера с калибровкой считывателя по специальному транспондеру

4.3.4 Измерение комплексной амплитуды 16-рЛМ-модулированного сигнала транспондера с калибровкой считывателя по специальному транспондеру

Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложение А. Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

А.1 Измерение параметров сигнала пассивной радиометки с помощью

многополюсного рефлектометра с прямым понижением частоты

А.2 Калибровка считывателя системы радиочастотной идентификации на основе комбинированного многополюсного рефлектометра с прямым

понижением частоты

А.3 Оптимизация конструкции многополюсного коррелятора

А.4 Проектирование конструкции многополюсного коррелятора

Приложение Б. Акты внедрения

Б. 1 Справка о внедрении в ООО НТК «Сигнал» (Сколково)

Б.2 Акт внедрения в учебный процесс СГТУ имени Гагарина Ю.А

Введение

Актуальность темы. В настоящее время пассивные системы радиочастотной идентификации (РЧИ, Radio Frequency Identification, RFID), функционирующие в СВЧ-диапазоне, находят все большее применение в различных отраслях науки и техники, промышленности, производства, приборостроении, системах контроля и обнаружения. Функционально назначение подобных систем заключается в распознавании объекта путем идентификации хранящегося в памяти транспондера, закрепленного на нем, уникального для опознаваемого объекта собственного двоичного кода. Транспондер пассивных систем РЧИ не имеет собственного источника питания, поэтому такие системы работают по принципу обратного рассеяния. Блок считывания информации (считыватель) посредством зондирующего радиосигнала передает транспондеру энергию, после получения которой транспондер модулирует отраженный обратно сигнал в соответствии со своим закодированным уникальным идентификатором. Этот сигнал возвращается считывателю для выполнения операции распознавания - идентификации самого объекта. Поэтому основным элементом считывателя системы РЧИ является вторичный преобразователь (ВП) радиосигнала, отраженного от транспондера (объекта идентификации), в двоичный код.

Основным параметром эффективности пассивных систем РЧИ является их «дальность действия», определяемая как максимальное расстояние между считывающим устройством и транспондером, при котором возможна безошибочная побитовая идентификация обратного сигнала транспондера. Существующие в настоящее время системы РЧИ, работающие на частоте 868 МГц, могут обеспечить дальность не более 3 метров, в чем и состоит их главный недостаток. В работе К. Финкенцеллера упоминается о разработке перспективных пассивных систем с потенциальной максимальной дальностью до 7-10 метров, но не приведено никаких сведений об их устройстве.

Одним из факторов, ограничивающих дальность действия систем РЧИ, является проникновение мощного зондирующего сигнала передатчика

считывающего устройства в его приемную часть, что в конечном итоге приводит к блокированию слабого сигнала транспондера. Это является следствием одновременной работы генератора считывателя и транспондера, а также ограниченной электрической изоляции между генератором и ВП. Поэтому одной из главных проблем пассивных систем РЧИ является разработка ВП слабого обратного сигнала транспондера (-80 дБ и менее) при наличии мощного мешающего сигнала.

В работах А. Сафариана, Д. Вильяма, Д. Марчиано, Т. Браунера, Х. Хойерманна, Э. Кеера, И. Квона, В. Кима увеличение дальности действия пассивных систем РЧИ достигается за счет разработки оригинальных развязывающих устройств и схем компенсации мешающего сигнала. Однако существующие решения или обеспечивают низкие параметры изоляции мешающего сигнала, или предполагают точное знание комплексного коэффициента отражения (ККО) антенны считывателя. Кроме того, последний сильно зависит от параметров окружающей среды - температуры и влажности воздуха, изменение которых, равно как и присутствие металлических объектов или жидкостей около приемника РЧИ, может приводить к снижению эффективности существующих решений.

Перспективным решением может являться новая структура ВП считывающего устройства, основанная на применении измерителей ККО СВЧ-двухполюсников, использующих многополюсный рефлектометр (МР) - пассивное линейное устройство. Измерители на основе МР, подробно исследованные в работах Г. Энгена, К. Хоера, Р. Калдекотта, П. Шомло, П. Проберта, Дж. Карролла, Р. Босисио, С.М. Никулина, В.А. Яцкевича, У. Штумпера, А.А. Львова имеют высокую точность, сравнительно низкую стоимость и простую конструкцию, поскольку вся обработка информации производится в цифровой форме в компьютере. Однако они имеют и ряд недостатков, которые препятствуют их применению в считывающем устройстве пассивной системы РЧИ: нелинейность системы уравнений, описывающей измеритель, и сложность калибровки, традиционные процедуры реализации которой предполагают наличие

набора калибровочных эталонов отражения. Вместе с тем, многополюсники, позволяющие уменьшить число эталонов отражения при калибровке, имеют сложные конструкции, включающие дополнительные направленные ответвители (НО), линии задержки, фазовращатели, что противоречит основным достоинствам МР - простоте его конструкции и дешевизне. Кроме того, используемые при проектировании математические модели МР не учитывают систематические погрешности их микроволновых компонентов и узлов, а также случайные ошибки измерения сигналов на выходах датчиков измерителей, что не позволяет обеспечить максимальную точность измерения.

Целью работы является увеличение дальности действия пассивных систем РЧИ диапазона СВЧ, в том числе в условиях изменения мешающих факторов окружающей среды, за счет использования вторичного преобразователя устройства считывания информации с транспондера новой структуры, разработки его математических моделей, соответствующего алгоритмического и программного обеспечения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих измерителей ККО СВЧ-двухполюсников с целью выявления основных факторов, препятствующих достижению высокой точности измерений и применению данных измерителей во ВП считывателя системы РЧИ.

2. Предложить новую структуру ВП считывающего устройства системы РЧИ на основе комбинированного многополюсного рефлектометра (КМР) с блоком прямого понижения частоты (БПЧ), что позволило бы достичь линейности последующей обработки сигналов и обеспечить возможность измерения параметров слабого обратного сигнала транспондера при наличии мощного мешающего сигнала, и провести анализ его характеристик.

3. Разработать математические модели предлагаемого ВП, отличающиеся от известных учетом случайных и систематических ошибок измерения параметров сигналов.

4. Разработать оптимальные алгоритмы обработки сигналов ВП, обеспечивающие повышение точности результатов измерения комплексной амплитуды сигнала транспондера и точную калибровку ВП по набору нагрузок с неизвестными параметрами отражения, который имитирует транспондер системы РЧИ.

5. Разработать программный комплекс численного моделирования считывателя системы РЧИ на основе предлагаемого ВП, реализующий разработанные математические модели ВП и алгоритмы обработки сигналов, и предоставляющий возможность исследования и оценки эффективности его работы.

6. Выполнить комплексные исследования по моделированию различных режимов работы считывателя системы РЧИ на основе предлагаемой конструкции ВП с целью оценивания адекватности разработанных моделей и алгоритмов с точки зрения их эффективного применения для реализации практических конструкций систем РЧИ без дорогостоящего натурного макетирования и трудоемких экспериментальных исследований.

Научная новизна результатов исследования состоит в следующем:

1. Предложена структура вторичного преобразователя считывающего устройства системы РЧИ, основанная на комбинированном многополюсном рефлектометре с прямым понижением частоты выходных сигналов его измерительных портов, что позволило увеличить дальность распознавания промаркированных объектов в 1,5-2 раза без применения схем компенсации и изоляции мешающего сигнала.

2. Разработаны математические модели предлагаемого вторичного преобразователя, отличающиеся от известных учетом случайных и систематических ошибок измерения, что позволило повысить точность измерения параметров сигнала транспондера и увеличить дальность действия считывателя системы РЧИ.

3. Разработаны оптимальные алгоритмы оценки неизвестных модуля и фазы сигнала транспондера и разности частот основного и опорного генерато-

ров вторичного преобразователя, обеспечивающие потенциально достижимую точность оценивания, соответствующую нижней границе неравенства Крамера-Рао.

4. Разработан оптимальный алгоритм оценивания собственных калибровочных констант МР по набору нагрузок с неизвестными параметрами отражения, который имитирует транспондер системы РЧИ, значительно снижающий влияние основного источника систематических погрешностей измерителя - неопределенности ККО калибровочных нагрузок. В сочетании предлагаемые алгоритмы оценивания и калибровки позволяют уменьшить примерно в 5-7 раз среднеквадратичную относительную погрешность оценивания модуля ККО и в 3-5 раз среднеквадратическую погрешность оценивания его фазы по сравнению с серийно выпускаемыми измерителями на СВЧ.

Работа соответствует паспорту научной специальности 05.13.05 «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления» (пункты 2-4):

2. Теоретический анализ и экспериментальное исследование функционирования элементов и устройств вычислительной техники и систем управления в нормальных и специальных условиях с целью улучшения технико-экономических и эксплуатационных характеристик;

3. Разработка принципиально новых методов анализа и синтеза элементов и устройств вычислительной техники и систем управления с целью улучшения их технических характеристик;

4. Разработка научных подходов, методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих надежность, контроль и диагностику функционирования элементов и устройств вычислительной техники и систем управления;

и паспорту научной специальности 05.13.18 «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ» по техническим наукам (пункты 3-5, 8):

3. Разработка, обоснование и тестирование эффективных вычислительных методов с применением современных компьютерных технологий;

4. Реализация эффективных численных методов и алгоритмов в виде комплексов проблемно-ориентированных программ для проведения вычислительного эксперимента;

5. Комплексные исследования научных и технических проблем с применением современной технологии математического моделирования и вычислительного эксперимента;

8. Разработка систем компьютерного и имитационного моделирования.

Методы исследования. В работе использованы методы теории вероятностей и математической статистики, вычислительной математики, теории СВЧ-цепей и обработки сигналов, имитационного моделирования и обработки экспериментальных данных.

Объект и предмет исследования

Объектом является ВП приемника блока считывания информации пассивной системы РЧИ. Предметом - функциональная структура ВП, его математические модели и алгоритмы обработки измерительной информации.

Достоверность полученных в работе результатов подтверждается корректностью применяемых математических моделей, методов математической статистики, методов обработки сигналов на СВЧ, а также соответствием полученных имитационным моделированием данных результатам теоретических исследований.

Научная и практическая значимость. Разработанная структура ВП считывающего устройства системы РЧИ технологически более простая, экономичная и точная по сравнению с существующими аналогами, основанная на использовании КМР с блоком понижения частоты, а также разработанные математические модели и оптимальные алгоритмы обработки информации дают возможность повысить точность побитовой идентификации обратного радиосигнала транспондера и увеличить дальность действия систем РЧИ. При этом точность распознавания не зависит от изменения параметров окружающей среды. Разработанный программный комплекс предоставляет возможность организации работы прототипа предлагаемого ВП считывающего устройства, а также позволяет проводить численное моделирование и исследование его

моделей. Практическая значимость работы подтверждается прилагаемыми актами использования ее результатов и свидетельствами о регистрации разработанных программ.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:

1. Предложенная структура вторичного преобразователя считывающего устройства системы РЧИ технологически более простая, экономичная и точная по сравнению с существующими аналогами, основанная на комбинированном многополюсном рефлектометре с прямым понижением частоты выходных сигналов его измерительных портов, позволяет увеличить дальность распознавания промаркированных объектов в 1,5-2 раза без применения схем компенсации и изоляции мешающего сигнала. При этом точность распознавания не зависит от изменения мешающих факторов окружающей среды.

2. Разработанные математические модели предлагаемого вторичного преобразователя, отличающиеся от известных учетом случайных и систематических ошибок измерения, позволяют повысить точность измерения параметров сигнала транспондера и дальность действия считывателя системы РЧИ.

3. Разработанные оптимальные алгоритмы оценки неизвестных модуля и фазы сигнала транспондера и разности частот основного и опорного генераторов вторичного преобразователя, позволили обеспечить потенциально достижимую точность оценивания, соответствующую нижней границе неравенства Крамера-Рао, в отличие от существующих аналогов.

