This research delves into exploring machine learning and deep learning techniques relied upon in antenna design processes. First, the general concepts of machine learning and deep learning are introduced. Then, the focus shifts to various antenna applications, such as those relying on millimeter waves. The feasibility of employing antennas in this band is examined and compared with conventional methods, emphasizing the acceleration of the antenna design process, reduction in the number of simulations, and improved computational efficiency. The proposed method is a low-complexity approach which avoids the need for eigenvalue decomposition, the procedure for computing the entire matrix inversion, as well as incorporating signal and interference correlation matrices in the weight optimization process. The experimental results clearly demonstrate that the proposed method outperforms the compared beamformers by achieving a better signal-to-interference ratio.
W ostatnich kilku latach bardzo duże zainteresowanie wśród naukowców z całego świata zdobywa niezwykle oryginalna koncepcja komunikacji holograficznej. Specyfika tego podejścia z jednej strony niezwykle mocno odbiega od znanych i stosowanych obecnie rozwiązań, z drugiej stwarza bardzo duże możliwości rozwojowe w zakresie komunikacji bezprzewodowej. W artykule w sposób przeglądowy przedstawiono dwa rozwiązania technologiczne, które stały się przyczyną powstania idei komunikacji holograficznej. Jako pierwsze opisano możliwość wykorzystania tzw. meta-materiałów dla celów bezprzewodowej transmisji danych, jako drugie natomiast – zastosowanie rekonfigurowalnych powierzchni antenowych. W ostatniej części przedstawiono z kolei założenia idei komunikacji holograficznej, w której znane z holografii optycznej zasady tworzenia obrazów zostały przeniesione do pasma radiowego i do pewnego stopnia uogólnione.
EN
In the last few years, a very original concept of holographic communication has gained a lot of interest among scientists from all over the world. The specificity of this approach, on the one hand, is very different from the known and currently used solutions, on the other hand, it creates great development opportunities in the field of wireless communication. The article provides an overview of two technological solutions that gave rise to the idea of holographic communication. First, the possibility of using the so-called meta materials for the purposes of wireless data transmission, and the second – the use of reconfigurable antenna surfaces. The last part presents the assumptions of the idea of holographic communication, in which the principles of creating images known from optical holography have been transferred to the radio band, and to some extend – generalized.
Przedmiotem rozważań są metody spektralne MUSIC i Root – MUSIC dostosowane do wyznaczania kierunków odbioru fal elektromagnetycznych TEM za pomocą regularnego,, dwuwymiarowego szyku antenowego. W celu zwiększenia ich niezawodności i zmniejszenia „kosztu obliczeniowego” są one wspomagane tradycyjnymi metodami DOA,, takimi jak metody monoimpulsowe lub skanowania przestrzeni 3D za pomocą wąskich wiązek charakterystyki kierunkowości stosowanego szyku.
EN
The MUSIC and Root - MUSIC spectral methods are considered, adapted to determine the directions of reception of TEM electromagnetic waves by means of a double - regular,, two - dimensional antenna array. In order to reduce the “computational cost” these methods are supported by one of the traditional DOA methods, i.e. monopulse methods or methods using a narrow beam of the pattern’s directivity characteristics moved in 3D space.
Conventionally, non-uniformly excited antenna arrays are synthesized by independently determining the excitation amplitude and phase of each single element. Such an approach is considered to be the most expensive and complex design method available. In this paper, the tilling technique is harnessed to synthesize non-uniformly excited antenna arrays. To apply this technique, the array elements are first divided into different subarray shapes, such as rectangles or squares known as tiles. The use of rectangular tile blocks instead of a single element architecture greatly simplifies the array design process and reduces array complexity. Next, the problem concerned with synthesizing sub-arrays comprising rectangular tile blocks is formulated and solved by using horizontal and vertical orientations of tiles having different shapes and sizes, and their larger integer expansions. The third approach to tiled design is a mixture of both previous tile architectures. A genetic algorithm is used to design such tiled arrays offering optimum sidelobe levels, beam width, directivity and taper efficiency. Simulation results demonstrated the effectiveness of the proposed tiled arrays.
