RU2393493C1 - Method of determining signal attenuation in distributed random antenna - Google Patents

Method of determining signal attenuation in distributed random antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2393493C1
RU2393493C1 RU2009112711/09A RU2009112711A RU2393493C1 RU 2393493 C1 RU2393493 C1 RU 2393493C1 RU 2009112711/09 A RU2009112711/09 A RU 2009112711/09A RU 2009112711 A RU2009112711 A RU 2009112711A RU 2393493 C1 RU2393493 C1 RU 2393493C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
frequency
sar
distributed random
random antenna
Prior art date
Application number
RU2009112711/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Николаевич Маслов (RU)
Олег Николаевич Маслов
Александр Сергеевич Раков (RU)
Александр Сергеевич Раков
Аркадий Викторович Рябушкин (RU)
Аркадий Викторович Рябушкин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
Priority to RU2009112711/09A priority Critical patent/RU2393493C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2393493C1 publication Critical patent/RU2393493C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method of determining signal attenuation at frequency fc between points A and B in a distributed random antenna involves measurement of the signal power level P1 at point A of the distributed random antenna, measurement of the signal power level P2 at point B of the distributed random antenna and calculation of signal attenuation on the path between points A and B using formula Ac=20lg(P1/P2), dB; the distributed random antenna is excited at the frequency of the signal subharmonic fn=fc/n using a nonlinear element connected to the distributed random antenna and signal power level P1 and P2 is measured on the n-th harmonic of the exciting frequency which is numerically equal to frequency fc.
EFFECT: increased accuracy of results of determining attenuation Ac of a signal in a distributed random antenna with a branched and multi-stage configuration, possibility of automating the measurement process.
8 dwg

Description

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для определения параметров радиотехнических систем, объединенных термином «распределенные случайные антенны» (РСА).The invention relates to techniques for radio measurements and can be used to determine the parameters of radio systems, combined by the term "distributed random antennas" (PCA).

Классификация и свойства случайных антенн рассмотрены в [1-2]. Отличительными признаками РСА являются, во-первых, случайный характер размещения и возбуждения ее линейно протяженных (или плоскостных) токопроводящих элементов (в роли которых могут выступать цепи сигнализации, управления, электропитания, заземления и т.п.). Для обеспечения коммерческой тайны важное значение имеет выявление и перекрытие каналов утечки конфиденциальной информации (КИ) по таким РСА в виде соединительных линий (СЛ), отходящих из подлежащих защите помещений (ПЗП) - офисов, служебных кабинетов, переговорных комнат и кабин, конференц-залов, во внешнюю среду [3].The classification and properties of random antennas are considered in [1-2]. Distinctive features of PCA are, firstly, the random nature of the placement and excitation of its linearly extended (or planar) conductive elements (which may include signaling, control, power supply, grounding, etc.). To ensure commercial secrets, it is important to identify and block the channels of confidential information leakage (CI) for such SAR in the form of connecting lines (SL), departing from the premises to be protected (PPP) - offices, office rooms, meeting rooms and booths, conference rooms into the external environment [3].

Во-вторых, существенно разный характер распространения исходного КИ-сигнала внутри ПЗП и КИ-сигналов в СЛ, с помощью которых аппаратура, размещенная в ПЗП, подключается к внешнему общедоступному оборудованию. В результате этого КИ-сигналы могут уходить по РСА далеко за пределы ПЗП и становиться несанкционированно-доступными.Secondly, the essentially different nature of the propagation of the initial KI signal inside the PZP and KI signals in the trunk, with the help of which the equipment located in the PZP is connected to external public equipment. As a result of this, KI signals can go far beyond the PZP along the SAR and become unauthorized.

В-третьих, трудности моделирования (математического, физического, компьютерного) СЛ, которые представляют собой РСА: в частности, ни в теории антенн, ни в литературе по защите КИ нет указаний на то, с помощью каких методов и средств можно оценить параметры РСА - например степень затухания КИ-сигнала в занимаемой им полосе частот.Thirdly, the difficulties of modeling (mathematical, physical, computer) SLs that are SAR: in particular, neither in the theory of antennas nor in the literature on the protection of CI there are indications of using which methods and means it is possible to evaluate SAR parameters - for example, the degree of attenuation of the KI signal in the occupied frequency band.

Известны методы определения параметров фидерных линий, в том числе коэффициента затухания α; 1/м или дБ/м [4]. Известно предложение использовать для скрытной связи между абонентами отражающие поверхности с управляемыми нелинейными параметрами [5]. Методический аппарат для оценки эффективности средств нелинейной радиосвязи и радиоподавления подробно описан в [6]. Результаты исследований в области нелинейной радиолокации изложены в [7].Known methods for determining the parameters of feeder lines, including the attenuation coefficient α; 1 / m or dB / m [4]. There is a proposal to use reflective surfaces with controlled non-linear parameters for covert communication between subscribers [5]. The methodological apparatus for assessing the effectiveness of non-linear radio communications and radio suppression is described in detail in [6]. The results of research in the field of nonlinear radar are presented in [7].