4. Разработанный оптимальный алгоритм оценивания собственных калибровочных констант МР по набору нагрузок с неизвестными параметрами отражения, который имитирует транспондер системы РЧИ, позволяет значительно снизить влияние основного источника систематических погрешностей измерителя - неопределенности ККО калибровочных нагрузок. В сочетании предлагаемые алгоритмы оценивания и калибровки позволяют уменьшить примерно в 5-7 раз среднеквадратичную относительную погрешность оценивания модуля ККО и в 3-5 раз среднеквадратиче-

скую погрешность оценивания его фазы по сравнению с серийно выпускаемыми измерителями на СВЧ.

5. Разработанный программно-алгоритмический комплекс моделирования считывающего устройства, использующего предлагаемый вторичный преобразователь, реализующий предложенные математические модели и алгоритмы обработки информации, а также предоставляющий возможность оценки технологической и функциональной эффективности разработанного ВП на основе компьютерного моделирования его работы в системе РЧИ.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на: XV Международной научно-технической конференции «Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых» (Донецк, 2015); XIV Международной конференции по микроволновой технике «COMITE 2015» (Чехия, Pardubice, 2015); IV - VI Международной научной конференции «Проблемы управления, обработки и передачи информации» УОПИ-2015, УОПИ-2017 (Саратов, 2015, 2017); Международных конференциях молодых ученых в области электротехники и электроники «EIConRus-2016», «EIConRus-2017», «EIConRus-2018» (Санкт-Петербург, 2016, 2017, 2018); Международных научно-технических конференциях «Перспективные информационные технологии» ПИТ-2016, ПИТ-2017 (Самара, 2016, 2017); VII и VIII Международных научных конференциях «Компьютерные науки и информационные технологии» КНИТ-2016, КНИТ-2018 (Саратов, 2016, 2018); XXI - XXIII Международных симпозиумах «Надежность и качество» НИКА-2016, НИКА-2018 (Пенза, 2016, 2018); XII Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2016 (Саратов, 2016); Международных научных конференциях по информационным технологиям «Информационно-коммуникационные технологии в науке, производстве и образовании» ICIT-2017 (Саратов, 2017).

Публикация результатов исследования. Полученные научные результаты изложены в 26 опубликованных работах, из них 4 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ; 6 - в изданиях, индексируемых в Scopus, также получены

свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ. Список основных публикаций приведён в конце работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка и двух приложений. Работа содержит 136 страниц, 42 рисунка, 2 таблицы и список цитируемой литературы из 121 источника.

Глава 1. Обзор технологии радиочастотной идентификации и анализ существующих автоматических измерителей ККО СВЧ-двухполюсников

Оперативный сбор и ввод достоверной информации в компьютерные информационные системы и системы управления представляет собой актуальную и важную проблему [1-5]. Участие человека в данных процессах не только неэффективно, но и может приводить к ошибкам, на поиск и исправление которых в больших массивах данных придется затратить немало времени и средств, не говоря уже о прямых убытках, которые можно понести в результате неадекватного решения, принятого на ее основе.

Распознавание объектов и их регистрацию в реальном масштабе времени без участия человека обеспечивают системы автоматической идентификации [1]. Основным назначением подобных систем является хранение и передача информации о различных объектах: товарах, животных, людях и так далее. Данные системы получают все большее распространение в таких сферах деятельности, как логистика, торговля, контроль доступа, производство и учет продукции [1]. Основными компонентами систем автоматической идентификации являются носитель информации об объекте и устройство считывания информации с носителя. В идеальном случае считывание информации должно производиться бесконтактным способом, а носитель информации должен быть недорогим, компактным и хранить большой объем информации. С этой точки зрения, наиболее перспективной является технология идентификации объектов посредством радиоволн - РЧИ.

В главе проведен обзор технологии РЧИ, выделен основной недостаток этой технологии, который состоит в ограниченной дальности распознавания объектов, описана одна их основных проблем пассивных систем РЧИ диапазона СВЧ, препятствующая увеличению дальности действия и состоящая в проникновении сигнала передатчика считывателя в его приемник. Показано, что существующие способы решения данной проблемы имеют недостатки: их эффективность зависит от факторов окружающей среды и обеспечиваются низкие параметры изоляции

сигнала передатчика, чем и обосновывается необходимость разработки нового способа увеличения дальности действия пассивной системы РЧИ диапазона СВЧ, в том числе в условиях изменения факторов окружающей среды. Сформулирована основная задача исследования.

1.1 Описание технологии радиочастотной идентификации

Радиочастотная идентификация - технология автоматической идентификации объектов посредством радиосигналов. РЧИ позволяет распознавать промаркированные объекты не только без непосредственного контакта носителя информации и считывающего устройства, но даже и без прямой видимости. Дистанции, на которых производится считывание и запись информации, могут варьироваться от нескольких миллиметров до сотни метров в зависимости от вида применяемой технологии. Основными компонентами системы РЧИ являются носитель информации (таг, радиометка или транспондер) и считывающее устройство (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Структурная схема пассивной системы РЧИ Транспондер (рис. 1.2) состоит из микрочипа, который хранит информацию, и антенны, с помощью которой получает и передает данные. Он закрепляется на объекте, который необходимо идентифицировать.

Если в состав транспондера входит внутренний источник питания (батарея), то такой транспондер называется активным. Активный транспондер может

самостоятельно передавать сигнал. Однако наибольшее распространение получили пассивные транспондеры, которые не имеют собственного источника питания и активируются только тогда, когда они находится в зоне опроса считывающего устройства. Антенна такого транспондера необходима для преобразования энергии электромагнитных волн считывателя в электроэнергию для питания микрочипа.

Антенна

Рисунок 1.2 - Транспондер системы РЧИ Основной функцией считывателя (рис. 1.3) является извлечение информации транспондера, которая может быть записана в его память на этапе производства (уникальный идентификационный номер) или может быть собрана транспондером в процессе его функционирования (например, температура).

Рисунок 1.3 - Считывающее устройство системы РЧИ

Считывающее устройство состоит из передатчика зондирующего сигнала, приемника обратного сигнала транспондера, блока управления и антенны для связи с транспондером. Кроме того, многие считыватели оснащены дополнительными интерфейсами, позволяющими им передавать полученные данные на другие электронные устройства. Считыватель предоставляет пассивному транспондеру энергию посредством радиоволн и может записывать в его память дополнительную информацию. Ввиду того, что транспондеры устанавливаются на различные объекты, на их характеристики налагаются существенные ограничения по исполнению, размерам и стоимости. С этими характеристиками связаны различные классификации систем РЧИ.

1.2 Классификация систем РЧИ

В первую очередь системы радиочастотной идентификации можно разделить по принципу их работы [1]: дуплексные, полудуплексные и последовательные системы.

При дуплексном и полудуплексном методах транспондер передает ответные данные при включенном высокочастотном поле считывателя. Когда сигнал от транспондера достигает антенны считывающего устройства, он значительно ослаблен по сравнению с сигналом, который передает считывающее устройство.

При последовательном методе передачи считывающее устройство в определенное время прекращает передачу сигнала. Эти временные промежутки распознаются транспондером, который использует их для передачи данных считывающему устройству. Основным недостатком такого способа является то, что в этот момент транспондер не получает извне энергии, и поэтому приходится использовать дополнительные конденсаторы или батареи, которые запасают энергию и обеспечивают питание, когда транспондер передает сигнал считывающему устройству.

Системы РЧИ используют несколько диапазонов частот: низкие частоты (НЧ), высокие частоты (ВЧ) и сверхвысокие частоты (СВЧ). На каждом из этих частотных диапазонов радиоволны ведут себя по-разному, соответственно есть

преимущества и недостатки, связанные с использованием каждой полосы частот. Например, если система РЧИ работает на низкой частоте, она имеет низкую скорость передачи данных, но обеспечивает считывание данных транспондера вблизи металлов или жидкостей. Если же система работает на высокой частоте, она, как правило, имеет высокую скорость передачи данных и большую дальность действия, но проявляет повышенную чувствительность к радиоволновым помехам, жидкостям и металлам.

Считывающее устройство и транспондеры низкочастотных систем РЧИ появились раньше всего (в середине-конце 80-х годов прошлого века), однако они широко применяются и сегодня. Диапазон НЧ охватывает частоты от 30 кГц до 300 кГц. Обычно НЧ системы РЧИ работают на частоте 125 кГц. Данная полоса частот обеспечивает небольшую дальность считывания (до 10 см) и низкую скорость передачи данных, но не очень чувствительна к радиоволновым помехам. Низкочастотные системы РЧИ применяются в системах контроля доступа и идентификации объектов.

Диапазон ВЧ составляет от 3 до 30 МГц. Большинство высокочастотных систем РЧИ работает на частоте 13,56 МГц с дальностью действия от 3 см до 1 м. Возможно одновременное распознавание нескольких десятков транспондеров, так как все ВЧ транспондеры и считывающие устройства поддерживают антиколлизионные алгоритмы [1, 2]. ВЧ-системы испытывают умеренную чувствительность к помехам. Высокочастотные системы РЧИ обычно используется в качестве билетов в системах оплаты и передачи данных.

Подавляющее большинство систем РЧИ, функционирующих в диапазоне СВЧ, используют принцип обратного рассеяния. Такие системы используют следующие частоты: 868 МГц (Европа), 915 МГц (США), 2,45 ГГц и 5,8 ГГц (микроволновой диапазон). В настоящее время пассивные системы РЧИ, работающие на частоте 868 МГц, могут обеспечить дальность не более 3 метров, в чем и состоит их главный недостаток. Однако упоминается [1] о разработке перспективных пассивных систем с потенциальной максимальной дальностью до 7-10 метров, но не приведено никаких сведений об их устройстве.

СВЧ-системы имеют гораздо более высокую скорость передачи данных, чем НЧ или ВЧ, но проявляют наибольшую чувствительность к помехам. Тем не менее, многие производители СВЧ-продукции нашли способы проектирования транспондеров, антенн и считывающих устройств, которые позволяют поддерживать высокую производительность даже в сложных условиях. Кроме того, пассивные СВЧ-транспондеры проще и дешевле в изготовлении, чем транспондеры НЧ и ВЧ. Системы РЧИ диапазона СВЧ используются в широком спектре приложений, начиная от управления складами, до фармацевтической защиты от подделок и конфигурации беспроводных устройств. Большинство новых проектов РЧИ используют именно СВЧ-диапазон, что делает его самым быстрорастущим сегментом рынка СВЧ.

Важнейшей характеристикой транспондера является способ обеспечения питания. По типу источника питания транспондеры могут быть пассивными, полупассивными или активными, [1, 2, 5].

Пассивные транспондеры не имеют встроенного источника питания. Электрический ток, индуцированный в антенне электромагнитным сигналом от считывающего устройства, обеспечивает достаточную мощность для функционирования микрочипа, размещённого в транспондере [6-9], и передачи ответного сигнала. Передача данных от транспондера к считывателю осуществляется модуляцией обратного рассеяния. Принцип модуляции обратного рассеяния заключается в том, что передача информации осуществляется за счет отражения электромагнитных волн считывателя, распространяющихся в свободном пространстве, от антенны транспондера. Отражение от антенны определяется согласованностью импеданса антенны и ее нагрузки.

Поскольку дальность действия пассивных систем ограничена мощностью обратного сигнала транспондера (радиосигнала, отраженного от его антенны), она не превышает 7-10 метров. Пассивные транспондеры состоят только из антенны и микрочипа и не имеют встроенного источника питания и передатчика, поэтому они дешевле, компактнее и проще в изготовлении, чем активные. Пассивные транспондеры могут быть встроены в различные устройства или упаковки, это

позволяет сделать транспондер более устойчивым к температурам или агрессивным средам.

Пассивные системы РЧИ имеют множество приложений и обычно используются для учета и контроля наличия и перемещения материалов, оборудования и продукции в производственных и складских помещениях, устройства находят применение в системах для защиты от краж, пропускного контроля и защиты от несанкционированного доступа, радиочастотные транспондеры, прикрепленные к оборудованию или продукции, позволяют реализовывать автоматические системы по логистике и учету активов.

Полупассивные транспондеры (их иногда называют полуактивными) по своим характеристикам близки к пассивным, но оснащены собственным элементом питания. Так же, как и в случае с пассивными транспондерами, они не могут самостоятельно инициировать коммуникацию. Для активации им необходимо получить сигнал от считывающего устройства. При этом собственный источник питания не используется для передачи данных, а предназначен только для питания микросхемы и гарантирует сохранение данных. Это увеличивает дальность действия до 20 метров и позволяет передавать больший объем информации по сравнению с пассивными транспондерами. Минусами таких транспондеров является более высокая стоимость и ограниченный срок службы, который определяется батареей.

