Nagyfrekvenciás rendszerek
A tantárgy angol neve: High Frequency Systems
Adatlap utolsó módosítása: 2023. november 3.
Név:
Beosztás:
Tanszék, Int.:
Dr. Seller Rudolf
adjunktus
Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék, HVT
A tárgy a korszerű telekommunikációs és távérzékelő rendszerek rendszerszintű megismerését tűzi ki célként. A rendszerek leírása után a rendszerelemek szerepét és feladatait részletezi egészen a tervezés mélységéig.
Foglalkozunk a rádiós rendszerek főbb funkcionális elemeivel: adó, vevő, antenna, rádiócsatorna. Részletesen foglalkozunk a modulációk, azon belül a kiterjesztett spektrumú moduláció elméletével és gyakorlatával. Foglalkozunk a zaj rendszerekben történő leírásával és a tervezésnél betöltött szerepével.
Megismerkednek az EM távérzékelés alapjaival, melyeket napjainkra számos területen alkalmaznak: légiforgalmi irányítás, jármű ütközés elhárítás, geodéziai, térképészeti alkalmazások, stb.
A hálózatok általános tárgyalása után a tárgy bemutatja a különféle alkalmazásokat: földi pont-pont mikrohullámú összeköttetések, különféle radar rendszerek (PSR, SSR, PET, PCL), műholdas távközlő rendszerek, műholdas helymeghatározó és navigációs rendszerek, műholdas távérzékelési rendszerek.
A hallgatók a tárgy keretében készség szintű ismereteket szereznek a vezetékes és vezeték nélküli rendszerek, mikrohullámú rendszerelemek méretezése és alkalmazása területén. A tárgy hallgatói tisztában lesznek a rádióhálózatok és a távérzékelő rendszerek alapvető működésével és felépítésével, továbbá képesek lesznek ezen rendszerek alapvető elemeit megtervezni.
Az előadások részletes tematikája
Általános alapismeretek - a kommunikációs és a mérőrendszerek felosztása - alkalmazott rádióspektrum és jellegzetességei (ITU felosztás ismertetése) - antenna alapfogalmak, EM hullámterjedési alapok.
Sztochasztikus folyamatok, zaj leírása Zaj eredete, Planck sugárzási törvénye, GWN és leírása. Zajtényező, redukált zajhőmérséklet. Antennák ekvivalens zajhőmérséklete. Láncba kapcsolt blokkok eredő zajtényezője. Csillapító zajtényezője, LNA.
Pont-pont összeköttetés jellemzése Pont-pont összeköttetés elemeinek vizsgálata, leíró paraméterek meghatározása. Vevő érzékenység értelmezése. Összeköttetési lánc méretezése. Vevő dinamika értelmezése.
Optimális vevő Ismert jel keresése zajban, optimális vevő jelfeldolgozás. Illesztett szűrő levezetése. Korrelációs vevő értelmezése. Kiterjesztett spektrumú moduláció és kapcsolata az impulzuskompresszióval. Szimulációk bemutatása.
Antennarendszerek Antennarendszerek szerepe a korszerű távközlési és távérzékelési rendszerekben. Antennarendszerek leírása. Antennarendszerek funkciói. Elektronikus nyalábformálás és pásztázás. Szimulációk bemutatása.
Adaptív interferenciaszűrés Interferenciák és jammerek jellemzése. Antennarendszerrel megvalósítható interferencia és jammer szűrési módszerek a távközlésben és a távérzékelésben. MSINR módszer részletes ismertetése. Szimulációk bemutatása.
Iránymérés Konvencionális iránybecslés és kapcsolata a spektrumbecsléssel. CAPON adaptív iránybecslés részletes bemutatása. MEM iránymérés elvének bemutatása. Antenna realizációk, MRA (Minimum Redundancy Array) elrendezések és elemzésük. Szimulációk bemutatása.
Radar mérés alapjai Radar mérés alapelve. Radar frekvenciák és alkalmazhatósági területeik. Radar alapegyenlet levezetése. Objektum mérhető paramétereinek levezetése. Doppler effektus. Céltárgy fluktuáció hatása. Céltárgy klasszifikáció alapjai.
Radar kategóriák PSR (Primary Surveillance Radar) részletes bemutatása. PSR alapegyenlet levezetése. MTD szűrési rendszerek bemutatása. SSR (Secondary Surveillance Radar) részletes bemutatása. SSR alapegyenlet levezetése. Működési üzemmódok tárgyalása. SSR hibák ismertetése.