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения коэффициента затухания фидера путем сравнения мощности на входе и выходе ([4], с.170, рис.7.4) (прототип предлагаемого изобретения), включающий следующие операции:The closest in technical essence is a method of measuring the attenuation coefficient of the feeder by comparing the input and output power ([4], p. 170, Fig. 7.4) (prototype of the invention), including the following operations:

- измерение мощности Р1, поступающей в фидер длиной L;- measurement of power P 1 supplied to the feeder length L;

- измерение мощности Р2, выходящей из фидера длиной L;- measurement of power P 2 emerging from the feeder of length L;

- определение коэффициента затухания: α=(1/2L)ln(P12), 1/м или непосредственно величины затухания сигнала в фидере длиной L: Ас=20 lg (P22), дБ.- determination of the attenuation coefficient: α = (1 / 2L) ln (P 1 / P 2 ), 1 / m or directly the attenuation value of the signal in the feeder with a length L: And with = 20 log (P 2 / P 2 ), dB.

Основным недостатком способа-прототипа, применительно к РСА, является его низкая метрологическая точность, поскольку на практике оказалось невозможно измерить с требуемой методической погрешностью мощность сигнала P1 в точке А и мощность сигнала P2 в точке В на участке РСА длиной L, между которыми необходимо найти затухание Ас сигнала на частоте fc. Это объясняется тем, что помимо электрической связи между точками А и В через РСА имеет место электромагнитная связь между точками А и В через окружающее пространство. Поэтому результаты измерения P1 и Р2 несут информацию об уровнях мощности сигнала на частоте fc, поступающей в измерительный прибор как через РСА, так и через окружающее пространство одновременно. «Пространственная добавка» к уровням P1 и Р2 не имеет отношения к РСА и представляет собой негативный фактор, существенно увеличивающий методическую погрешность определения затухания сигнала в РСА.The main disadvantage of the prototype method, as applied to SAR, is its low metrological accuracy, since in practice it was impossible to measure the signal strength P 1 at point A and the signal power P 2 at point B in a SAR section of length L with the required methodological error, between which it is necessary find the attenuation A from the signal at a frequency f c . This is due to the fact that in addition to the electrical connection between points A and B through the SAR, there is an electromagnetic connection between points A and B through the surrounding space. Therefore, the measurement results P 1 and P 2 carry information about the signal power levels at a frequency f c entering the measuring device both through the SAR and through the surrounding space at the same time. The “spatial addition” to the levels of P 1 and P 2 is not related to SAR and is a negative factor that significantly increases the methodological error in determining signal attenuation in SAR.

Предлагаемое решение проблемы состоит в том, чтобы при определении затухания Ас сигнала между точками А и В в РСА на частоте fc исключить электромагнитное влияние источника возбуждения РСА на прибор, осуществляющий измерение P1 и Р2: во-первых, путем возбуждения РСА на частоте субгармоники fn=fc/n, во-вторых, с помощью подключения к РСА нелинейного элемента (НЭ) для увеличения «энергетического веса» сигнала n-ой гармоники частоты возбуждения, то есть сигнала на частоте fc. При одновременном измерении P1 и Р2 с помощью двухканального прибора процесс определения Ас может быть автоматизирован.The proposed solution to the problem is that when determining the attenuation of A from the signal between points A and B in the SAR at a frequency f c, exclude the electromagnetic effect of the SAR excitation source on the instrument that measures P 1 and P 2 : first, by exciting the SAR on subharmonic frequency f n = f c / n, and secondly, by connecting to a PCA a nonlinear element (NE) to increase the "energy weight" of the signal of the nth harmonic of the excitation frequency, that is, the signal at a frequency f c . With the simultaneous measurement of P 1 and P 2 using a two-channel device, the process of determining A c can be automated.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения затухания сигнала в РСА путем снижения методической погрешности за счет уменьшения электромагнитного влияния источника возбуждения РСА на измерительный прибор через окружающее пространство. Дополнительным результатом является увеличение уровня измеряемого сигнала за счет возбуждения РСА с помощью НЭ на частоте субгармоники сигнала fn=fc/n и возможность автоматизации процесса измерений при использовании двухканального измерителя мощности Р1 и P2.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining signal attenuation in an SAR by reducing the methodological error by reducing the electromagnetic influence of the SAR excitation source on the measuring device through the surrounding space. An additional result is an increase in the level of the measured signal due to PCA excitation with the help of NEs at the signal subharmonic frequency f n = f c / n and the possibility of automating the measurement process using a two-channel power meter P 1 and P 2 .