Активные транспондеры обладают собственным источником питания и не зависят от энергии считывающего устройства, вследствие чего они считываются на большом расстоянии (несколько сотен метров), имеют сравнительно большие размеры и могут быть оснащены дополнительной электроникой. Обычно источником питания является аккумулятор, срок службы которого составляет 1 -5 лет и зависит от способа работы транспондера и емкости батареи. Активные транспондеры конструктивно содержат антенну (на печатной плате транспондера или внешнюю, подсоединяемую через разъем), микрочип, заменяемую или одноразовую батарею питания. Активные транспондеры передают свой собственный сигнал для передачи информации, хранящейся на микрочипах. В

активных транспондерах батарейное питание позволяет использовать эффективные входные и выходные цепи с большей селективностью и качеством приема и передачи сигнала. Активные транспондеры систем РЧИ и систем позиционирования в режиме реального времени [10] используют диапазоны частот 433 МГц и 2,4 ГГц.

Активные транспондеры используются на крупных объектах, таких как железнодорожные вагоны, большие контейнеры многократного использования и другие объекты, которые необходимо отслеживать на больших расстояниях. Однако такие транспондеры имеют сравнительно большую стоимость, а у батарей ограничен ресурс и время работы.

1.3 Преимущества и недостатки технологии РЧИ

Технология РЧИ обладает следующими преимуществами [1-5]:

- Высокая физическая надежность средств идентификации, повышенная надежность системы в целом за счет отсутствия механического износа и децентрализации обработки информации;

- Бесконтактное получение информации на расстоянии (от нескольких миллиметров до сотен метров) без требования механического, контактного совмещения, в том числе через неметаллические преграды (ленты конвейеров, стенки коробок и ящиков, стены зданий и т.п.). Единственным условием надежного считывания информации с транспондера является его нахождение в зоне действия считывателя;

- Возможность размещения транспондера и считывателя на металлических поверхностях и внутри неметаллических конструкций;

- Возможность скрытного размещения не извлекаемого транспондера, в том числе его встраивания в объект (например, внутрь пластмассовой детали при ее отливке; таким образом были промаркированы автомобильные шины в рамках реализации одного из проектов по внедрению системы автоматической идентификации продукции);

- Независимость от условий эксплуатации (температура, газы, пыль, грязь, смазка, краска, дым, вибрации, вода, свет, механические вибрации, электрические шумы и т.п.);

- Система РЧИ может применяться даже в агрессивных средах, а транспондеры могут распознаваться через грязь, краску, пар, воду, пластмассу, древесину;

- Высокая скорость (доли секунды) и высокая надежность считывания/записи, фактически неограниченный срок эксплуатации (для пассивных транспондеров);

- Возможность обработки всех транспондеров, одновременно находящихся в зоне действия считывающего устройства;

- Надежная защита от подделок и несанкционированных операций;

- Простота пользования и обслуживания;

- Системная гибкость, легкость интеграции в любые системы предприятия.

Наряду с достоинствами технология РЧИ имеет и некоторые недостатки:

- Невозможность размещения под металлическими и электропроводными поверхностями (электромагнитное поле экранируется токопроводящими поверхностями). Поэтому перед использованием транспондеров в упаковках определенного вида (например, металлических контейнерах) упаковку следует модернизировать;

- Подверженность помехам в виде электромагнитных полей. Поэтому необходимо тщательно анализировать условия, в которых будет эксплуатироваться система РЧИ;

- Стоимость транспондеров сравнительно высока. Вместе с тем, использование транспондеров целесообразно для защиты дорогих товаров от краж или для обеспечения сохранности изделий, переданных на гарантийное обслуживание. В сфере логистики и транспортировки грузов стоимость транспондера оказывается совершенно незначительной по сравнению со стоимостью содержимого контейнера. Поэтому транспондеры используются на упаковочных ящиках, паллетах и контейнерах.

1.4 Применение технологии РЧИ

Известны следующие приложения технологии РЧИ [1-5]:

- Автоматизация производства;

- Автоматизация складской обработки [11];

- Отслеживание перемещения объектов [12, 13];

- Идентификация транспортных средств;

- Наблюдение и контроль в системах инвентарного учета;

- Наблюдение за имуществом;

- Защита от краж;

- Электронные платежи;

- Контроль доступа;

- Приложения контроля и учета рабочего времени.

Стремительное расширение сфер применения технологии РЧИ обусловлено ее очевидными преимуществам перед другими системами автоматической идентификации такими как штрих-коды, биометрические системы, чип-карты и т.д. [1 ]. Однако для обеспечения потребностей новых массовых рынков необходимы компактные и дешевые транспондеры, а также большая дальность распознавания объектов. Обеспечение данных требований в совокупности, несмотря на быстрое развитие технологии РЧИ, является сложной задачей.

1.5 Перспективы и проблемы развития пассивных систем радиочастотной

идентификации

Современным требованиям наиболее полно соответствуют пассивные системы РЧИ диапазона СВЧ, поскольку пассивный транспондер дешевый, компактный, надежный и долговечный, т.к. не имеет внутреннего источника энергии. Кроме того, диапазон СВЧ позволяет снизить стоимость транспондера, уменьшить габариты его антенны, повысить скорость передачи информации и увеличить дальность действия системы. Действительно, все системы РЧИ, дальность действия которых превышает 1 м, работают в микроволновом диапазоне (или в диапазоне СВЧ) [1]. Подавляющее большинство таких систем использует

принцип обратного рассеяния - транспондер осуществляет модуляцию отраженного от его антенны зондирующего сигнала считывателя. Поэтому далее в работе рассматриваются только пассивные системы РЧИ, функционирующие в диапазоне СВЧ, как наиболее перспективное направление развития технологии РЧИ.

Работа пассивной системы РЧИ происходит следующим образом: считывающее устройство генерирует зондирующий радиосигнал и своей антенной направляет его на антенну транспондера (рис. 1.4, прямой канал). При этом энергии зондирующего сигнала должно быть достаточно для питания микрочипа пассивного транспондера, поскольку последний не имеет внутреннего источника питания. Транспондер, приняв зондирующий сигнал, производит его модуляцию в соответствии со своим уникальным номером путем изменения ККО своей антенны (обратный канал) и возвращает его обратно считывателю для проведения операции распознавания - идентификации самого объекта. Поэтому основным элементом считывателя системы РЧИ (рис. 1.4) является вторичный преобразователь радиосигнала, отраженного от транспондера (объекта идентификации), в двоичный код.

Рисунок 1.4 - Структурная схема системы РЧИ Пассивный транспондер получает всю необходимую для работы энергию от зондирующего сигнала считывающего устройства. Это приводит к упрощению интегральной схемы транспондера и методов ее проектирования. Кроме того, минимизация сложности и понижение тактовых частот приводит к снижению рабочей мощности транспондера, что очень важно для увеличения дальности считывания в пассивной системе диапазона СВЧ. В то же время упрощение

конструкции транспондера приводит к уменьшению его габаритов, увеличению количества интегральных микросхем на одной кремниевой пластине при производстве и, как следствие, к снижению общей стоимости транспондера.

Несмотря на очевидные преимущества, пассивные системы РЧИ имеют недостатки. Так, пассивный транспондер передает информацию считывающему устройству при помощи вариации нагрузки и модуляции обратного рассеяния, поскольку не имеет внутреннего источника питания. Мощность модулирован -ного транспондером сигнала по сравнению с зондирующим сигналом считывателя очень мала, поэтому дальность действия пассивных систем ограни -чена и не превышает 7-10 метров [1]. Кроме того, поскольку передатчик и приемник считывающего устройства во время идентификации транспондера работают одновременно происходит проникновение зондирующего сигнала передатчика в его приемник, что приводит к блокированию сигнала транспондера [2, 3]. Развязывающие устройства, такие как циркулятор или НО, широко применяются в считывающих устройствах систем РЧИ, однако блокирование обратного сигнала транспондера является основным источником ухудшения чувствительности приемника считывателя, поскольку развязывающие устройства обеспечивают конечную изоляцию мешающего сигнала. Это привело к разработке оригинальных методов изоляции и подавления мешающего сигнала [14-34].

Так, в работе [15] данная проблема решается путем усиления слабого сигнала транспондера с одновременным подавлением мешающего сигнала, в результате чего последний ослабляется более чем на 50 дБ. Подавление мешающего сигнала достигается путем комбинирования двух приемных ветвей: линейной и нелинейной. Линейная часть усиливает смесь полезного и мешающего сигналов, а нелинейная ограничивает как мешающий, так и полезный сигналы. Такой фильтр сохраняет неизменными частоту и фазу более мощного сигнала, которым является мешающий сигнал. В результате за счет вычитания выходных сигналов линейной и нелинейной ветвей мешающий сигнал подавляется, а полезный усиливается в линейной части приемника. Усиление нелинейной ветви регулируется с помощью механизма калибровки за счет

контроля уровня мощности сигнала на общем для двух ветвей входе и на выходе нелинейной ветви и использования метода наименьших квадратов (МНК), реализованного на программируемой логической интегральной схеме.

В работе [16] предлагается интегральная схема, включающая блок подавления мешающего сигнала. Данный блок адаптивно генерирует сигнал с такой же мощностью, как и у проникающего сигнала, но с противоположной фазой, что приводит к подавлению мешающего сигнала. Предлагаемый блок подавления мешающего сигнала на расстоянии 90 см между антенной считывателя и транспондером позволяет уменьшить на 40% количество ошибок идентификации.

В работе [17] представлена схема подавления мешающего сигнала передатчика, в которой посредством микроконтроллера обеспечивается адаптивная генерация компенсирующего сигнала. Схема включает в себя циркулятор, НО, переменный аттенюатор, управляемый микроконтроллером, и фазовращатель. Особенность предлагаемой схемы заключается в том, что она учитывает сигнал, отраженный от антенны считывателя. Кроме того, высокая изоляция достигается и при переменной частоте сигнала. Так, около 10% частотного диапазона восстанавливается с помощью подбора наилучших значений параметров компенсации, который обеспечивает микроконтроллер. Пиковые характеристики изоляции постоянно гарантируются на каждой центральной частоте за счет генерации сдвинутого по фазе сигнала, который соответствует эталонам, сохраненным в память микроконтроллера.

Характеристики циркулятора на базе направленного ответвителя, подавляющего проникающий сигнал передатчика в приемные цепи считывающего устройства, улучшаются при использовании различных методов компенсации разности фазовых скоростей. Однако, развязка полезного и паразитных сигналов может ухудшиться из-за влияния входного импеданса антенны. В статье [19] предложен пассивный циркулятор на основе направленного ответвителя, обладающего высокими параметрами изоляции паразитных сигналов. Рассматриваемый метод основан на использовании обычного направленного ответвителя, три соответствующих порта которого присоединены: 1 к выходу передатчика, 2 к

антенне, 3 ко входу приемника, а сигнал с четвертого порта, обычно согласованного с пассивной нагрузкой, поступает на несогласованную нагрузку (рис. 1.5). Последняя обладает ККО, который позволяет скомпенсировать паразитные сигналы от передатчика и антенны, то есть сигнал, отраженный от такой нагрузки, имеет ту же самую амплитуду, но противоположную фазу суммарного мешающего сигнала. В результате чего последний подавляется на 45 дБ.

Рисунок 1.5 - Компенсация мешающего сигнала с использованием пассивного циркулятора Результирующее уравнение, описывающее искомый ККО нагрузки, зависит от параметров направленного ответвителя и ККО антенны в предположении, что они известны точно. Но поскольку ККО антенны считывателя определяется параметрами окружающей среды, он может меняться, например, из-за изменения температуры и влажности воздуха, а также под влиянием факторов наличия металлических объектов или жидкостей вблизи антенны. Это существенно снижает дальность действия системы РЧИ и может являться источником ошибок идентификации транспондеров.

