Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Кузьмин Л. В., Кривенко А. А., Владыка П. А., Ефремова Е. В. Пространственно-временное когерентное сложение сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов. Эксперимент // Известия вузов. ПНД. 2025. Т. 33, вып. 5. С. 657-673. DOI: 10.18500/0869-6632-003181, EDN: XXXMOZ

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF and_2025-5_kuzmin_et-al_657-673.pdf
(загрузок: 0)
Полный текст в формате PDF(En):
Иконка PDF and_2025_5_kuzmin_en.pdf
(загрузок: 7)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Прикладные задачи нелинейной теории колебаний и волн
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.396
DOI: 
10.18500/0869-6632-003181
EDN: 
XXXMOZ

Пространственно-временное когерентное сложение сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов. Эксперимент

Авторы: 
Кузьмин Лев Викторович, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Кривенко Андрей Андреевич, Московский физико-технический институт (МФТИ)
Владыка Павел Александрович, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Ефремова Елена Валериевна, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Аннотация: 

Целью настоящей работы является экспериментальное подтверждение физической реализуемости когерентного сложения хаотических сигналов (сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов) в пространстве и времени. Идея когерентного сложения по-разному используется в современной физике, и на сегодняшний день нет примеров явной демонстрации когерентного сложения СШП хаотических сигналов. Сложности, связанные с практической реализуемостью такого сложения, как минимум, две: во-первых, до настоящего времени было непонятно, как получать сигналы одинаковой формы (необходимое условие когерентного сложения), во-вторых, как реализовать собственно технику суммирования.

Методы. В работе использовались методы натурного макетирования процессов излучения сверхширокополосных хаотических сигналов, их приема и численной обработки после оцифровки осциллографом. Результаты получены на базе макета, который включает четыре идентичных излучателя и одно приёмное устройство.

Результаты. Экспериментально явно показана закономерность линейного увеличения среднеквадратичной амплитуды сигнала в точке приема при когерентном и линейного увеличения мощности суммарного сигнала при некогерентном сложении сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов с ростом числа излучателей.

Заключение. Экспериментальная демонстрация явления когерентного сложения сверхширокополосных хаотических сигналов является основой для дальнейшего развития и применения этого явления в беспроводных многоантенных сверхширокополосных системах.
 