Сущность предлагаемого способа определения затухания сигнала на частоте fc между точками А и В в распределенной случайной антенне, включающего измерение уровня мощности сигнала P1 в точке А распределенной случайной антенны, измерение уровня мощности сигнала Р2 в точке В распределенной случайной антенны и расчет затухания сигнала на пути между точками А и В по формуле Ас=20 lg (P1/P2), дБ, состоит в том, что возбуждение распределенной случайной антенны осуществляют на частоте субгармоники сигнала fn=fc/n с помощью нелинейного элемента, подключенного к распределенной случайной антенне, и измерение уровней мощности сигнала P1 и P2 производят на n-ой гармонике частоты возбуждения, численно равной частоте fc.The essence of the proposed method for determining the attenuation of a signal at a frequency f c between points A and B in a distributed random antenna, including measuring the signal power level P 1 at point A of a distributed random antenna, measuring the signal power level P 2 at point B of a distributed random antenna and calculating signal attenuation on the way between points A and B according to the formula A with = 20 log (P 1 / P 2 ), dB, consists in the fact that the distributed random antenna is excited at the signal subharmonic frequency f n = f c / n using a non-linear element, conn feeding your distributed random antenna and measuring the power levels P 1 and P 2 to produce signal n-th harmonic of the excitation frequency that is numerically equal to the frequency f c.

Фиг.1 демонстрирует схему реализации прототипа - известного способа измерения коэффициента затухания фидера (применительно к РСА со сложной многоэтажной структурой) путем сравнения мощности на входе и выходе ([4], с.170, рис.7.4) участка длиной L между точками А и В, где 1 - генератор сигнала для возбуждения РСА на частоте fc; 2 - устройство возбуждения сигнала в РСА; 3 - РСА в виде разветвленной неоднородной СЛ; 4 - устройство для съема сигнала в точках А и В РСА; 5 - измеритель уровня мощности сигнала на частоте fc.Figure 1 shows a diagram of an implementation of a prototype — a known method for measuring the attenuation coefficient of a feeder (as applied to an SAR with a complex multi-story structure) by comparing the input and output power ([4], p. 170, Fig. 7.4) of a section of length L between points A and In, where 1 is a signal generator for exciting PCA at a frequency f c ; 2 - signal excitation device in SAR; 3 - SAR in the form of a branched heterogeneous SL; 4 - device for signal pickup at points A and B of the SAR; 5 - meter power level signal at a frequency f c .

Фиг.2 иллюстрирует схему реализации предлагаемого способа определения затухания сигнала в РСА, где 1 - генератор сигнала для возбуждения РСА на частоте субгармоники fn=fc/n; 2 - устройство возбуждения сигнала в РСА на частоте субгармоники fn=fc/n; 3 - РСА в виде разветвленной неоднородной СЛ; 4 - устройства для съема сигнала в точках А и В РСА; 5 - измеритель уровня мощности сигнала на частоте fc; 6 - нелинейный элемент, подключаемый к РСА.Figure 2 illustrates an implementation diagram of the proposed method for determining signal attenuation in an SAR, where 1 is a signal generator for exciting a SAR at a subharmonic frequency f n = f c / n; 2 - signal excitation device in SAR at a subharmonic frequency f n = f c / n; 3 - SAR in the form of a branched heterogeneous SL; 4 - devices for signal pickup at points A and B of the SAR; 5 - meter signal power level at a frequency f c ; 6 - non-linear element connected to the SAR.

Фиг.3 представляет экспериментальные спектрограммы, где указаны: а) - уровень основного сигнала - 91 дБ, проходящего к измерителю 5 через РСА 3 в виде провода без НЭ и окружающую среду, и уровень основного сигнала - 98,7 дБ, проходящего к измерителю 5 через окружающую среду на расстоянии L=110 м: с 3 на 4 этаж городского здания; 6 - уровень основного сигнала - 97 дБ, проходящего к измерителю 5 через РСА в виде провода без НЭ и окружающую среду, и уровень основного сигнала - 100 дБ, проходящего к измерителю 5 через окружающую среду на расстоянии L=120 м: с 2 на 4 этаж городского здания.Figure 3 represents the experimental spectrograms, which indicate: a) the level of the main signal is 91 dB passing to the meter 5 through SAR 3 in the form of a wire without NE and the environment, and the level of the main signal is 98.7 dB passing to the meter 5 through the environment at a distance of L = 110 m: from the 3rd to the 4th floor of the city building; 6 - the level of the main signal - 97 dB, passing to the meter 5 through the SAR in the form of a wire without NE and the environment, and the level of the main signal - 100 dB, passing to the meter 5 through the environment at a distance L = 120 m: from 2 to 4 floor of a city building.

Фиг.4 представляет экспериментальные спектрограммы, где указаны: а) - уровень фонового сигнала - 107 дБ для РСА 3 в виде одиночного провода без НЭ на расстоянии L=5 м; б - уровень сигнала второй гармоники - 75,2 дБ для РСА 3 в виде провода с НЭ на расстоянии L=5 м; в - уровень сигнала третьей гармоники - 100 дБ для РСА 3 в виде одиночного провода с НЭ на расстоянии 5 м.Figure 4 represents the experimental spectrograms, which indicate: a) the background signal level is 107 dB for SAR 3 in the form of a single wire without NE at a distance of L = 5 m; b - the signal level of the second harmonic - 75.2 dB for SAR 3 in the form of a wire with NE at a distance of L = 5 m; c - the level of the third harmonic signal - 100 dB for SAR 3 in the form of a single wire with NE at a distance of 5 m.