Учитывая вышесказанное, одной из главных проблем пассивных систем РЧИ является разработка вторичных преобразователей слабого обратного сигнала транспондера (-80 дБ и менее) при наличии мощного мешающего сигнала.

1.6 Особенности измерений в диапазоне СВЧ

Ранее отмечалось, что системы РЧИ, функционирующие в диапазоне СВЧ, позволяют получить большую дальность действия, высокую скорость передачи информации, уменьшить габариты и снизить стоимость транспондера. Большинство новых проектов РЧИ используют именно СВЧ-диапазон. Однако диапазон СВЧ имеет свои особенности и требует разработки специфических методов и средств измерения.

Особенностью измерений в микроволновом диапазоне является невозможность непосредственного измерения большинства величин. Измерения на СВЧ имеют, как правило, косвенный характер, то есть измеряются параметры, связанные некоторой функциональной зависимостью с искомыми величинами [35]. Это связано с тем, что введение измерительного зонда в СВЧ-тракт нарушает его регулярность. Поэтому процесс измерений на СВЧ включает этап обработки результатов, иногда достаточно трудоемкий. При этом, если в состав измерительной системы на СВЧ входит ЭВМ, которая обрабатывает результаты измерений и управляет экспериментом, то такая измерительная система называется автоматической.

Для измерения характеристик активных и пассивных радиоустройств (аттенюаторов, усилителей, антенн и других устройств), а также свойств различных материалов (поглощение и отражение радиоволн) широко применяются приборы -автоматические измерители ККО СВЧ-двухполюсников. Подобные приборы работают следующим образом. На исследуемое устройство подается опорный (зондирующий) синусоидальный сигнал. После того, как зондирующий сигнал отразится от исследуемого устройства его амплитуда и фаза изменятся. Далее прибор измеряет оба сигнала (зондирующий и отраженный) и для определения ККО исследуемого устройства находит их отношение. Пределы измеряемых ослаблений зондирующего сигнала могут достигать 80-100 дБ. При этом скалярные измерители могут измерять только амплитуду сигнала, а векторные - и амплитуду и фазу сигнала. В данной работе рассматриваются только векторные измерители.

Одной из основных задач, для решения которых применяют векторные измерители ККО, является измерение уровня поглощения и отражения радиоволн от

различных материалов, например, элементов конструкции самолетов или ракет, специальных покрытий. Для выполнения этого вида измерений, к портам измерителя подключают передающую и приемную антенны (рис. 1.6).

Передающая антенна

/

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ККО

Приемная антенна Исследуемая

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка приемника системы радиочастотной идентификации на основе нового вторичного преобразователя и математического моделирования»

поверхность

Рисунок 1.6 - Схема измерения отражения радиоволн с помощью автоматического

измерителя ККО

Ранее отмечалось, что одна из основных проблем увеличения дальности действия пассивных систем РЧИ состоит в том, что зондирующий сигнал передатчика считывателя, в том числе отражаясь от его же антенны, проникает в его приемную часть, блокируя сигнал транспондера, поскольку мешающий сигнал мощный, а сигнал транспондера слабый. В пассивной системе РЧИ сигнал транспондера представляет собой модулированное колебание, отраженное от его антенны, параметры отражения которой - модуль и фаза - могут рассматриваться как переменный ККО, значения которого (или амплитуду и фазу обратного сигнала транспондера) нужно определить в дискретные моменты времени. Учитывая данную особенность пассивных систем РЧИ и возможность измерения с помощью автоматических измерителей ККО больших ослаблений зондирующего сигнала, целесообразно использовать подобные устройства во вторичном преобразователе считывателя системы РЧИ.

1.7 Анализ автоматических методов измерения на СВЧ для систем

радиочастотной идентификации

Компоненты измерителей ККО (такие как генераторы, НО, смесители) соединяются с помощью линий передачи, которые в идеальном случае имеют регулярное поперечное сечение. При этом поле в каждой точке линии определяется ее геометрией, а также комплексными амплитудами падающей на

<\ ллг

нагрузку волны а и отраженной от нагрузки волны Ь, которые распространяются в прямом и обратном направлении. Измерение величин а и Ь, определяющих ККО исследуемой нагрузки, можно выполнить посредством измерения поля в точках линии передачи. Так, в настоящее время для автоматического измерения ККО двухполюсников применяются два принципиально различных типа приборов: на основе векторного вольтметра и на основе многополюсного рефлектометра [35].

1.7.1 Измерители ККО на основе векторного вольтметра

Измерители ККО, основанные на векторном вольтметре (ВВ), получили большое распространение за рубежом и выпускаются там серийно. Данный тип приборов использует стандартный способ гетеродинного понижения частоты зондирующего сигнала. Структурная схема автоматического измерителя на основе ВВ представлена на рис. 1.7 [36-42].

Рисунок 1.7 - Структурная схема измерителя на основе ВВ: Г - генератор; ИН - измеряемая нагрузка; ИЦ - измерительная цепь; ВВ - векторный вольтметр; ПСД - плата сбора данных;

ЧО - «четырехполюсник ошибок»; а - падающая волна; Ь - отраженная волна; АА -

нагрузочная плоскость

В состав измерительной цепи входят широкополосные НО и переключатели, осуществляющие подключение ВВ (основной элемент измерителя) на измерение отраженной или падающей волны. ВВ - двухканальное устройство, осуществляющее измерение комплексного отношения отраженной и падающей волн, распространяющихся внутри измерительной цепи. Отношения амплитуд и разностей фаз измеряются на низких частотах (278 кГц). В низкочастотный диапазон сигналы переносятся после двухтактного гетеродинирования с помощью

стробоскопических смесителей. Следовательно, классический ВВ, используемый в СВЧ-анализаторах, состоит из двух главных устройств - блока понижения частоты (БПЧ) и блока измерения комплексных отношений (БИКО). Точное измерение отношений комплексных сигналов на СВЧ является сложной и дорогостоящей задачей. Современные гетеродинные измерители основаны на решении следующей системы уравнений:

Uj = Aja + Bjb, (/=1,2), (1.1)

где Aj и Bj - комплексные коэффициенты передачи /-го канала для падающей a и отраженной b волн, соответственно; Uj - комплексные амплитуды поля в точках ИЦ, удаленных от нагрузочной плоскости.

Поскольку после БПЧ сигналы в каналах измерителя имеют вид (1.1), то для простоты дальнейшей аналоговой обработки сигналов БПЧ добиваются, чтобы две из констант (например, B1 и A2) были равны нулю, а другие две равны по модулю. Для этого используются НО с высоким коэффициентом направленности и абсолютно идентичные каналы в БПЧ. Далее сигналы поступают в БИКО, где формируется отношение их амплитуд, а с помощью фазового детектора выделяется сигнал, пропорциональный разности их фаз. Информация об амплитуде и фазе преобразуется в цифровую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей ПСД, а затем поступает на вход ЭВМ. Посредством ПСД ЭВМ осуществляет управление компонентами измерительной системы.

Возможное несовершенство оборудования рассматриваемого измерителя может быть скорректировано в ЭВМ. В настоящее время считается, что предпочтительнее корректировать погрешности измерения, чем пытаться полностью их устранить за счет использования более совершенной аппаратуры [35]. Калибровка измерителя, в рамках которой необходимо определить четыре комплексные константы A1, B1, A2, B2, и коррекция погрешностей системы обеспечивают высокую точность измерений и приемлемую стоимость системы за счет смягчения жестких требований, предъявляемых ко всей измерительной аппаратуре.

Неидеальность всего прибора рассматривается как соединение «идеального» измерителя и неидеального соединительного узла, названного на рис. 1.7 «четырехполюсником ошибок» [35, 37]. Все возникающие погрешности учитываются с помощью определения параметров «четырехполюсника ошибок» и корректируются в ЭВМ в соответствии с предварительно измеренными данными о погрешностях системы и воспроизводятся в необходимой форме.

Измерители на основе ВВ обладают высокой точностью, скоростью измерений и универсальностью. Управление и обработка результатов осуществляется дистанционно ЭВМ. Основной недостаток подобных измерителей ККО - очень высокая стоимость (порядка 50-100 тысяч долларов США). Измеритель содержит сложные схемы аналоговой обработки сигналов с выходов НО, сами ответвители с большим коэффициентом направленности (> 40 дБ) также очень дорогие. Сигналы поступают на вход ПСД после аналогового БИКО, поэтому в ЭВМ невозможна оптимальная цифровая обработка информации измерения. В рассматриваемом измерителе ЭВМ используется только для управления процессом измерения и для коррекции ошибок. Калибровка измерителя, заключающаяся в определении величин Аг и Вг, основана на предположении, что параметры калибровочных нагрузок точно известны.

Высокая стоимость и сложность данных приборов способствовала поиску принципиально новых методов измерения на СВЧ.

1.7.2 Измерители ККО на основе многополюсного рефлектометра

Метод МР, предложенный Г. Энгеном и К. Хоером [43-45], создавался как альтернативный методу ВВ. Теоретически данный метод требует существенно меньшего объема высокоточного оборудования по сравнению с методом ВВ. Основная идея метода заключается в том, что вместо понижения частоты сигналов и измерения комплексных отношений, было предложено измерять только амплитуды сигналов на выходах измерительной цепи. Для этого можно использовать обычные амплитудные детекторы, поэтому необходимость в гетеро-

динировании и частотном преобразовании сигналов отпадает. Структурная схема измерителя на основе многополюсного рефлектометра представлена на рис. 1.8.

Рисунок 1.8 - Структурная схема измерителя на основе МР: МР - многополюсный рефлектометр; 1, ..., N - датчики напряжения, сильно связанные с полем СВЧ-тракта (обеспечивают отношение сигнал/шум более 40 дБ); Д1, Д2,..., ДN - СВЧ-детекторы Многополюсный рефлектометр - пассивное линейное устройство с N+2 выходами. К первому выходу подключается СВЧ-генератор, к последнему -исследуемая нагрузка, а к остальным выходам - амплитудные детекторы. Сигналы с выходов детекторов оцифровываются в ПСД и вводятся в память ЭВМ, где вся последующая обработка информации производится в цифровом виде. Высокопроизводительная ЭВМ является обязательным элементом схемы, так как процесс обработки результатов калибровки и измерений очень трудоемкий.

В качестве СВЧ-детекторов могут быть использованы датчики мощности, имеющие в широком динамическом диапазоне характеристики, очень близкие к квадратичным: болометры, термисторы или диодные детекторы [46]. Неквадратичность характеристики диодов можно компенсировать в процессе обработки данных на ЭВМ с использованием паспортных данных диодов [47].

Из-за отсутствия аналоговых блоков обработки сигналов и НО данные измерители, как ожидалось, будут конструктивно простыми и дешевыми. Однако на выходах портов МР измеряются мощности, а не напряжения. Поэтому система

уравнений МР является нелинейной [35, 43, 48, 49]:

2

Р =

Ар + В]Ь

о = 1.....N),

(1.2)

где Аи В) - комплексные константы, характеризующие данный МР (определяются в процессе калибровки); Р^ - отклик детектора, пропорциональный мощности сигнала. Число измерительных плеч N обычно выбирается равным четырем (соответственно двенадцатиполюсный рефлектометр).

Идея применения вместо дорогостоящего ВВ, содержащего сложные схемы понижения частоты измерения и автоматической регулировки усиления, многополюсника, к двум выходам которого подсоединяются генератор СВЧ-сигнала и измеряемая нагрузка, а к остальным четырем - измерители мощности (квадратичные детекторы), показалась очень привлекательной. Поэтому было предложено большое количество оригинальных конструкций МР и методов измерения с его помощью [49-59].

Традиционный подход к обработке информации измерительных каналов заключается в устранении неизвестной переменной Ь путем составления отношений:

2

, и = 2,...,4), (1.3)

AjR + Bj

= j =

Pj Pr \AR + B\2

где индекс r - опорное плечо (пусть r = 1); R = ajh - оценка ККО исследуемой нагрузки. Неизвестная R получается как точка пересечения трех окружностей, радиусы и центры которых зависят от отношений мощностей pj и собственных констант МР Aj, Bj.

