CC BY
33Решетнеескцие чтения. 2015
obliku i otsenka dostizhimykh TTKh bazovykh kosmicheskikh platform osnovnykhrazmernostey s privyazkoy k oblastyamikhprimeneniya]. Scientific research "Platforma-ISS" incl. scientific research "Magistral'". Stage 2 of contract № (249-1035-2011)-1036/85-2012.
4. "Ekspress-2000" platform. Project description. 795-NT-43000-ISS-00019.
5. International Telecommunication Union Radio Regulations. 2012. Available at: http://www.itu.int/en/ sama/ Pages/questionnaire2.aspx?pub=R-REG-RR-2012-ZIP-R (accessed 12.05.15).
6. Kantor L. Ya., Nozdrin V. V., Elektromagnitnaya sovmestimost' sistem sputnikovoy svyazi [Electromagnetic compatibility of space communication systems]. Moscow, Radio Research Institute (FSUE NIIR), 2009, 280 p.
7. Robert W. Jones, Circullar-letter CR/86 : Subject: Forms of notice for use when submitting the information for advance publication of planned satellite networks to the Radiocommunication Bureau / ITU : Radiocommunication Bureau. 25 March 1998.
© Халиманович В. И., Кузовников А. В., Единосяк С. В., Охоткин К. Г., Кузнецов С. А., 2015
УДК: 621.3.029.6
СВЧ-ФИЛЬТРЫ НА ОСНОВЕ 2D^OTOHHOTO КРИСТАЛЛА*
С. А. Ходенков1, Д. В. Борисенков12, А. О. Афонин1, А. В. Угрюмов1
1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 2Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН
Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/38. E-mail: [email protected]
Разработаны микрополосковые сверхвысокочастотные (СВЧ) фильтры на основе 2D-фотонного кристалла (ФК). Показаны возможности улучшения частотно-селективных свойств конструкций, используемых в узлах связи космических систем.
Ключевые слова: микрополосковый фильтр, СВЧ, фотонный кристалл.
MICROWAVE FILTERS BASED ON 2D PHOTONIC CRYSTAL
S. A. Khodenkov1, D. V. Borisenkov12, A. O. Afonin1, A. V. Ugrjumov1
1Reshetnev Siberian State Aerospace University
31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
2L. V. Kirensky Institute of Physics SB RAS 50/38, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation. E-mail: [email protected]
The microstrip microwave filters based on 2D photonic crystals are developed. The possibilities to improve frequency selective properties of the devices used in communication centers of space systems are shown.
Keywords: microstrip filter, microwave, photonic crystal.
Как известно, фотонные кристаллы представляют собой особый тип естественных и искусственных структурно-организованных сред, неоднородности в которых меняются периодически в одном, двух или трех измерениях с характерным пространственным масштабом периодичности порядка оптической длины волны [1]. В настоящее время широко исследуются свойства не только искусственных фотонных кристаллов, но и перспективных устройств на их основе, в том числе СВЧ. Так, в работе [2] была рассмотрена экспериментальная конструкция микрополоскового двухполосного фильтра на основе 2D ФК размерностью 3^2 (рис. 1, а). Его амплитудно-частотные ха-
рактеристики (АЧХ), рассчитанные при помощи электродинамического численного анализа 3Б-моделей, хорошо согласуются с экспериментально снятыми данными, что позволяет проводить теоретические исследования таких структур на высоком уровне.
Топологии полосковых проводников микрополос-ковых фильтров, реализованных на подложках с высокой диэлектрической проницаемостью е = 80 и толщиной h = 1 мм, представлены на рис. 1. При этом внутренние полосковые проводники 2-5 конструкций представляют собой аналоги пространственно-периодических изменений диэлектрической проницаемости в структуре двумерных фотонных кристаллов.
-*-
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ, грант Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук, МК-5942.2014.8.
Системы управления, космическая навигация и связь
4
б в Рис. 1. Топологии полосковых проводников фильтров
Ь, дБ 0
ь, Я, дБ 0
-120
1.0 2.0 /, ГГц
а
-120!:
1.0 2.0 /, ГГц
б
Рис. 2. АЧХ фильтров: двухполосных (а) и полосно-пропускающих (б): 1 - первой конструкции (см. рис. 1, а), 2 - второй (рис. 1, б), 3 - третьей (рис. 1, в), 4 - четвертой (рис. 1, г)
Принцип действия двухполосных СВЧ-фильтров (рис. 1, а и б) на основе 2-Б ФК следующий: одномо-довые резонаторы 2, 3 первого ряда и 4, 5 второго ряда, формируют (рис. 2, а) отдельные полосы пропускания (1111). В первой конструкции (рис. 1, а) все резонаторы 1-5 полуволновые, а во второй (рис. 1, б) -все полосковые проводники заземлены на основание, при этом крайние резонаторы 1 - полуволновые, а внутренние 2-5 - четвертьволновые. Это позволяет сократить площадь подложки микрополоскового фильтра и расширить высокочастотную полосу заграждения (ПЗ).
Относительная ширина полос пропускания А///0 двухполосных конструкций находится в интервале значений от 6,0 до 9,5 %, измеренных по уровню -3 дБ от уровня минимальных потерь Ьт1П, которые не превышают -1,5 дБ.