Фиг.5 представляет экспериментальные спектрограммы, где указаны: а) - уровень фонового сигнала - 108 дБ для РСА 3 в виде системы труб без НЭ на расстоянии L=8 м; б - уровень сигнала второй гармоники - 91,6 дБ для РСА 3 в виде системы труб с НЭ на расстоянии L=8 м; в - уровень сигнала третьей гармоники - 100 дБ для РСА 3 в виде системы труб с НЭ на расстоянии 8 м.Figure 5 represents the experimental spectrograms, which indicate: a) the background signal level is 108 dB for SAR 3 in the form of a pipe system without NE at a distance of L = 8 m; b - second harmonic signal level - 91.6 dB for SAR 3 in the form of a system of pipes with NE at a distance of L = 8 m; c - signal level of the third harmonic - 100 dB for SAR 3 in the form of a system of pipes with NE at a distance of 8 m.

Фиг.6 показывает варианты подключения НЭ 6 к РСА 3: а) - гальваническое; б) - индуктивное; в) - емкостное подключение.6 shows options for connecting NE 6 to SAR 3: a) - galvanic; b) inductive; c) - capacitive connection.

На Фиг.7 показаны устройство 2 (в виде рамочной антенны) возбуждения РСА 3 и НЭ 6, подключенный к РСА 3 по варианту Фиг.6б (индуктивное подключение).Figure 7 shows the device 2 (in the form of a loop antenna) of excitation of the SAR 3 and NE 6 connected to the SAR 3 according to the variant of Fig.6b (inductive connection).

На Фиг.8 показано устройство 4 съема сигнала (в виде кольцевой ферритовой антенны) с РСА 3.On Fig shows the device 4 of the signal pickup (in the form of a ring ferrite antenna) with SAR 3.

Известный способ-прототип осуществляется следующим образом.The known prototype method is as follows.

На первом этапе (см. Фиг.1) генератор 1 сигнала с частотой fc подключают к РСА 3 через устройство 2 возбуждения РСА (в роли устройства 2 в реальных условиях может выступать передающая антенна, соединенная с генератором 1); измеритель 5 уровня мощности сигнала на частоте fc подключают через устройство 4 съема сигнала к РСА 3 в точке А, после чего производят измерение уровня мощности Р1 сигнала в данной точке (в прототипе точка А является входом фидера, в РСА она может находиться в любом произвольном сечении РСА).At the first stage (see Figure 1), the signal generator 1 with a frequency f c is connected to the PCA 3 through the PCA excitation device 2 (in reality, the transmitting antenna connected to the generator 1 can act as a device 2); a signal power level meter 5 at a frequency f c is connected through a signal pickup device 4 to a PCA 3 at point A, after which a signal power level P 1 is measured at a given point (in the prototype, point A is the input of the feeder, it can be in any PCA at any arbitrary cross-section of the PCA).

На втором этапе устройство 4 съема сигнала и измеритель 5 уровня мощности сигнала отключают от точки А и подключают к РСА 3 в точке В (как это показано на Фиг.1 штриховыми линиями), после чего производят измерение уровня мощности Р2 сигнала в данной точке (в прототипе точка В является выходом фидера, в РСА она может находиться в любом произвольном сечении РСА).At the second stage, the signal pickup device 4 and the signal power level meter 5 are disconnected from point A and connected to the SAR 3 at point B (as shown in Fig. 1 by dashed lines), after which the power level P 2 of the signal is measured at this point ( in the prototype, point B is the output of the feeder, in PCA it can be in any arbitrary cross-section of the PCA).

На третьем этапе в прототипе определяют коэффициент затухания сигнала в фидере длиной L: α=(1/27L)ln(P12), 1/м, а применительно к РСА - непосредственно величину затухания сигнала: Ас=20 lg(P12), дБ.At the third stage in the prototype, the signal attenuation coefficient is determined in the feeder with the length L: α = (1 / 27L) ln (P 1 / Р 2 ), 1 / m, and with respect to the SAR, the signal attenuation value is directly: А с = 20 log ( P 1 / P 2 ), dB.

В условиях решения поставленной задачи: при определении затухания сигнала на частоте fc между точками А и В в реальной РСА способ-прототип обладает следующими недостатками.In terms of solving this problem: when determining the signal attenuation at a frequency f c between points A and B in a real SAR, the prototype method has the following disadvantages.

1. Определение уровней мощности сигнала P1 в точке А и Р2 в точке В на участке РСА длиной L, где необходимо найти затухание Ас сигнала на частоте fc, производится с неудовлетворительной методической погрешностью ввиду того, что, помимо устойчивой электрической связи между точками А и В через РСА (которую призвана оценить величина Ас), имеет место неустойчивая электромагнитная связь через окружающую среду между генератором 7 с устройством 2 возбуждения РСА 3, с одной стороны, и измерителем 5 уровня мощности сигнала на частоте fc, последовательно подключаемым через устройство съема сигнала 4 к РСА 3 в точках А и В, с другой стороны.1. The determination of signal power levels P 1 at point A and P 2 at point B in a PCA section of length L where it is necessary to find the attenuation of A from the signal at a frequency f c is made with an unsatisfactory methodological error due to the fact that, in addition to a stable electrical connection between by points A and B through the SAR (which the value of A c is intended to estimate), there is an unstable electromagnetic coupling through the environment between the generator 7 with the SEC 3 excitation device 3, on the one hand, and the signal power level meter 5 at a frequency f c , the follower but connected via signal pick-up device 4 to PCA 3 at points A and B, on the other hand.