Модификация вышеупомянутой процедуры, так называемая линейная модель, предполагает замену переменных [60]. В системе (1.2) два неизвестных параметра (|R| и фаза 0) преобразуются в три новые переменные

Y = 2, R cos6, R sinoj. В результате получается система линейных уравнений:

Ну = g, (1.4)

Матрица коэффициентов H и вектор свободных членов g зависят от собственных констант Aj, Bj и отношений мощностей pj. Но три новые переменные ограничены квадратичной зависимостью, которая не учитывается в решении. Поэтому невозможно использовать какую-либо оптимальную

процедуру решения систем (1.3) или (1.4), которая дает эффективную оценку Я, хотя попытки использовать метод наименьших квадратов для решения систем (1.3), (1.4) предпринимались [51, 60].

Разработчики измерителей ККО на основе МР стремятся увеличить отношение сигнал/шум (ОСШ) на входе ПСД, поскольку ошибки измерения комплексных амплитуд откликов измерительных каналов Р1 влияют на стабильность получаемого решения систем уравнений (1.3), (1.4). Для обеспечения достаточного уровня сигнала на входе СВЧ-детекторов устанавливается большая мощность генератора. Однако в этом случае не всегда соблюдается условие квадратичности характеристик детекторов мощности. Кроме того, конструкция с четырьмя измерительными каналами является обязательной для обеспечения устойчивого решения уравнений (1.3), (1.4) при всех возможных частотах рабочего диапазона. Таким образом, двенадцатиполюсник включает в себя НО, делители мощности и т. д.; следовательно, его стоимость довольно высока [35, 61].

Для преодоления упомянутых недостатков данных измерителей в работах [62-66] применяется оптимальный алгоритм оценки ККО исследуемой нагрузки с использованием многополюсника с N > 4 измерительными плечами по методу максимального правдоподобия (ММП). Кроме того, на основе аналитического выражения для приведенных неопределенностей оценки был разработан метод оптимизации параметров МР [64, 65]. Последнее позволяет использовать очень простые конструкции многополюсника, и получать оценки ККО близкие к нижней границе Крамера-Рао в широком диапазоне измеряемых частот.

Однако основная проблема применения измерителей на основе МР состоит в сложности его калибровки, которая состоит в определении комплексных констант А¡- и В, входящих в систему уравнений (1.2). Так, с момента появления первых МР было опубликовано большое количество работ [52, 57, 67-75], в которых разработаны различные методы калибровки МР. Они отличаются друг от друга числом калиброванных нагрузок в наборе, способом использования избыточной информации измерений и объемом вычислений, необходимых для расчета собственных констант МР. Но все они предполагают использование

набора калибровочных эталонов отражения (очень дорогостоящих) и основаны на точном знании параметров калибровочных нагрузок, причем точность калибровки напрямую определяется точностью используемых нагрузок. По крайней мере, четыре калибровочные нагрузки необходимы на каждой частоте рабочего диапазона для выполнения процедуры калибровки МР.

Ввиду указанных недостатков высокоточные измерители ККО на основе МР не выпускаются серийно и были созданы только в метрологических лабораториях национальных институтов стандартов, где имеются в наличии эталонные средства калибровки. Кроме того, сами многополюсники имеют сложные конструкции, включающие дополнительные НО, линии задержки, фазовращатели, что противоречит основным достоинствам МР - простоте его конструкции и дешевизне. Тем не менее, приборы на основе МР считается более перспективными измерительными устройствами по сравнению с ВВ особенно в коротковолновой части СВЧ-диапазона, где точность гетеродинных измерителей невысока.

1.7.3 Измерители ККО на основе многозондовой измерительной линии

Метод многозондовой измерительной линии (МИЛ) [76-80] является частным случаем метода МР. С помощью данного метода измерения можно получить оценки ККО исследуемых нагрузок более простым с точки зрения объема вычислений способом, но при этом метод МИЛ уступает в точности методу многополюсника. Однако процедура калибровки измерителей на основе МИЛ очень проста и требует только одной точно известной нагрузки, что объясняется особенностями конструкции измерительной линии.

Структурная схема измерителя на основе МИЛ идентична схеме измерителя на основе МР (рис. 1.8). Единственное различие заключается в том, что вместо МР в качестве измерительной цепи используется МИЛ. МИЛ представляет собой отрезок однородного СВЧ-тракта (волноводного, коаксиального или микрополос-кового исполнения) без потерь с регулярным поперечным сечением, вдоль центральной продольной оси которого располагают N зондов ^ > 4). При этом предполагается выполнение следующих условий: зонды МИЛ слабо связаны с

полем внутри СВЧ-тракта (обеспечивают ОСШ менее 30 дБ), поэтому не нарушают его картины, детекторы зондов имеют идеальные квадратичные характеристики, расстояния di от зондов до нагрузки должны быть точно известными. Генератор и исследуемая нагрузка создают в СВЧ-тракте стоячую волну. Если зонды МИЛ имеют одинаковую направленность для прямой и обратной волн, то сигналы на выходах детекторов могут быть представлены в следующем виде [76]:

Р = а, а

1 + Я•ехр

^ Аш1Г 2

V7 Я .

{I = 1,..., N), (1.5)

где аi - коэффициент передачи зонда ¿-го канала; di - расстояние от ¿-го зонда до нагрузки; Я - длина волны в тракте МИЛ.

Регулярность картины стоячей волны в СВЧ-тракте обеспечивается очень слабой связью зондов с полем измерительной линии, поэтому ОСШ на выходах детекторов МИЛ существенно меньше, чем в МР. Как следствие, точность измерения идеальной МИЛ существенно ниже точности идеального МР. Но при этом существующие методы калибровки МИЛ гораздо проще и требуют всего одной точно известной нагрузки. Систематические погрешности калибровки датчиков МИЛ сравнимы с систематическими погрешностями калибровки МР. Однако из-за низкого отношения сигнал/шум на выходе детекторов зондов МИЛ не вызвал большого интереса среди метрологов.

Тем не менее, работы [81, 82] вдохнули новые идеи в умирающий метод МИЛ. Авторы предложили новый статистический метод калибровки автоматического анализатора стоячих волн. Оказалось, что процедура калибровки МИЛ может быть выполнена с использованием набора нагрузок, параметры отражения которых не обязательно должны быть точно известны. Кроме того, предлагаемая процедура калибровки подразумевает использование не менее 5 калибровочных нагрузок и решение полученной системы уравнений калибровки ММП. В результате, можно вычислить не только неизвестные коэффициенты передачи зондов а, но и аттестовать все прилагаемые калибровочные нагрузки.

Это очень важная особенность данного метода калибровки, поскольку он значительно упрощает калибровку, выполняемую с помощью нагрузок с неизвестными параметрами отражения, и позволяет унифицировать процессы измерения и калибровки, то есть выполнять самокалибровку МИЛ. Более того, эта особенность позволяет использовать МИЛ в сочетании с обычным МР, делая полученный измеритель более точным и дешевым в производстве.

Наконец, расположение зондов вдоль линии передачи позволяет строить измерители, работающие в очень широком диапазоне частот (до семи октав), используя ограниченное число измерительных зондов (N<10) с потенциально достижимой точностью (что соответствует нижней границе Крамера-Рао) [83, 84].

Таким образом, измерители ККО на основе МИЛ имеют преимущество перед измерителями на основе ВВ и МР, связанное с простотой ее конструкции, простотой решения уравнений МИЛ и дешевизной. Но точность измерения существующих МИЛ уступает точности измерения ВВ и МР.

1.8 Постановка задачи

В связи с вышесказанным ставится задача увеличения дальности действия пассивных систем РЧИ диапазона СВЧ за счет использования вторичного преобразователя устройства считывания информации с транспондера новой структуры, его математических моделей, соответствующего алгоритмического и программного обеспечения. При этом новая структура ВП должна обеспечивать возможность измерения параметров слабого обратного сигнала транспондера при наличии мощного мешающего сигнала, в том числе и в условиях изменения факторов окружающей среды, таких как температура, влажность воздуха и присутствие вблизи антенны считывателя металлических объектов или жидкостей. Кроме того, должна быть обеспечена простая и экономичная конструкция приемника системы РЧИ, поскольку считыватель должен быть доступным для потребителя. Математические модели и алгоритмы обработки информации должны учитывать систематические погрешности микроволновых компонентов вторичного преобразователя и случайные ошибки измерения сигналов на выходах датчиков измерителей,

что позволит повысить точность измерения комплексной амплитуды сигнала транспондера и упростит процедуру калибровки ВП.

Выводы по главе 1

1. Дан обзор технологии радиочастотной идентификации. В частности, рассмотрена одна из основных проблем, ограничивающих дальность действия пассивной системы РЧИ диапазона СВЧ - проникновение сигнала передатчика считывающего устройства в его приемную часть, что приводит к последующему блокированию обратного сигнала транспондера мешающим сигналом. Выявлены недостатки существующих решений данной проблемы: низкие параметры изоляции мешающего сигнала, предположение о точном знании ККО антенны считывателя и существенная зависимость эффективности решений от параметров окружающей среды. Предложена идея построения вторичного преобразователя считывающего устройства системы РЧИ на основе автоматических измерителей ККО СВЧ-двухполюсников.

2. Проведен анализ существующих автоматических методов измерения на СВЧ. Выявлены основные недостатки, препятствующие их применению во вторичном преобразователе считывающего устройства пассивной системы РЧИ: высокая стоимость, сложность конструкции, нелинейность системы уравнений, описывающей измеритель, и сложность калибровки, традиционные процедуры реализации которой предполагают наличие набора калибровочных эталонов отражения. Кроме того, математические модели измерителей не учитывают систематические погрешности их микроволновых компонентов и узлов, а также случайные ошибки измерения сигналов на выходах датчиков измерителей, что не позволяет получить максимальную точность измерения.

Глава 2. Разработка новой структуры и математических моделей вторичного преобразователя считывающего устройства системы радиочастотной

идентификации

Системы радиочастотной идентификации диапазона СВЧ позволяют получить большую дальность действия, высокую скорость передачи информации, уменьшить габариты и снизить стоимость транспондера. Большинство новых проектов РЧИ используют именно СВЧ-диапазон. Однако диапазон СВЧ имеет свои особенности и требует разработки специфических методов и средств измерения. Проведенный в главе 1 анализ автоматических методов измерения на СВЧ позволил выявить их основные преимущества и недостатки и предложить новую структуру вторичного преобразователя считывающего устройства системы РЧИ, основанную на использовании нового векторного измерителя ККО СВЧ-двухполюсников - комбинированного многополюсного рефлектометра с прямым понижением частоты измерительных сигналов, который обеспечивает простую и более экономичную конструкцию вторичного преобразователя и линейность последующей обработки сигналов. Кроме того, разработаны математические модели предлагаемого ВП, учитывающие систематические погрешности его микроволновых компонентов и случайные ошибки измерения сигналов на выходах датчиков измерителей и описана возможная конструкция ВП.

2.1 Новая структура вторичного преобразователя считывающего устройства на основе нового измерителя ККО СВЧ-двухполюсников

В устройствах, реализующих метод ВВ, теоретически можно добиться большей точности, чем в устройствах на основе МР, за счет увеличения отношения сигнал/шум измерительных каналов. Кроме того, линейность системы уравнений метода ВВ позволяет получить более простые процедуры измерения и калибровки. Но, как уже упоминалось в главе 1 , недостатком измерителей, основанного на методе ВВ, является сложность изготовления и их высокая стоимость. Данный факт противоречит требованиям низкой стоимости и доступности систем РЧИ.

В измерителях на основе МР ОСШ на выходах измерительных каналов ограничено, поскольку основной постулат метода о квадратичности характеристик используемых СВЧ-детекторов выполняется только при низком уровне сигнала генератора (мощность порядка нескольких милливатт). Главный же недостаток метода МР состоит в сложности калибровки измерителя, которая предполагает наличие калибровочных эталонов отражения. В системах РЧИ напротив, для обеспечения большей дальности считывания информации транспондера желательно максимально поднять мощность зондирующего сигнала, а для обеспечения низкой стоимости и доступности считывающего устройства на основе измерителя ККО - снизить требования к точности или вообще отказаться от использования эталонов отражения при его калибровке.