Passzív radar PET (passive emitter tracking) radar elméletének ismertetése. PET mérési minőségének elemzése. PCL (Passive Coherent Location) radarok elméletének ismertetése. PCL illuminátorok bemutatása és elemzése. PCL mérési minőségének elemzése.
Képalkotó radarok SLAR (Side Looking Airborne Radar) képalkotási elvének bemutatása. Kép minőségi paramétereinek a levezetése. Képalkotási problémák, torzítások bemutatása. SLAR alapegyenlet. SAR (Synthetic Aperture Radar) fókuszálási elvének ismertetése, fókuszálás egyenleteinek a levezetése. SAR üzemmódjainak ismertetése. Interferometrikus SAR elvének bemutatása.
Rádiócsillagászat alapjai Rádiócsillagászat alapjai. Kvazárok és pulzárok rádiófrekvenciás sugárzása. Rádió interferometria elmélete. VLBI rendszer (Very-Long-Baseline Interferometry) működési elvének bemutatása. VLBI alkalmazások ismertetése.
A gyakorlatok/laborok részletes tematikája
Antenna és hullámterjedési alapok Antennák főbb típusainak a bemutatása, gyakorlati alkalmazhatóságának jellemzése. Atmoszférikus csillapítás frekvencia függésének következményei. Apertúra antennák részletesebb vizsgálata, a különféle realizációk előnyeinek és hátrányainak tárgyalása.
Vevőrendszer zaj számítása Antenna ekvivalens zajhőmérsékletének meghatározása. Példák teljes vételi lánc eredő zajtényezőjének meghatározására. A vevőlánc elemeinek sorrendi optimalizálása. LNA tápellátás megoldások bemutatása.
Pont-pont összeköttetés méretezése Antenna ekvivalens zajhőmérsékletének frekvencia, irányszög függése. Molekuláris rezonanciák hatása a szabadtéri csillapításra. Példák teljes adás-vételi lánc méretezésére.
Modulációs hullámformák I. BPSK, QPSK és PolyPSK optimális és kvázi-optimális kódok vizsgálata. Barker és Frank kódok. Szimulációk a kódok vizsgálatára. tervezése kiterjesztett spektrumú modulációhoz
Modulációs hullámformák II. FMCW, LinFM Chirp, NLFM Chirp jelformák vizsgálata, szimulációk a kódok vizsgálatára. Doppler érzékenység hatása és kiküszöbölésének lehetőségei.
Digitális nyalábformálás A megvilágítási függvény abszolút értékének és fázisának a szerepe. Kiugró melléknyalábok problematikájának vizsgálata. Melléknyaláb elnyomás növelésének lehetéségei. Szimulációk a digitális nyalábformálás főbb jellegzetességeinek vizsgálatára.
Interferencia szűrés és iránymérés Interferencia szűrés limitációinak vizsgálata. Szimultán, több irányból beérkező zavarok kiszűrése. Korrelált források iránymérésének a problémája és megoldásai. Szimulációk az interferencia szűrés és az iránymérés főbb jellegzetességeinek vizsgálatára.
Gépjármű radarok Gépjármű radarok működési elveinek és funkcióinak ismertetése. Mérési felbontások és dinamika vizsgálata. Céltárgy klasszifikáció lehetőségek, mikro-Doppler alkalmazhatósága.
Radar méretezése ATC (air traffic control) PSR (Primary Surveillance Radar) radar teljes méretezésének a kiszámítása.
Passzív radar Iránymérési és pozíció mérési pontosságok és felbontások meghatározása. Konstelláció függés vizsgálata.
SAR fókuszálás SAR fókuszálásának jellegzetességei, hibái. Felbontási számítások normal strip és spot üzemmódokra. SAR dinamika számítások.
Rádiócsillagászat Mérési pontosság analízise. Referencia frekvencia stabilitási kérdései, hidrogén és hélium mézer frekvencia referenciák bemutatása. Gyakorlati alkalmazások bemutatása.
Szorgalmi időszakban: 1db zárthelyi sikeres megírása (min. 40%)
Vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga, elővizsga van
A félév során lehetőséget adunk a nagyzárthelyi pótlására.
A sikertelen pótzárthelyi a pótlási időszakban ismételten pótolható.