Диагональное размещение в третьей конструкции (рис. 1, в) точек кондуктивного подключения около краев, не заземленных на основание проводников связи 1, в случае оптимального подбора конструктивных параметров позволяет реализовать полосно-пропус-кающий фильтр 8-го порядка с высокими частотно-селективными свойствами (рис. 2, б). Видно, что на АЧХ наблюдается полюс затухания около высокочастотного склона ПП, что приводит к значительному росту его крутизны; также стоит отметить расширен-
ную высокочастотную полосу заграждения с подавлением мощности не менее 50 дБ.
Использование в четвертой конструкции (рис. 1, г) полосно-пропускающего фильтра крайних свернутых резонаторов 1 позволяет значительно повысить крутизну еще и низкочастотного склона ПП и при этом ослабить мощность в низкочастотной ПЗ до уровня 105 дБ.
Рассмотренные полосно-пропускающие фильтры имеют относительную ширину полосы пропускания А/7/0 ~ 20 %, измеренную также по уровню -3 дБ от уровня минимальных потерь, которые составляли величину Ьт1П ~ -1,1 дБ (рис. 1, в) и Ьт1П ~ -1,4 дБ (рис. 1, г) на центральной частоте 1111 /0 ~ 1,0 ГГц.
Таким образом, использование в микрополоско-вых конструкциях внутренних двумерно расположенных резонаторов позволяет реализовать фильтры с одной и двумя полосами пропускания.
При этом показано, что в двухполосных фильтрах каждая полоса пропускания формируется резонанса-ми полосковых проводников строго определенного ряда.
Рассмотренные СВЧ-устройства отличаются высокими частотно-селективными свойствами вследствие наличия на АЧХ полюсов затухания и сильного подавления мощности в полосах заграждения.
5
а
г
Решетнееские чтения. 2015
Библиографические ссылки
1. Шабанов В. Ф., Ветров С. Я., Шабанов А. В. Оптика реальных фотонных кристаллов. Жидкокристаллические дефекты, неоднородности. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2005. 240 с.
2. Микрополосковые фильтры на основе двухмерного фотонного кристалла /Б. А. Беляев, С. А. Ходенков, Д. В. Борисенков, А. С. Бутиков // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии : 24-я Междунар. Крымская конф. Севастополь, 2014. С. 572-573.
References
1. Shabanov V. F., Vetrov S. Ja., Shabanov A. V. Op-
tika real'nyh fotonnyh kristallov. Zhidkokristallicheskie defekty, neodnorodnosti. Novosibirsk : Izd-vo SO RAN, 2005. 240 p.
2. Mikropoloskovye fil'try na osnove dvuhmernogo fotonnogo kristalla / B. A. Beljaev, S. A. Hodenkov, D. V. Bo-risenkov, Butikov A. S. // 24-aja Mezhdunarodnaja Krymskaja konferencija «SVCh-tehnika i telekommuni-kacionnye tehnologii». Sevastopol', 2014. p. 572-573.
© Ходенков С. А., Борисенков Д. В., Афонин А. О., Угрюмов А. В., 2015
УДК 621.39:621.39.82
АЛГОРИТМ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА В СИСТЕМЕ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
А. В. Черноусов, А. В. Кузовников
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: [email protected]
Предложен алгоритм организации множественного доступа в системе передачи информации. Рассмотрены преимущества и недостатки предложенного алгоритма. Сделан вывод об эффективности и перспективах его применения в спутниковых системах.
Ключевые слова: вейвлет-модулированный сигнал, множественных доступ, TDMA, CDMA, FDMA.
THE ALGORITHM OF MULTIPLE ACCESS IN DATA TRANSMISSION SYSTEM
A. V. Chernousov, A. V. Kuzovnikov
JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Jeleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The article presents the algorithm of multiple access in data transmission system. Reader can also find advantages and disadvantages ofproposed algorithm and the conclusion of effectiveness of its applying in space systems.
Keywords: wavelet modulated signal, multiple access, TDMA, CDMA, FDMA.
Значительный рост числа спутниковых систем связи (ССС) в совокупности с ограниченностью орби-тально-частотного ресурса (ОЧР), ростом объема передаваемого трафика, отсутствием свободных точек стояния на геостационарной орбите (ГСО) создают актуальную научную проблему, состоящую в обеспечении эффективного функционирования системы в условиях сложной радиоэлектронной обстановки, обусловленной воздействием случайных и преднамеренных помех, а также в повышении эффективности использования выделенного ресурса связи, т. е. оптимизация использования таких ресурсов как время/ частота, между абонентами. Данную проблему предлагается решить с помощью разработки методов повышения сигнальной помехоустойчивости.
Исходные данные. Для оценки возможности реализации системы связи с множественным доступом на основе вейвлет-модулированного широкополосного
сигнала были заданы следующие исходные данные к формируемому сигналу:
1) скорость передачи информационного символа V = 9,6 кбит/с;
2) длина ПСП Голда N = 31;
3) параметры вейвлет-функции Шеннона Fb = 1, Fc = 1,5.
На основании исходных данных и описанного в статях [1-2] способа формирования вейвлет-моду-лированного широкополосного сигнала было проведено моделирование, в результате которого был получен сигнал с характеристиками, представленными в таблице.
Многостанционный доступ. Классическим способом решения проблемы повышения эффективности использования выделенного ресурса связи является применение методов организации многостанционного доступа к каналам связи.