2.1.1 Разработка структурной схемы вторичного преобразователя

считывающего устройства

На основе проведенного анализа автоматических методов измерения на СВЧ [85] можно сделать следующий вывод: ввиду указанных недостатков существующие измерители ККО не могут быть успешно применены в считывателе системы РЧИ. Действительно, для того чтобы данная технология стала массовой и вовлеченной во многие сферы жизни и бизнеса, компоненты системы РЧИ, в том числе и считыватель, должны быть доступными для потребителя. Поэтому предлагается объединить в одном устройстве достоинства обоих методов измерения - ВВ и МР, устранив их основные недостатки. Для этого целесообразно функции аналогового БИКО метода векторного вольтметра передать ЭВМ, а сам блок устранить, двухтактный БПЧ заменить схемой прямого преобразования, а НО - обыкновенными измерителями напряжения, поскольку их неидеальность можно учесть в ЭВМ. В методе МР желательно получить линейную систему уравнений, что значительно упростит процедуры измерения и калибровки.

Итак, для применения во вторичном преобразователе считывающего устройства системы РЧИ предлагается новый векторный измеритель параметров СВЧ-устройств [86-105]. В предлагаемом измерителе выходы измерительных

датчиков МР подключены не к детекторам мощности, а к смесителям блока понижения частоты. После понижения частоты аналоговые сигналы, пропорциональные откликам измерительных каналов МР, преобразуются в цифровую форму и вводятся в память компьютера. Вся последующая обработка данных производится в цифровой форме с использованием соответствующего математического обеспечения. В этом случае выходные сигналы платы сбора данных ПСД являются линейными функциями оцениваемых параметров -комплексных амплитуд а и Ь.

Кроме того, для обеспечения низкой стоимости предлагаемого вторичного преобразователя и, как следствие, считывателя системы РЧИ необходимо использовать калибровочные нагрузки, к параметрам которых не предъявляется никаких жестких требований. В работе [106] было показано, что измеритель, основанный на комбинированном МР, состоящим из собственно МР и МИЛ, может быть откалиброван по набору неточно известных нагрузок без использования прецизионных калибровочных эталонов. Подобная процедура может быть предложена для калибровки измерителей, основанных на КМР, в которых реализован метод понижения частоты измерения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Николаенко Артем Юрьевич, 2020 год

Список литературы

1. Finkenzeller, K. RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards, Radio Frequency Identification and near- Field Communication / K. Finkenzeller. — New York, Chichester, Weinheim, Brisbane, Singapore, Toronto : John Wiley & Sons, 2010. — 462 p.

2. Bolic, M. RFID Systems: Research Trends and Challenges / M. Bolic, D. Simplot-Ryl, I. Stojmenovic. — New York, Chichester, Weinheim, Brisbane, Singapore, Toronto : John Wiley & Sons, 2010. — 552 p.

3. Dobkin, D. M. The RF in RFID: UHF RFID in practice / D. M. Dobkin. — Oxford, Boston : Newnes, 2012. — 528 p.

4. Бхуптани, М. RFID-технологии на службе вашего бизнеса. Пер. с англ. / М. Бхуптани, Ш. Морадпур. — М. : Альпина Бизнес Букс, 2007. — 281 с.

5. Власов, М. RFID. 1 технология - 1000 решений. Практические примеры

использования RFID в различных областях / М. Власов. - М. : Альпина

Паблишер, 2014. — 539 с.

6. Karthaus, U. Fully integrated passive UHF RFID transponder IC with 16.7-^W minimum RF input power / U. Karthaus, M. Fischer // IEEE Journal of Solid-State Circuits. — 2003. — Vol. 38, No. 10. — P. 1602-1608.

7. Barnett, R. A Passive UHF RFID Transponder for EPC Gen 2 with -14dBm Sensitivity in 0.13^m CMOS / R. Barnett, G. Balachandran, S. Lazar, B. Kramer, G. Konnail, S. Rajasekhar, V. Drobny // 2007 IEEE International Solid-State Circuits Conference. Digest of Technical Papers. — San Francisco, USA, 2007. — P. 582-583.

8. Chung, C. Fully integrated ultra-low-power passive UHF RFID transponder IC / C. Chung, Y.-H. Kim, T.-H. Ki, K. Bae, J. Kim // 2011 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integrated Technology. — Beijing, China, 2011. — P. 77-80.

9. Shen, J. Fully integrated passive UHF RFID transponder IC with a sensitivity of -12 dBm / J. Shen, X. Wang, B. Wang, S. Liu, S. Li, Z. Ruan, Y. Cao // 2013 IEEE International Symposium on Circuits and Systems. — Beijing, China, 2013. — P. 289-292.

10.Ni, L.M. Indoor Location Sensing Using Active RFID / L.M. Ni, Y. Liu, Y.C. Lau, A.P. Patil // Proceedings of the First IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications. — Fort Worth, USA, 2004. — P. 701-710.

11.Zhou, J. Localization of pallets in warehouses using passive RFID system / J. Zhou, H. Zhang, H. Zhou // Journal of Central South University. — 2015. — Vol. 22, No. 8. — P. 3017-3025.

12. Hähnel, D. Mapping and Localization with RFID Technology / D. Hähnel, W. Burgard, D. Fox, K. Fishkin, M. Philipose // Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Robotics & Automation. — New Orleans, USA, 2004. — P. 1015-1020.

13.Scherhaufl, M. Indoor Localization of Passive UHF RFID Tags Based on Phase-of-Arrival Evaluation / M. Scherhaufl, M. Pichler, E. Schimback, D. J. Muller, A. Ziroff, A. Stelzer // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — 2013. — Vol. 61, No. 12. — P. 4724-4729.

14.Kwon, I. A Single-chip CMOS transceiver for UHF mobile RFID reader / I. Kwon, H. Bang, K. Choi, S. Jeon, S. Jung, D. Lee, Y. Eo, H. Lee, B. Chung // IEEE Journal of solid-state circuits. — 2008. — Vol. 43, No. 3. — P. 729-738.

15.Safarian, A. An integrated RFID reader / A. Safarian, A. Shameli, A. Rofougaran, M. Rofougaran, F. Flaviis // IEEE International Solid-State Circuits Conference. — San Francisco, USA, 2007. — P. 218-220.

16.Lee, J. A UHF Mobile RFID reader IC with self-leakage canceller / J. Lee, J. Choi, K.H. Lee, B. Kim, M. Jeong, Y. Cho, H. Yoo, K. Yang, S. Kim, S.-M. Moon, J.-Y. Lee, S. Park, W. Kong, J. Kim, T.-J. Lee, B.-E. Kim, B.-K. Ko // IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium. — Honolulu, USA, 2007. — P. 273-276.

17. Jung, J.-W. Adaptive TRX isolation scheme by using TX leakage canceller at variable frequency / J.-W. Jung, H.-H. Roh, H.-G. Kwak, M. Sub Jeong, J.-S. Park // Microwave and Optical Technology Letters. — 2008. — Vol. 50, No. 8. — P. 2043-2045.

18.Jung, J.-W. TX Leakage Cancellation via a Micro Controller and High TX-to-RX Isolations Covering an UHF RFID Frequency Band of 908-914 MHz / J.-W. Jung, H.-H. Roh, J.-C. Kim, H.-G. Kwak, M. S. Jeong, J.-S. Park // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. — 2008. — Vol. 18, No. 10. — P. 710-712.

19.Kim, W.-K. A Passive Circulator for RFID Application with High Isolation using a Directional Coupler / W.-K. Kim, M.-Q. Lee, J.-H. Kim, H.-S. Lim, J.-W. Yu, B.-J. Jang, J.-S. Park // Proceedings of the 36-th European Microwave Conference. — Manchester, UK, 2006. — P. 196-199.

20.Lim, W.-G. RFID Reader Front-End Having Robust Tx Leakage Canceller for Load Variation / W.-G. Lim, J.-S. Park, W.-I. Son, M.-Q. Lee, J.-W. Yu // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — 2009. — Vol. 57, No. 5. — P. 1348-1355.

21.Jung, J.-Y. A Novel Carrier Leakage Suppression Front-End for UHF RFID Reader / J.-Y. Jung, C.-W. Park, K.-W. Yeom // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — 2012. — Vol. 60, No. 5. — P. 1468-1477.

22.Xiong, T. High TX-to-RX Isolation in UHF RFID Using Narrowband Leaking Carrier Canceller / T. Xiong, X. Tan, J. Xi, H. Min // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. — 2010. — Vol. 20, No. 2. — P. 124-126.

23.Villame, D. P. Carrier suppression locked loop mechanism for UHF RFID readers / D. P. Villame, J. S. Marciano // 2010 IEEE International Conference on RFID. — Orlando, USA, 2010. — P. 141-145.

24.Bai, P. A Novel RX-TX Front-Ends for Passive RFID Reader with High Isolation / P. Bai, Y. Yin, X. Yang // 2007 International Symposium on Microwave, Antenna, Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications. — Hangzhou, China, 2007. — P. 332-335.

25.Lim, W. Balanced circulator structure with enhanced isolation characteristics / W. Lim, J. Yu // Microwave and Optical Technology Letters. — 2008. — Vol. 50, No. 9. — P. 2389-2391.

26.Brauner, T. A Novel Carrier Suppression Method for RFID / T. Brauner, X. Zhao // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. — 2009. — Vol. 19, No. 3. — P. 128-130.

27.Jung, S.-C. A Reconfigurable Carrier Leakage Canceler for UHF RFID Reader Front-Ends / S.-C. Jung, M.-S. Kim, Y. Yang // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. — 2011. — Vol. 58, No. 1. — P. 70-76.

28.Sadeghfam, A. Electrically Tunable Bandpass Filter with Integrated Carrier Suppression for UHF RFID Systems / A. Sadeghfam, H. Heuermann // 2008 38th European Microwave Conference. — Amsterdam, Netherlands, 2008. — P. 1727-1730.

29.Pursula, P. UHF RFID Reader With Reflected Power Canceller / P. Pursula, M. Ki-viranta, H. Seppa // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. — 2009. — Vol. 19, No. 1. — P. 48-50.

30.Guo, Q. An On-Chip Configurable Receiver With >55-dB Tx Leakage Suppression for UHF RFID Reader / Q. Guo, Y. Zhai, X. Tan, H. Min // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. — 2019. — Vol. 29, No. 5. — P. 357-359.

31.Keehr, E. A. A low-cost software-defined UHF RFID reader with active transmit leakage cancellation / E. A. Keehr // 2018 IEEE International Conference on RFID (RFID). — Orlando, USA, 2018.

32.Chen, J. Carrier and Noise Cancellation Effects in a Self-Jammer Canceller for UHF RFID Readers / J. Chen, T. Yan, Z. Huang, J. Li, G. Wen // 2018 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT). — Chengdu, China, 2018. — P. 1-3.

33.Li, J. Design and Implementation of a Novel Directional Coupler for UHF RFID Reader / J. Li, S. Song, X. Chen, H. Nian, W. Shi // Electronics Journal. — 2016. — Vol. 20, No. 1 — P. 22-26.

34.Zhonghua, M. Carrier extraction cancellation circuit in RFID reader for improving the Tx-to-Rx isolation / M. Zhonghua, J. Yanfeng // IET Circuits Devices Syst. — 2019. — Vol. 13, No. 5. — P. 622-629.

35.Gupta, K.C. Computer-aided Design of Microwave Circuits / K.C. Gupta, R. Garg, R. Chadha. - Dedham, MA: Artech House, 1981. — 680 p.

36.Энген, Г.Ф. Успехи в области СВЧ измерений / Г.Ф. Энген // ТИИЭР. — 1978. — T. 66. — № 4. — С. 8-20.

37.Рейзенкинд, Я.А. Состояние и перспективы развития методов измерения параметров двухполюсников и четырехполюсников на СВЧ / Я.А. Рейзенкинд, В.А. Следков // Зарубежная радиоэлектроника. — 1988. — № 8. — С. 30-60.

38.Hackborn, R.A. An Automatic Network Analyzer System / R.A. Hackborn // Microwave J. — 1968. — Vol. 11, No. 5. — P. 53-57.

39.Rytting, D. An Analysis of Vector Measurement Accuracy Enhancement Techniques / D. Rytting // Proc. Hewlett-Packard RF & Microwave Symposium. — Santa Rosa, USA, 1982. — P. 16-20.