This paper presents the design of a parabolic reflector fed through a patch antenna array feed to enhance its directivity and radiation properties. Adaptive beam for‐ mers steer and alter an array’s beam pattern to increase signal reception and minimize interference. Weight selec‐ tion is a critical difficulty in achieving low SLL and beam width. Low Side Lobe Level [SLL]and narrow beam reduce antenna radiation and reception. Adjusting the weights reduces SLL and tilts the nulls. Adaptive beam formers are successful signal processors if their array output con‐ verges to the required signal. Smart antenna weights can be determined using any window function. Half Power Beam Width and SLL could be used to explore different algorithms. Both must be low for excellent smart antenna performance. In noisy settings, ACLMS and CLMS create narrow beams and side lobes. AANGD offers more control than CLMS and ACLMS. The blend of CLMS and ACLMS is more effective at signal convergence than CLMS and AANGD. It presents an alternative to the conventionally used horn‐based feed network for C‐band applications such as satellite communication. Broadside radiation patterns and 4x4 circular patch antenna arrays are used in the proposed design. 1400 aperture illumination is pro‐ vided by the array’s feed parabolic reflector, whose F/D ratio is 0.36. The proposed design’s efficacy is assessed using simulation analysis.
An intelligent security model for the big data environment is presented in this paper. The proposed security framework is data sensitive in nature and the level of security offered is defined on the basis of the data secrecy standard. The application area preferred in this work is the healthcare sector where the amount of data generated through the digitization and aggregation of medical equipment’s readings and reports is huge. The handling and processing of this great amount of data has posed a serious challenge to the researchers. The analytical outcomes of the study of this data are further used for the advancement of the medical prognostics and diagnostics. Security and privacy of this data is also a very important aspect in healthcare sector and has been incorporated in the healthcare act of many countries. However, the security level implemented conventionally is of same level to the complete data which not a smart strategy considering the varying level of sensitivity of data. It is inefficient for the data of high sensitivity and redundant for the data of low sensitivity. An intelligent data sensitive security framework is therefore proposed in this paper which provides the security level best suited for the data of given sensitivity. Fuzzy logic decision making technique is used in this work to determine the security level for a respective sensitivity level. Various patient attributes are used to take the intelligent decision about the security level through fuzzy inference system. The effectiveness and the efficacy of the proposed work is verified through the experimental study.
W początkowej części tego artykułu omówiono ideę cyfrowego formowania charakterystyk kierunkowości anten stosowanych we współczesnych urządzeniach radiolokacyjnych. Podstawowymi podzespołami tych anten są moduły nadawczo-odbiorcze (T/R) i przetworniki analogowo-cyfrowe (C/A), których zasady działania opisano w rozdziałach 3 i 4. W następnych, tj. 5 i 6 rozdziałach przedstawiono wybrane fragmenty teorii liniowych szyków antenowych i algorytmy projektowania tych szyków zarówno w formie tradycyjnej (analogowej), jak i nowoczesnej zbudowanej z modułów (T/R) i przetworników (A/C). Jako ostatnie omówiono zagadnienie adaptacji szyku antenowego do otaczającego go środowiska elektromagnetycznego, w celu ograniczenia wpływu dochodzących do niego sygnałów zakłócających.
EN
The initial part of this article discusses the idea of digital beamforming the array antennas used in modern radar devices. The key components of these antennas are transceiver modules (T/R) and analog-to-digital converters (A/D) the principles of operation of which are described in chapters 3 and 4, respectively. The next, i.e., 5 and 6 chapters, present selected fragments of the array antenna theory and related to them design algorithms. They allow us to design the array antennas in the traditional (analog) form as well as in the modern form including modules (T/R) and converters (A/C). Lastly, the problem of adapting the antenna to the surrounding electromagnetic environment in order to limit the influence of disturbing signals to it was discussed.
W artykule przedstawiono szyk antenowy z modulacją czasową (AMC), który pozwala na kierowanie wiązką antenową. Opracowany szyk AMC cechuje się większą sprawnością i szerszym pasmem pracy w porównaniu do innych znanych rozwiązań tego typu. Efektywność całego systemu adaptacyjnego została zweryfikowana eksperymentalnie w warunkach laboratoryjnych dla różnych scenariuszy m.in. w sytuacji przemieszczającego się terminala ruchomego oraz w warunkach zakłócanych sygnałem niepożądanym. Przedstawiono również przykłady zastosowania opracowanego szyku antenowego w systemie MIMO 2×2 z pojedynczym radiowym torem odbiorczym.