Ключевые слова: 
сверхширокополосные сигналы
хаотические сигналы
когерентный прием хаотических сигналов
когерентное излучение хаотических сигналов
генерация хаотических колебаний
Благодарности: 
Исследование выполнено при финансовой поддержке Государственного задания ИРЭ им.В.А.Котельникова РАН, шифр FFWZ-2025-0015.
Список источников: 
  1. Yang L., Giannakis G. B. Ultra-wideband communications: An idea whose time has come // IEEE Signal Process. Mag. 2004. Vol. 21, no. 6. P. 26—54. DOI: 10.1109/MSP.2004.1359140.
  2. Singh D. What is Ultra-Wideband (UWB) technology on Samsung Phones How is it helpful [Electronic resource]. Available from: https://www.smartprix.com/bytes/phones-with-uwbultrawideband-connectivity/.
  3. Breed G. A summary of FCC rules for ultra wideband communications // High Freq. Electron. 2005. Vol. 4, no. 1. P. 42–44.
  4. Niemela V., Haapola J., Hamalainen M., Iinatti J. An ultra wideband survey: Global regulations and impulse radio research based on standards // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2017. Vol. 19, no. 2. P. 874–890. DOI: 10.1109/COMST.2016.2634593.
  5. Гуляев Ю. В., Кислов В. Я., Кислов В. В. Новый класс сигналов для передачи информации — широкополосные хаотические сигналы // ДАН. 1998. Т. 359, № 6. C. 750–754.
  6. Гуляев Ю. В., Кислов В. Я., Кислов В. В., Калинин В. И., Колесов В. В., Беляев Р. В., Воронцов Г. М. Широкополосные телекоммуникационные средства с кодовым разделением каналов на основе хаотических сигналов // Радиотехника. 2002. № 10. С. 3–15.
  7. Andreyev Yu. V., Dmitriev A. S., Efremova E. V., Khilinsky A. D., Kuzmin L. V. Qualitative theory of dynamical systems, chaos and contemporary communications // Int. J. Bifurc. Chaos. 2005. Vol. 15, no. 11. P. 3639–3651. DOI: 10.1142/S0218127405014295.
  8. Tam W. M., Lau F. C. M., Tse C. K. Digital Communications With Chaos: Multiple Access Techniques and Performance Evaluation. Oxford: Elsevier Science, 2010. 256 p.
  9. Eisencraft M., Attux R., Suyama R. Chaotic Signals in Digital Communications. Boca Raton: CRC Press, 2014. 504 p.
  10.  Kaddoum G. Wireless chaos-based communication systems: A comprehensive survey // IEEE Access. 2016. Vol. 4. P. 2621–2648. DOI: 10.1109/ACCESS.2016.2572730.
  11.  Дмитриев А. С., Ефремова Е. В., Ицков В. В., Петросян М. М., Рыжов А. И., Турканов И. Ф. Прямохаотические средства сверхширокополосной беспроводной связи в метровом и дециметровом диапазоне радиоволн // Радиотехника и электроника. 2022. Т. 67, № 8. C. 797–806. DOI: 10.31857/S0033849422080046.
  12.  Manikandan M. S. K., Ravikumar S., Abhaikumar V., Thiruvengadam S. J. A novel pulse based ultrawide band system using chaotic spreading sequences // In: 2007 2nd International Conference on Communication Systems Software and Middleware. 2007, Bangalore, India. P. 1–5. DOI: 10.1109/COMSWA.2007.382453.
  13.  Kotti A., Meherzi S., Marcos S., Belghith S. Asynchronous DS-UWB communication using spatiotemporal chaotic waveforms and sequences // In: 2009 First International Conference on Communications and Networking. 2009, Hammamet, Tunisia. P. 1–5. DOI: 10.1109/COMNET. 2009.5373551.
  14.  Liu C., Cheng J., Zhang R. An orthogonal mixed chaotic spread spectrum algorithm for satellite communication // In: 2019 12th International Symposium on Computational Intelligence and Design (ISCID). 2019, Hangzhou, China. P. 235–240. DOI: 10.1109/ISCID.2019.10137.
  15.  Song D., Liu J., Wang F. Statistical analysis of chaotic stochastic properties based on the logistic map and Fibonacci sequence // In: Proceedings of 2013 2nd International Conference on Measurement, Information and Control. 2013, Harbin, China. P. 611–614. DOI: 10.1109/MIC. 2013.6758038.
  16.  Ben Jemaa Z., Belghith S. Chaotic sequences with good cor-relation properties for MIMO radar application // In: 2016 24th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks (SoftCOM). 2016, Split, Croatia. P. 1–5. DOI: 10.1109/SOFTCOM.2016. 7772127.
  17.  Kuzmin L. V., Efremova E. V., Itskov V. V. Modulation, shaping and replicability of UWB chaotic radiopulses for wireless sensor applications // Sensors. 2023. Vol. 23, no. 15. P. 6864. DOI: 10.3390/ s23156864.
  18.  Kuzmin L., Efremova E., Vladyka P., Itskov V. Analog replicator of long chaotic radio pulses for coherent processing // Technologies. 2025. Vol. 13, no. 1. P. 16. DOI: 10.3390/technologies13010016.
  19.  Ефремова Е. В., Атанов Н. В., Дмитриев Ю. А. Генератор хаотических колебаний радиодиапазона на основе автоколебательной системы с 2.5 степенями свободы // Известия вузов. ПНД. 2007. Т. 15, № 1. C. 23–41. DOI: 10.18500/0869-6632-2007-15-1-23-41.
  20.  Дмитриев A. С., Ефремова E. В., Румянцев Н. В. Генератор микроволнового хаоса с плоской огибающей спектра мощности в диапазоне 3–8 GHz // Письма в ЖТФ. 2014. Т. 40, № 2. С. 1–9.
  21.  LibreVNA. 100kHz to 6GHz 2 port USB based VNA [Electronic resource] // Available from: https://github.com/jankae/LibreVNA.
  22.  Intel MAX 10 Clocking and PLL User Guide [Electronic resource] // Available from: https: //www.intel.com/content/www/us/en/docs/programmable/683047/18-0/introducti....
  23.  Kuzmin L. V., Efremova E. V. Filtering and detection of ultra-wideband chaotic radio pulses with a matched frequency-selective circuit // Electronics. 2023. Vol. 12, no. 6. P. 1324. DOI: 10.3390/ electronics12061324.
  24.  Андреев Ю. В., Дмитриев А. С., Лазарев В. А. Коллективная передача информации сверхширокополосным прямохаотическим ансамблем // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6, № 2(24). С. 80–89. DOI: 10.25210/jfop-1702-080089.
Поступила в редакцию: 
28.03.2025
Принята к публикации: 
17.04.2025
Опубликована онлайн: 
19.06.2025
Опубликована: 
30.09.2025
  • 809 просмотров