40.Bathiany, R. Vector Network Analyzer Views 0.5 to 40 GHz / R. Bathiany // Microwaves. — 1987. — Vol. 26. — P. 147-156.

41.Warner, F. L. Microwave Network Analyzers / F. L. Warner // In IEE Vacation School Lecture Notes on RF Electrical Measurement. — 1979. — P. 21/1-21/29.

42.Hewlett-Packard Co. Network Analyzer Extends Frequency Coverage to 100 GHz // Microwave Journal. — 1987. — P. 402-403.

43.Engen, G.F. Application of an Arbitrary Six-Port Junction to Power Measurement Problems / G.F. Engen, C.A. Hoer. // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. — 1972. — Vol. 21, No. 4. — P. 470-474.

44.Hoer, C. A. The Six-Port Coupler: A New Approach to Measuring Voltage, Current, Power, Impedance, and Phase / C. A. Hoer // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. — 1972. — Vol. 21, No. 4. — P. 466-470.

45.Hoer, C. A. Analysis of a Six-Port Junction for Measuring v, i, a, b, z, T and Phase / C. A. Hoer, G. F. Engen // In Proc. IMEKO Symp. Acquisition and Processing of Measurement Data for Automation. — Dresden, Germany, 1973.

46. Neidert, R.E. Monolithic Circuit for Reflection Coefficient Measurement / R.E. Neidert // IEEE Microwave Guided Waves Letters. — 1991. — Vol. 1, No. 8. — P. 195-197.

47.Lafferty, R.E. Diode Sensors for the Measurement of True Power / R.E. Lafferty // Microwave J. — 1987. — P. 161-172.

48.Engen, G.F. Advances in microwave measurement science / G. F. Engen // Proceedings of the IEEE. — 1978. — Vol. 66, No. 4. — P. 374-384.

49.Engen, G.F. The Six-Port Reflectometer: An Alternative Network Analyzer / G.F. Engen // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 1977. — Vol. MTT-25, No. 12. — P. 1075-1079.

50.Engen, G.F. An Improved Circuit for Implementing the Six-Port Technique for Microwave Measurements / G.F. Engen // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 1977. — Vol. MTT-25, No. 12. — P. 1080-1083.

51.Engen, G.F. A Least Square Solution for Use in the Six-Port Measurement Technique / G.F. Engen // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 1980. — Vol. MTT-28, No. 12. — P. 1473-1477.

52.Hoer, C.A. Using Six-Port and Eight-Port Junctions to Measure Active and Passive Circuit Parameters / C.A. Hoer. — Boulder : Nat. Bur. Stand. (U.S.), Tech. Note 673, 1975. — 29 p.

53.Hunter, J.D. Simple Derivation of Six-Port Reflectometer Equations / J.D. Hunter, P.I. Somlo // Electronic Letters. — 1985. — Vol. 21, No. 9. — P. 370-371.

54.Probert, P.J. Design Features of Multi-Port Reflectometers / P.J. Probert, J.E. Carroll // Proceedings of Inst. Elect. Eng. — 1982. — Vol. 129, No. 5. — P. 245-252.

55.Riblet, G. P. A Compact Waveguide "Resolver" for the Accurate Measurement of Complex Reflection and Transmission Coefficients Using the 6-Port Measurement Concept / G. P. Riblet // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique.

— 1981. — Vol. MTT-29, No. 2. — P. 155-162.

56.Hanson, E. R. B. An Ideal Six-Port Network Consisting of a Matched Reciprocal Lossless Five-Port and a Perfect Directional Coupler / E. R. B. Hanson, G. P. Riblet // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 1983. — Vol. MTT-31, No. 3.

— P. 284-288.

57.Engen, G. F. A (Historical) Review of the Six-Port Measurement Technique / G.F. Engen // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 1997. — Vol. MTT-45, No. 12. — P. 2414-2417.

58.Кабанов, Д. А. Опыт разработки автоматических анализаторов СВЧ цепей с 12-полюсными рефлектометрами / Д. А. Кабанов, С. М. Никулин, В. В. Петров, А. Н. Салов // Измерительная техника. — 1985. — № 10. — С. 38-40.

59.Никулин, С. М. Применение двенадцатиполюсных рефлектометров в технике СВЧ измерений / С. М. Никулин, А. Н. Салов // Радиотехника. — 1987. — № 7.

— С. 70-72.

60.Hasan, A. Novel Modeling and Calibration Approach for Multi-Port Receivers Mitigating System Imperfections and Hardware Impairments / A. Hasan, M. Helaoui // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 2012. — Vol. 60, No. 8. — P. 2644-2653.

61. Ghannouchi, F. M. The six-port technique with microwave and wireless applications / F. M. Ghannouchi, A. Mohammadi. — Boston, London : Artech House, 2009. — 236 p.

62.L'vov, A. A. A New Technique for Measuring the Scattering Parameters of Two-Port Junctions with Single Multiport Reflectometer / A. A. L'vov, A. S. Muchkaev // 47th ARFTG Conference Digest. — San Francisco, USA, 1996. — P. 181-187.

63.L'vov, A. A. Statistical estimation of the complex reflection coefficient of microwave loads using a multiport reflectometer / A. A. L'vov, A. A. Morzhakov // Proceedings of 1995 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference. — Rio de Janeiro, Brazil, 1995. — Vol. 2. — P. 685-689.

64. L'vov, A. A. Statistical Approach to Measurements with Microwave Multi-port Reflectometer and Optimization of Its Construction / A. A. L'vov, R. V. Geranin, N. Semezhev, P. A. L'vov // Proceedings of 14th Conference on Microwave Techniques (COMITE 2015). — Pardubice, Czech Republic, 2015. — P. 179-183.

65.Оптимизация конструкции многополюсного коррелятора: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018663441 Рос. Федерация / А. А. Львов, А. Ю. Николаенко, Н. Семежев ; правообладатель СГТУ имени Гагарина Ю.А. - № 2018661015 ; заявл. 10.10.2018 ; зарегистр. 26.10.2018.

66. Проектирование конструкции многополюсного коррелятора: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018666673 Рос. Федерация / А. А. Львов, А. Ю. Николаенко, Н. Семежев ; правообладатель СГТУ имени Гагарина Ю.А. - № 2018664121 ; заявл. 07.12.2018 ; зарегистр. 19.12.2018.

67.Luff, C. F. Real Time Six-Port Reflectometer / C. F. Luff, P.J. Probert, J.E. Carroll // IEE Proceedings H Microwaves, Optics and Antennas. — 1984. — Vol. 131, No. 3. — P. 166-190.

68.Никулин, С. М. Метод калибровки автоматических анализаторов СВЧ цепей с двенадцатиполюсными рефлектометрами / С. М. Никулин, А. Н. Салов // Измерительная техника. — 1988. — № 8. — С. 43-45.

69.Яц^вич, В. А. Измерение параметров СВЧ узлов с помощью многополюсных рефлектометров / В. А. Яц^вич // Измерительная техника. — 1987. — № 3. — С. 43-46.

70.Engen, G. F. Calibration of an Arbitrary Six-Port Junction for Measurement of Active and Passive Components / G. F. Engen // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. — 1973. — Vol. MTT-26, No. 4. — P. 295-299.

71. Somlo, P. I. A Six-Port Reflectometer and its Complete Characterization by Convenient Calibration Procedures / P. I. Somlo, J. D. Hunter // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 1982. — Vol. MTT-30, No. 2. — P. 186-192.

72.Li, S. Calibration of Multiport Reflectometers by Means of Four Open Short Circuits / S. Li, R. G. Воsisiо // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 1982. — Vol. MTT-30, No. 2. — P. 1085-1090.

73. Riblet, G. P. Aspects of the Calibration of a Single Six-Port Using a Load and Offset Reflection Standards / G. P. Riblet, E. R. B. Hanson // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 1982. — Vol. MTT-30, No. 12. — P. 2120-2125.

74. Stumper, U. Calibration and Evaluation Methods for Multi-Port Reflectometers Using Regression Procedures / U. Stumper // In Dig. 1983/53 Coll. on Advances in S-Parameter Measurement at Micro-Wavelengths. — London, UK, 1983. — P. 7/1-7/4.

75.Ghannouchi, F. M. A New Six-Port Calibration Method Using Four Standards and Avoiding Singularities / F. M. Ghannouchi, R. G. Bosisio // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. — 1987. — Vol. IM-36, No. 4. — P. 1022-1027.

76.Caldecott, R. The Generalized Multiprobe Reflectometer and Its Application to Automated Transmission Line Measurements / R. Caldecott // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. — 1973. — Vol. AP-21, No. 4. — P. 550-554.

77. Hu, C. J. A Novel Approach to the Design of Multiple-Probe High-Power Microwave Automatic Impedance Measuring System / C. J. Hu // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 1980. — Vol. MTT-28, No. 12. — P. 1422-1428.

78.Шейнин, Э. М. Система автоматизации измерительной линии с использованием ЭВМ / Э. М. Шейнин // Измерительная техника. — 1981. — № 5. — С. 47-49.

79.Chang, K. Circuit A Three Port Microstrip Impedance Measurement System / K. Chang, M. Li, T. Sauter // Microwave and Optical Technology Letters. — 1988. — Vol. 1, No. 3. — P. 90-93.

80.Chang, K. Low-cost microwave/millimeter-wave impedance measuring scheme using a three-probe microstrip circuit / K. Chang, M. Li, T. Sauter // IEEE Transactions on Microwave Theory and Technique. — 1990. — Vol. MTT-38, No. 10. — P. 1455-1460.

81.L'vov, A. A. Accuracy Improvement of the Automatic Multiprobe Transmission Line Reflectometer / A. A. L'vov, A. A. Mouchkaev, K. V. Semenov // 47th Automatic RF Techniques Group Conference Digest. — San Francisco, USA, 1996. — P. 196-202.

82. L'vov, A. A. A method of calibrating an automatic multiprobe measurement line / A. A. L'vov, K. V. Semenov // Measurement Techniques. — 1999. — No. 4. — P. 357-365.

83. Semezhev, N. A Novel Parameter Estimation Technique for Software Defined Radio System Based on Broadband Multi-port Receiver / A. A. L'vov, R. V. Geranin, N. Semezhev, A. A. Solopekina, P. A. L'vov, // Proceedings of the XI International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2015). — Omsk, 2015.

84.Katz, B. M. Synthesis of a Wideband Multiprobe Reflectometer / B. M. Katz, A. A. L'vov, V. P. Meschanov, E. M. Shatalov, L. V. Shikova // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — 2008. — Vol. 56, No. 2. — P. 507-514.

85. Nikolaenko, A. Yu. Analysis of Modern Techniques for Automatic Measurements in Microwaves / A. Yu. Nikolaenko, A. A. L'vov, P. A. L'vov, V. V. Komarov, S. P. Ivzhenko // Proceedings of the 2017 IEEE Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRus-2017). — St. Petersburg, 2017.

86.L'vov, A. A. A Novel Vector Network Analyzer Using Combined Multi-port Reflectometer / A. A. L'vov, A. Y. Nikolaenko, P. A. L'vov // Proceedings of 14th Conference on Microwave Techniques. — Pardubice, Czech Republic, 2015. — P. 183186.

87.Николаенко, А. Ю. Измерение СВЧ-параметров микроволновых двухполюсников / А. Ю. Николаенко, А. А. Львов, П. А. Львов // Сборник научных трудов XV научно-технической конференции аспирантов и студентов «Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых». — Донецк, Украина, 2015. — С. 251-254.

88.Николаенко, А. Ю. Применение RFID ридеров на базе автоматических анализаторов цепей в системе сортировки и укладки для сборочных линий / А. Ю. Николаенко, А. А. Львов // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество», в 2 т. / под.ред. Н.К. Юркова. — Пенза, 2016, — Т. 1.

— С. 239-242.

89. Николаенко, А. Ю. Применение автоматических СВЧ измерителей в системах радиочастотной идентификации / А. Ю. Николаенко, А. А. Львов, П. А. Львов // Сборник трудов IV международной научной конференции «Проблемы управления, обработки и передачи информации». — Саратов, 2015. — Т. 2. — С. 174-179.