Это отчетливо видно на спектрограммах Фиг.3а: сигнал на частоте fc с 3 этажа на 4 этаж (L=110 м) городского здания проходит через РСА в виде одиночного провода и окружающую среду с уровнем - 91 дБ; а через окружающую среду - с уровнем - 98,7 дБ; и Фиг.3б: сигнал на частоте fc с 2 этажа на 4 этаж (L=120 м) того же здания проходит через ту же РСА и окружающую среду с уровнем - 97 дБ; а через окружающую среду - с уровнем - 100 дБ. На более близких расстояниях L, также представляющих интерес для обеспечения защиты КИ, указанные уровни становятся практически одинаковыми. Все это не позволяет выделить сигнал на частоте fc, проходящий через РСА из точки А в точку В, на фоне суммарного сигнала, проходящего и через РСА, и через окружающую среду.This is clearly seen in the spectrograms of Fig. 3a: a signal at a frequency f c from 3 floors to 4 floors (L = 110 m) of a city building passes through a PCA in the form of a single wire and an environment with a level of 91 dB; and through the environment - with a level of 98.7 dB; and Fig.3b: a signal at a frequency f c from 2 floors to 4 floors (L = 120 m) of the same building passes through the same SAR and the environment with a level of 97 dB; and through the environment - with a level of - 100 dB. At closer distances L, which are also of interest for the protection of IC, the indicated levels become almost the same. All this does not allow to isolate the signal at a frequency f c passing through the SAR from point A to point B, against the background of the total signal passing through the SAR and through the environment.

2. Уровень суммарного сигнала, проходящего из точки А в точку В и через РСА и через окружающую среду, является нестабильным во времени и пространстве (спектрограммы на Фиг.3 флуктуируют и видоизменяются в значительных пределах). Это дополнительно осложняет процедуру измерения уровней мощности сигнала P1 в точке А и Р2 в точке В и увеличивает нежелательную методическую погрешность определения затухания Ас сигнала в РСА на частоте fc.2. The level of the total signal passing from point A to point B and through the SAR and through the environment is unstable in time and space (the spectrograms in Figure 3 fluctuate and vary significantly). This additionally complicates the procedure for measuring signal power levels P 1 at point A and P 2 at point B and increases the undesirable methodological error in determining attenuation A from the signal in the SAR at a frequency f c .

Поэтому в предлагаемом изобретении предлагается, во-первых, при определении затухания Ас сигнала между точками А и В на частоте fc исключить электромагнитное влияние генератора 1 и устройства 2 возбуждения сигнала (в реальных условиях представляющего собой передающую антенну) на измеритель 5 уровня мощности сигнала через окружающую среду путем возбуждения РСА 3 на частоте субгармоники fn=fc/n; во-вторых, с помощью подключения к РСА 3 НЭ 6 увеличить «энергетический вес» сигнала n-ой гармоники частоты возбуждения, то есть сигнала на частоте fc.Therefore, the present invention proposes, firstly, when determining the attenuation of A from a signal between points A and B at a frequency f c, eliminate the electromagnetic influence of the generator 1 and the signal excitation device 2 (in real conditions, it is a transmitting antenna) on the signal power level meter 5 through the environment by exciting PCA 3 at a subharmonic frequency f n = f c / n; secondly, by connecting to PCA 3 NE 6 to increase the "energy weight" of the signal of the nth harmonic of the excitation frequency, that is, the signal at a frequency f c .

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.The proposed method is as follows.

На первом этапе (см. Фиг.2) генератор 1 сигнала с частотой субгармоники fn=fc/n через устройство 2 для возбуждения РСА (в роли устройства 2 здесь также может выступать передающая антенна, соединенная с генератором 1) и НЭ 6 подключают к РСА 3; измеритель 5 уровня мощности сигнала подключают через устройство съема сигнала 4 к РСА 3 в точке А, после чего производят измерение уровня мощности Р1 сигнала на n-ой гармонике частоты возбуждения, численно равной частоте fc, в данной точке.At the first stage (see Figure 2), the signal generator 1 with the subharmonic frequency f n = f c / n through the device 2 for excitation of the SAR (device 2 can also be a transmitting antenna connected to the generator 1) and NE 6 is connected to PCA 3; the signal power level meter 5 is connected through a signal pick-up device 4 to the SAR 3 at point A, after which the power level P 1 of the signal is measured at the nth harmonic of the excitation frequency, numerically equal to the frequency f c , at this point.

На втором этапе устройство съема 4 и измеритель 5 уровня мощности сигнала отключают от точки А и подключают к РСА 3 в точке В (как это показано на Фиг.2 штриховыми линиями), после чего производят измерение уровня мощности Р2 сигнала на частоте fc в точке В аналогично точке А. При использовании двухканального измерителя 5 уровня мощности сигнала, подключенного к РСА 3 в точках А и В одновременно, необходимость в переподключении измерителя 5 уровня мощности сигнала из точки А в точку В отпадает.At the second stage, the pick-up device 4 and the signal power level meter 5 are disconnected from point A and connected to the SAR 3 at point B (as shown in Fig. 2 by dashed lines), after which the power level P 2 of the signal is measured at a frequency f c in point B is similar to point A. When using a two-channel meter 5 of the signal power level connected to the SAR 3 at points A and B at the same time, there is no need to reconnect the signal power level meter 5 from point A to point B.

