Излучение сверхширокополосных сигналов

Думин Александр Николаевич

Излучение сверхширокополосных сигналов

Специальный курс

Конспект лекций

1. Введение

1.1. Определения

Сверхширокополосный сигнал– сигнал, у которого величина

,

где f_max –максимальная частота спектра сигнала,

f_min – минимальная частота спектра,

принимает значения в пределах (согласно IEEE P1672 TM Ultrawideband Radar Definitions Draft Version 1.5, April 4, 2006 Prepared by the Ultrawideband Radar Working Group of the IEEE Aerospace and Electronic Systems Society UWB Radar Committee).

Узкополосный сигнал: у которого (обычно меньше 0,1).

Иногда пользуются понятием широкополосный сигнал. Под ним понимают сигнал с относительной шириной спектра, занимающей промежуточное положение между описанными выше классами сигналов, т.е.

.Физическая основа для введения такой классификации состоит в известном из теории длинных линий факте, что изменение частоты в два раза ведет к кардинальному изменению электрических свойств отрезка проводника, например, закороченная на конце длинная линия длиной обладает на заданной частоте свойствами изолятора, тогда как увеличение частоты уже в два раза превращает данную структуру в проводник. Отсюда следует, что распространение сверхширокополосных сигналов в обычных электродинамических структурах, обладающих подобными резонансными свойствами, практически невозможно.

Видеосигнал – сигнал без несущей.

Нестационарный сигнал – сигнал с произвольной зависимостью от времени, даже физически нереализуемой. Противоположность – стационарный сигнал – у которого форма не меняется, т.е. обладает периодичностью. Обычно он описывает установившейся процесс. Нестационарный сигнал описывает неустановившейся процесс, нечто быстропротекающее.

Нестационарные сигналы имеют сверхширокий или даже бесконечный спектр, и поэтому могут переносить огромное количество информации, т.к. пропускная способность канала связи пропорционально ширине спектра сигнала (теорема Шеннона-Хартли):

.

Примеры спектров сигнала

S( f )

Простейшие примеры сигналов

Сверхширокополосный сигнал вида и его спектр:

Идеальный гармонический сигнал, не содержащий информацию:

Радиосигнал с гауссовой огибающей:

Радиосигнал с прямоугольной огибающей разной длительности:

1.2. Области использования сшс

Области, где не обойтись без использования СШС:

• Связь с объектами, погруженными в проводящую среду;

• Радиолокация (интроскопия) поглощающих сред;

• Сверхточная радиолокация (с высоким разрешением, объектов с поглощающими покрытиями);

• Увеличение скорости передачи информации, в том числе через поглощающие среды;

• Передача секретной информации в заданном направлении.

Экзотические, неисследованные, спорные области применения СШС:

• Формирование сверхнаправленных пучков (пакетов): ЭМ снаряды, ЭМ пули, ЭМ брызги, бесселевы лучи и т.д.;

• Активация воды, изменение ее диэлектрических свойств;

• Очистка воды, в т.ч. от бактерий;

• Получение высокопрочного гипса;

• Повышение коррозийной стойкости (облучение металла в электролитах Zn, Fe, Ni);

• Очистка нефтепродуктов от серы;

• Облучение расплавов цветных металлов с целью упрочнения, уплотнения кристаллической решетки;

• Термоядерные реакции под воздействием СШС.