90.Николаенко, А. Ю. Калибровка многоканального векторного вольтметра в системах радиочастотной идентификации / А. Ю. Николаенко, А. А. Львов, П. А. Львов // Сборник трудов IV международной научной конференции «Проблемы управления, обработки и передачи информации». — Саратов, 2015.

— Т. 2. — С. 179-184.

91. Nikolaenko, A. Yu. The Use of Multi-port Junction in Radio Frequency Identification Systems / A. Yu. Nikolaenko, A. A. L'vov, P. A. L'vov, A. S. Mouchkaev // 2016 IEEE NW Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRusNW). — St. Petersburg, 2016. — P. 476-479.

92. Nikolaenko, A. Yu. RFID sensor network for object tracking system / A. Yu. Nikolaenko, A. A. Bardasov // Proceedings of the International Scientific Conference Advanced

Information Technologies and Scientific Computing (PIT 2016) / Ed. S.A. Prokhorov. — Samara, 2016. — P. 13-17.

93. Николаенко, А. Ю. Считыватель системы радиочастотной идентификации на базе автоматического СВЧ измерителя / А. Ю. Николаенко, А. А. Львов // Материалы Междунар. науч. конф. «Компьютерные науки и информационные технологии». — Саратов, 2016. — С. 295-297.

94. Николаенко, А. Ю. Считыватель РФИД системы на основе комбинированного многополюсного рефлектометра / А.Ю. Николаенко, А.А. Львов // Мат. XII Междунар. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (АПЭП2016). — Саратов, 2016. — Т. 2. — С. 527-530.

95.Николаенко, А. Ю. Считыватель логистической системы радиочастотной идентификации на базе автоматического СВЧ измерителя / А. Ю. Николаенко, Д. А. Булыкин // Труды Международной научно-технической конференции «Перспективные информационные технологии» (ПИТ 2017) / под ред. С.А. Прохорова. — Самара, 2017. — С. 685-688.

96. Николаенко, А. Ю. Калибровка комбинированного многополюсного рефлектометра системы радиочастотной идентификации для автомобильного транспорта / А. Ю. Николаенко, Д. Н. Соколов // Труды Международной научно-технической конференции «Перспективные информационные технологии» (ПИТ 2017) / под ред. С.А. Прохорова. — Самара, 2017, — С. 688-692.

97. Nikolaenko, A.Yu. A survey of radio frequency identification technologies / A.Yu. Nikolaenko // Proceedings of the International Research Conference on Information Technologies. — Saratov, 2017. — P. 47-54.

98. Николаенко, А. Ю. Калибровка комбинированного многополюсного рефлектометра в системах радиочастотной идентификации/ А. Ю. Николаенко, А. А. Львов, П. А. Львов // Антенны. — 2017. — № 8. — С. 17-22.

99. Николаенко, А.Ю. Бесконтактный измеритель линейных перемещений / А.Ю. Николаенко, А.А. Львов // Компьютерные науки и информационные технологии: мат. Междунар. науч. конф. — Саратов: Издат. центр «Наука». — 2018. — С. 283-287.

100. Николаенко, А.Ю. Анализ бесконтактных методов измерения линейных перемещений и вибраций / А.Ю. Николаенко, А.А. Львов // Тр. Междунар. симп. «Надежность и качество», в 2 т. — Пенза: ПГУ, 2018. — Т. 2. — С. 88-91.

101. Nikolaenko, A. Yu. A New RFID Architecture Based on Multi-port Reflectometer / A. Yu. Nikolaenko, A. A. L'vov, P. A. L'vov, V. V. Komarov // Proceedings of the 2018 IEEE Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference (EIConRus2018). — St. Petersburg, 2018. — P. 488-493.

102. Николаенко, А. Ю. Оптимальное оценивание параметров СВЧ-цепей с помощью автоматических анализаторов цепей. Алгоритмы обработки наблюдаемых данных / А. А. Львов, В. П. Мещанов, М. С. Светлов, А. Ю. Николаенко // Радиотехника. — 2018. — № 8. — С. 147-154.

103. Николаенко, А.Ю. Разработка аппаратного и программного обеспечения бесконтактного измерителя линейных перемещений и вибраций на основе многополюсного рефлектометра / А.Ю. Николаенко, А.А. Львов, П.А. Львов, О.М. Глухова // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. —

2019. — № 4. — С. 81-94.

104. Николаенко, А.Ю. СВЧ-измеритель на основе многоканального векторного вольтметра в системах радиочастотной идентификации / А.Ю. Николаенко, А.А. Львов, Н.К. Юрков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. — Астрахань: Издат. дом «Астраханский университет». — 2019. — №4 (48). — С. 164-175.

105. Nikolaenko, A.Yu. Radio Frequency Identification Using Reader Based on a Multi-Port Junction / A.A. L'vov, A.Yu. Nikolaenko, N.I. Melnikova, N.S. Vagarina, M.S. Svetlov // Proceedings of the 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. - Moscow, Russia: IEEE,

2020. - P. 1-5. DOI: 10.1109/IEEEC0NF48371.2020.9078626.

106. L'vov, A. A. Automatic parameter gauge for microwave loads using a multi-port system / A. A. L'vov // Measurement Techniques. — 1996. — Vol. 39, — No. 2. — P. 124-128.

107. Matsuzawa, A. RF-SoC: Expectations & required conditions / A. Matsuzawa // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — 2002. — Vol. 50. — No. 1. — P. 245-253.

108. Loke, A. Direct conversion radio for digital mobile phones - design issues, status, and trends / A. Loke, F. Ali // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — 2002. — Vol. 50, No. 11. — P. 2422-2435.

109. Parssinen, A. Direct Conversion Receivers in Wide-Band Systems / A. Parssinen // — Boston : Kluwer Academic Publishers, 2001. — 230 p.

110. Razavi, B. Design Considerations for Direct-Conversion Receivers / B. Razavi // IEEE Transactions on Circuits and Systems II. — 1997. — Vol. 44, No. 6. — P. 428-435.

111. Николаенко, А.Ю. Методика компенсации температурной погрешности интеллектуальных датчиков давления / А.Ю. Николаенко, А.А. Львов, П.А. Львов, Р.С. Коновалов, В.В. Хаустов // Вестник Саратовского государственного технического университета: №4. — Саратов: СГТУ, 2014. — С. 154-160.

112. Линник, Ю. В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений / Ю. В. Линник. — М.: ГИФМЛ, 1958. — 334 с.

113. Вучков, И. Н. Прикладной линейный регрессионный анализ / Вучков И. Н., Бояджиева Л. Н., Солаков Е. Б. — М. : Финансы и статистика, 1987. — 239 с.

114. Львов, А. А. Прямой метод решения нелинейных задач калибровки измерителей в системах управления прецизионными обрабатывающими центрами / А. А. Львов, К. В. Семёнов // Межвуз. научн. сб. Сарат. гос. техн. ун-т. — Саратов, 1998. — С. 147-162.

115. Акчурин, И.А. Познавательная роль математического моделирования/ И.А. Акчурин, М.Ф. Веденов, Ю.В. Сачков. — М. : Знание, 1968. — 48 с.

116. Гультяев, А. Имитационное моделирование в среде Windows: Практическое пособие / А. Гультяев. — СПб. : КОРОНА принт, 1999. — 288 с.

117. Проакис, Д. Г. Цифровая связь. Перевод с англ. Под ред. Д. Д. Кловского / Д. Г. Проакис. — М. : Радио и связь, 2000. — 800 с.

118. Boyer, C. Coded QAM Backscatter Modulation for RFID / C. Boyer, S. Roy // IEEE Trans. Commun. Remote Sens. — 2012. — Vol.60, No. 7. — P. 1925-1934.

119. Thomas, S. QAM backscatter for passive UHF RFID tags / S. Thomas, M. S. Reynolds // Proceedings of IEEE International Conference on RFID. — Orlando, USA, 2010. — P. 210-214.

120. Измерение параметров сигнала пассивной радиометки с помощью многополюсного рефлектометра с прямым понижением частоты: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018664205 Рос. Федерация / А.Ю. Николаенко, А.А. Львов, Н. Семежев ; правообладатель СГТУ имени Гагарина Ю.А. - № 2018661019 ; заявл. 10.10.2018 ; зарегистр. 13.11.2018.

121. Калибровка считывателя системы радиочастотной идентификации на основе комбинированного многополюсного рефлектометра с прямым понижением частоты: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018664019 Рос. Федерация / А.Ю. Николаенко, А.А. Львов, Н. Семежев ; правообладатель СГТУ имени Гагарина Ю.А. - № 2018660990 ; заявл. 10.10.2018 ; зарегистр. 08.11.2018.

Приложение А. Свидетельства о государственной регистрации программ для

ЭВМ

А.1 Измерение параметров сигнала пассивной радиометки с помощью многополюсного рефлектометра с прямым понижением частоты

А.2 Калибровка считывателя системы радиочастотной идентификации на основе комбинированного многополюсного рефлектометра с прямым

понижением частоты

А.3 Оптимизация конструкции многополюсного коррелятора

А.4 Проектирование конструкции многополюсного коррелятора

Приложение Б. Акты внедрения

Б.1 Справка о внедрении в ООО НТК «Сигнал» (Сколково)

о внедрении результатов диссертационной работы «Разработка приемника системы радиочастотной идентификации на основе нового вторичного преобразователя и математического моделирования»

аспиранта Саратовского государственного технического университета

имени Гагарина Ю.А.

Николаенко Артема Юрьевича

Материалы диссертационного исследования аспиранта Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. Николаенко Артема Юрьевича на тему: «Разработка приемника системы радиочастотной идентификации на основе нового вторичного преобразователя и математического моделирования» использованы в ООО НТК «Сигнал» (Сколково) для построения перспективной системы беспроводных датчиков для летательных аппаратов (ЛА). Эта система планируется к установке на борту ЛА с целью повышения информационной надёжности и упрощения конструкции телеметрических информационных каналов, обеспечивающих передачу измерительно-контрольной информации от датчиков на борту ЛА, а также для снижения веса и повышения экономической эффективности самого ЛА. Разработка системы беспроводных датчиков проводилась в период с 27 августа 2018 г. по 3 ноября 2018г. В этот период Николаенко А.Ю. был предложена структура приемника радиосигналов с датчиков, установленных на борту ЛА, основанная на использовании комбинированного многополюсного рефлектометра (КМР) с блоком понижения частоты, а также разработаны алгоритмы оценки модуля и фазы радиосигнала, обеспечивающие снижение случайных и систематических по1решностей измерения, что подтверждается результатами численного моделирования.

В построенной модели системы нашли отражение следующие положения диссертационной работы:

1. Для обеспечения высокой точности, снижения случайных и систематических погрешностей измерения разработаны новые алгоритмы оценки неизвестных модуля и фазы радиосигнала.

2. С помощью разработанного программного комплекса проведено численное моделирование приемника радиосигнала, вычислены собственные константы КМР и дисперсии оценки модуля и фазы радиосигнала.

ООО НТК «Сигнал» 143026, г. Москва, территория инновационного центра Сколково, Большой бульвар, д. 42 стр. 1, эт. 1 пом. 709

СПРАВКА

Директор ООО НТК «Сигнал кандидат технических наук

/П.А. Львов/

21.09.2020

Б.2 Акт внедрения в учебный процесс СГТУ имени Гагарина Ю.А.

Результаты диссертационной работы аспиранта Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Николаенко Артема Юрьевича внедрены в учебный процесс кафедры «Информационно-коммуникационные системы и программная инженерия» и используются в курсах учебных дисциплин «Методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов» и «Распределенные системы обработки информации» для подготовки магистрантов направления 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника» и 09.04.04 «Программная инженерия», что способствует обеспечению более качественной подготовки магистрантов по указанному направлению.

Заместитель заведующего кафедрой «Информационно-коммуникационные системы и программная инженерия» СГТУ имени Гагарина Ю.А. кандидат физико-математических наук, доцент

УТВЕРЖДАЮ

проректор по науке и инновациям СГТУ имеди Гагарина Ю.А.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

в учебный процесс

/Е.В. Хворостухина/