На третьем этапе величину затухания сигнала на частоте fc между точками А и В в РСА определяют по формуле Ас=20 lg (P12), дБ.At the third stage, the signal attenuation at a frequency f c between points A and B in the SAR is determined by the formula A with = 20 log (P 1 / P 2 ), dB.

В отличие от способа-прототипа, предлагаемый способ, во-первых, позволяет «развязать» по частоте операцию возбуждения РСА 3 (на частоте fn=fc/n) и операции измерения уровней мощности сигнала в точках А и В (на частоте fc), поэтому влияние неустойчивой электромагнитной связи через окружающую среду между генератором 1 с устройством 2 возбуждения РСА 3, с одной стороны, и измерителем 5 уровня мощности сигнала на частоте fc, подключаемым через устройство съема сигнала 4 к РСА 3 в точках А и В, с другой стороны, практически отсутствует - независимо от величины расстояния L между точками А и В в РСА.In contrast to the prototype method, the proposed method, firstly, allows you to "decouple" in frequency the PCA 3 excitation operation (at a frequency f n = f c / n) and the operation of measuring signal power levels at points A and B (at a frequency f c ), therefore, the effect of unstable electromagnetic coupling through the environment between the generator 1 with the PCA 3 excitation device 2, on the one hand, and the signal power level meter 5 at a frequency f c connected through the signal pickup device 4 to the PCA 3 at points A and B , on the other hand, is practically absent - regardless of masks the distance L between points A and B in the X-ray diffraction.

Во-вторых, возбуждение РСА 3 через НЭ 6 существенно увеличивает общий уровень сигнала в РСА на частоте fc на фоне шумов, поэтому измеритель 5 мощности сигнала в точках А и В работает при более высоких отношениях «сигнал/шум» по сравнению с прототипом, что также положительно влияет на метрологическую точность определения затухания Ас.Secondly, the excitation of the PCA 3 through NE 6 significantly increases the overall signal level in the PCA at a frequency f c against the background of noise, therefore, the signal power meter 5 at points A and B operates at higher signal-to-noise ratios compared to the prototype, which also positively affects the metrological accuracy of the determination of attenuation And with .

Спектрограммы уровней сигнала на гармониках частоты fn=890 МГц, представленные на Фиг.4-5, подтверждают это. Для РСА в виде одиночного провода без НЭ 6 при L=5 м (см. Фиг.4а) уровень фонового сигнала равняется - 107 дБ; для РСА в виде провода с НЭ в тех же условиях (см. Фиг.4б и Фиг.4в) уровень сигнала 2 гармоники (на частоте fc=1780 МГц): - 75,2 дБ и уровень сигнала 3 гармоники (на частоте fc=2670 МГц): - 100 дБ.The spectrograms of the signal levels at the harmonics of the frequency f n = 890 MHz, presented in Fig.4-5, confirm this. For PCA in the form of a single wire without NE 6 at L = 5 m (see Fig. 4a), the background signal level is equal to 107 dB; for SAR in the form of a wire with NE under the same conditions (see Fig. 4b and Fig. 4c) the harmonic signal level 2 (at a frequency f c = 1780 MHz): - 75.2 dB and the harmonic signal level 3 (at a frequency f c = 2670 MHz): - 100 dB.

Аналогичным образом для РСА в виде системы разветвленных (отопительных, водопроводных) труб без НЭ 6 при L=8 м (см. Фиг.5 а) уровень фонового сигнала равняется - 108 дБ; для РСА в виде системы труб с НЭ в тех же условиях (см. Фиг.5б и Фиг.5в) уровень сигнала 2 гармоники (на частоте fc=1780 МГц): - 91,6 дБ и уровень сигнала 3 гармоники (на частоте fc=2670 МГц): - 100 дБ.Similarly, for SAR in the form of a system of branched (heating, water) pipes without NE 6 at L = 8 m (see Fig. 5 a) the background signal level is 108 dB; for SAR in the form of a system of pipes with NE under the same conditions (see Fig. 5b and Fig. 5c) the harmonic signal level 2 (at a frequency f c = 1780 MHz): - 91.6 dB and the harmonic signal level 3 (at a frequency f c = 2670 MHz): - 100 dB.

Из Фиг.4-5 отчетливо видно, что предлагаемый способ, использующий подключение к РСА 3 НЭ 6, позволяет определить затухание Ас на требуемых расстояниях между точками А и В (в том числе при L<10 м) с метрологической точностью, соответствующей инструментальной погрешности измерителя 5 мощности сигнала, так как при n=2 уровень сигнала на частоте fc на 17-31,8 дБ превышает уровень шумового фона, и даже при n=3 превышение стабильно составляет 7-8 дБ - в отличие от прототипа, где превышения порядка 3-7 дБ фиксируются в нестабильных условиях при L=110-120 м.From Fig.4-5 it is clearly seen that the proposed method, using the connection to the SAR 3 NE 6, allows you to determine the attenuation And with the required distances between points A and B (including at L <10 m) with metrological accuracy corresponding to the instrumental the error of the signal power meter 5, since at n = 2 the signal level at f c is 17-31.8 dB higher than the noise level, and even with n = 3 the excess is stably 7-8 dB - unlike the prototype, where excesses of the order of 3-7 dB are recorded in unstable conditions at L = 110-120 m.

Варианты реализации способа подключения НЭ 6 (в виде СВЧ германиевого модуляторного диода Д401) к РСА 3 (гальваническое, индуктивное, емкостное) показаны на Фиг.6. Гальваническое подключение (последовательное или параллельное) НЭ 6 к РСА 3 производится с помощью пайки или резьбового соединения проводов, подключенных к НЭ 6, индуктивное - путем намотки проводов, соединенных с НЭ 6, на участок РСА 3; емкостное - с помощью металлодиэлектрических накладок (зажимов), соединенных проводами с НЭ 6 и устанавливаемых на участок РСА 3.Implementation options for connecting NE 6 (in the form of a microwave germanium modulator diode D401) to PCA 3 (galvanic, inductive, capacitive) are shown in Fig.6. Galvanic connection (serial or parallel) of NE 6 to RSA 3 is made by soldering or threaded connection of wires connected to NE 6, inductive - by winding wires connected to NE 6 to the PCA 3 section; capacitive - with the help of metal-dielectric pads (clamps) connected by wires with NE 6 and installed on the PCA 3 section.

При экспериментальном определении затухания Ас использовались варианты реализации устройства 2 возбуждения РСА 3 в виде вибраторной и рамочной антенн (вариант возбуждения РСА 3 в виде системы металлических труб через рамочную антенну иллюстрирует Фиг.7). Устройство 4 съема сигнала представляло собой кольцевую ферритовую антенну (внешний вид для РСА 3 в виде системы металлопластиковых труб см. на Фиг.8); в качестве измерителя 5 уровня мощности сигнала в РСА 3 использовался анализатор спектра производства Rode & Schwarz.In the experimental determination of the attenuation A c, we used the embodiments of the PCA 3 excitation device 2 in the form of a vibrator and frame antennas (the PCA 3 excitation option in the form of a system of metal pipes through the frame antenna is illustrated in Fig. 7). The signal pickup device 4 was a ring ferrite antenna (for the appearance of the SAR 3 in the form of a system of metal-plastic pipes, see Fig. 8); A spectrum analyzer manufactured by Rode & Schwarz was used as a signal power level meter 5 in PCA 3.

Предлагаемый способ универсален, прост и эффективен, он удобен для реализации и легко поддается автоматизации при использовании двухканального измерителя 5 мощности сигнала в РСА 3.The proposed method is universal, simple and effective, it is convenient to implement and easily amenable to automation when using a two-channel meter 5 signal power in PCA 3.

ЛитератураLiterature

1. Маслов О.Н. Случайные антенны // Электросвязь. №7, 2006. - С.12-15.1. Maslov O.N. Random antennas // Telecommunications. No. 7, 2006. - S.12-15.

2. Маслов О.Н., Соломатин М.А., Орлов А.Б. Многоканальные случайные антенны // Инфокоммуникационные технологии. Т.5, №4, 2007. - С.47-52.2. Maslov ON, Solomatin MA, Orlov AB Multichannel random antennas // Infocommunication technologies. V.5, No. 4, 2007. - S. 47-52.

3. Кечиев Л.Н., Степанов П.В. ЭМС и информационная безопасность в системах телекоммуникаций. М.: ИД «Технологии», 2005. - С.320.3. Kechiev L.N., Stepanov P.V. EMC and information security in telecommunication systems. M .: Publishing House "Technologies", 2005. - P.320.

4. Фрадин А.З., Рыжков Е.В. Измерение параметров антенн. М.: Связьиздат, 1962. 316 с.4. Fradin A.Z., Ryzhkov E.V. Measurement of antenna parameters. M .: Svyazizdat, 1962.316 s.

5. Способ радиосвязи и системы его реализации // Головков А.А., Волобуев А.Г, Чаплыгин А.А. и др. Патент RU 2271065 С1 от 09.06.2004, опубл. 27.02.2006, Бюл. №6.5. The method of radio communications and systems for its implementation // Golovkov AA, Volobuev AG, Chaplygin AA et al. Patent RU 2271065 C1 of 06/09/2004, publ. 02/27/2006, Bull. No. 6.

6. Алиев Д.С., Авдеев В.Б., Ваганов Е.С., Ваганов М.С., Панычев С.Н. Методический аппарат для оценки эффективности средств нелинейной радиосвязи и радиоподавления // Телекоммуникации, №7, 2007. - С.35-40.6. Aliev D.S., Avdeev V.B., Vaganov E.S., Vaganov M.S., Panychev S.N. Methodological apparatus for evaluating the effectiveness of non-linear radio communications and radio suppression // Telecommunications, No. 7, 2007. - S.35-40.

7. Нелинейная радиолокация. Сборник статей. Часть 1. М.: Радиотехника, 2005. - 96 с.7. Non-linear radar. Digest of articles. Part 1. M .: Radio engineering, 2005. - 96 p.

Claims (1)

Способ определения затухания сигнала на частоте fc между точками А и В в распределенной случайной антенне, включающий измерение уровня мощности сигнала P1 в точке А распределенной случайной антенны, измерение уровня мощности сигнала Р2 в точке В распределенной случайной антенны и расчет затухания сигнала на пути между точками А и В по формуле Ac=20lg(P1/P2), дБ, отличающийся тем, что возбуждение распределенной случайной антенны осуществляется на частоте субгармоники сигнала fn=fc/n с помощью нелинейного элемента, подключенного к распределенной случайной антенне, и измерение уровней мощности сигнала P1 и Р2 производится на n-й гармонике частоты возбуждения, численно равной частоте fc. A method for determining signal attenuation at a frequency f c between points A and B in a distributed random antenna, comprising measuring a signal power level P 1 at point A of a distributed random antenna, measuring a signal power level P 2 at point B of a distributed random antenna, and calculating signal attenuation along the way between points A and B according to the formula A c = 20 log (P 1 / P 2 ), dB, characterized in that the distributed random antenna is excited at the signal subharmonic frequency f n = f c / n using a non-linear element connected to the distributed random antenna, and the measurement of signal power levels P 1 and P 2 is performed at the nth harmonic of the excitation frequency, numerically equal to the frequency f c .
RU2009112711/09A 2009-04-06 2009-04-06 Method of determining signal attenuation in distributed random antenna RU2393493C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009112711/09A RU2393493C1 (en) 2009-04-06 2009-04-06 Method of determining signal attenuation in distributed random antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009112711/09A RU2393493C1 (en) 2009-04-06 2009-04-06 Method of determining signal attenuation in distributed random antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2393493C1 true RU2393493C1 (en) 2010-06-27

Family

ID=42683771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009112711/09A RU2393493C1 (en) 2009-04-06 2009-04-06 Method of determining signal attenuation in distributed random antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393493C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470465C2 (en) * 2010-12-20 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУВПО ПГУТИ) Method for information protection of distributed random antenna
RU2492581C2 (en) * 2011-11-30 2013-09-10 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) Method for information protection in distributed random antenna

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ФРАДИН А.З. Измерение параметров антенн. - М.: Связьинвест, 1962, с.170, рис.7.4. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470465C2 (en) * 2010-12-20 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ГОУВПО ПГУТИ) Method for information protection of distributed random antenna
RU2492581C2 (en) * 2011-11-30 2013-09-10 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) Method for information protection in distributed random antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. State-of-the-art review of technologies for pipe structural health monitoring
Fan et al. Techniques of corrosion monitoring of steel rebar in reinforced concrete structures: A review
CA2656025C (en) Detection and monitoring of partial discharge of a power line
Búa-Núñez et al. Instrumentation system for location of partial discharges using acoustic detection with piezoelectric transducers and optical fiber sensors
CN109116182B (en) Device and method for measuring shielding effectiveness of shielding case of communication cable connector
KR102203945B1 (en) Electric Field Intensity Measuring Method of EMP Permeating Facility Area
CN104267265A (en) Evaluating system and method based on radio astronomical instrument device electromagnetic radiation
US11846563B2 (en) Fiber optic cable location system and method
RU2393493C1 (en) Method of determining signal attenuation in distributed random antenna
CN106716153B (en) Signal processing of partial discharge device
RU2572052C2 (en) Method of detecting low-noise marine object
RU2541699C1 (en) Hydroacoustic method of distance measurement with help of explosive source
US20210348919A1 (en) A system for monitoring a thickness of one or more assets using an ultrasonic measurement system, a multiplexer switch module and a two-conductor connection, and a method of performing the same
WO2009035336A1 (en) Detection of ingress of water in an intermediate layer using acoustic resonance technology
CN104034803B (en) The sensing device that main passive waveguide monitoring bridge draws hoist cable to damage and monitoring method thereof
WO2021180637A1 (en) Fault localization system and associated fault localization method
US11187617B2 (en) Fiber optic cable location system and method
US20220390260A1 (en) Device, system and method for coupling arbitrary sensors to fiber optic cables
RU2429495C2 (en) Method for determining intermodulation parameters of random antenna
RU2374655C2 (en) Method of determination of accidental antenna parametres
KR102561139B1 (en) A system for measuring shielding effectiveness and a method for measuring shielding effectiveness
RU118070U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF TECHNICAL CONDITION OF HIGH VOLTAGE ELECTRIC POWER EQUIPMENT IN OPERATING MODE
Ingaroca et al. Wind speed measurement method using ultrasonic sensors with stationary wavelet transform
Rippert et al. Fiber optic sensor for continuous health monitoring in CFRP composite materials
KR20150144949A (en) Shielding Effectiveness measurement to optimize seperation distance between transmitting antenna and EMP shielding facility

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120407