EN
This paper presents a time-modulated antenna array (TMAA), which provides beam-steering capabilities. The proposed TMAA demonstrates higher efficiency and wider bandwidth than state-of-the-art designs recently presented in the literature. Real-time adaptation of the TMAA was achieved by means of the evolutionary algorithm. The adaptive antenna system was evaluated in different experimental scenarios considering movement of a mobile terminal and external interferences. In addition, the adaptive antenna system was implemented in MIMO 2×2 receiver with a single radio-frequency chain.
W artykule opisana została nowa klasa planarnych zasilanych szeregowo układów antenowych o podwójnej polaryzacji, w których zastosowanie symetrycznego pobudzenia oraz dzielników mocy wykorzystujących szczelinę sprzęgającą w ekranie umożliwiło uzyskanie kierunku maksymalnego promieniowania prostopadłego do płaszczyzny anteny w szerokim zakresie częstotliwości. Dodatkowo, opracowano dedykowane, zintegrowane sieci formowania wiązki pozwalające na uzyskanie polaryzacji podwójnej kołowej oraz podwójnej liniowej.
EN
In this paper, a newclass of planar series-fed dualpolarized antenna arrays has been described, in which due to symmetrical excitation and slot-coupled power dividers it is possible to obtain broadside-beam radiation patterns in a broad frequency range. Additionally, dedicated integrated beam-forming networks allowing to obtain dual-circular and dual-linear polarizations have been developed.
Wyładowania niezupełne (wnz) są źródłami impulsowych zaburzeń elektromagnetycznych o bardzo szerokim widmie. Dzięki temu dla ich wykrywania i lokalizowania mogą być stosowane metody antenowe, wykorzystujące różne techniki pomiarowe. W szczególności dotyczy to lokalizowania wyładowań powstających w liniach napowietrznych i urządzeniach stacji elektroenergetycznych wysokich i najwyższych napięć. W artykule przedstawiono podstawy i rozważania teoretyczne dotyczące zastosowania w tym celu szyków (macierzy) antenowych o różnych konfiguracjach oraz wybrane wyniki badań laboratoryjnych. Przedstawione zostały m.in. analizy zastosowania metody TDOA (Time Difference Of Arrival), pozwalającej na określenie położenia źródeł wyładowań niezupełnych w oparciu o pomiar różnic czasów detekcji przebiegów impulsowych rejestrowanych przez poszczególne anteny wchodzące w skład szyku antenowego.
EN
Partial discharges (PD) are sources of very short impulsive electromagnetic disturbances with extra wide spectrum. As a result, aerial methods using various measuring techniques can be used to detect and locate them. In particular, this refers to locating partial discharges occurring at overhead transmission lines and power station equipment of high and very high voltages. The paper, which presents the continuation of the work of authors in this field, describes theoretical foundations and theoretical considerations as well as the results of laboratory investigations of the use of antenna arrays of various configurations for PDs source location. The analysis of the application of the TDOA method (Time Difference of Arrival) to determine the position of the discharge sources is based on the measurement of the time differences of pulse waveforms received by the individual antennas – members of particular antenna array.
In this paper an effective iterative method is presented for the power synthesis of reconfigurable antenna arrays. The algorithm is suitable for arrays of arbitrary geometry, including the case where a large number of elements is involved. The reconfigurability is achieved by phase-only control, so that the excitation amplitude of each array element remains constant during the reconfiguration process. Such amplitudes may be different from one array element to the others, and they are not assigned a priori, but are optimized. Furthermore, the electric field is imposed to vanish in a number of prescribed points of the near-field region, so that a strong field reduction is obtained in a neighborhood of them.
W artykule przedstawiono 64-elementowy planarny szyk antenowy złożony z 16 znanych podszyków i zrealizowany w technologii mikropaskowej. Szyk antenowy pracuje w paśmie 4,4-5,0 GHz co stanowi 13% wzglę nej szerokości pasma. Zysk maksymalny w polaryzacji kołowej lewoskrętnej wynosi 22 dBi i nie mniej niż 17 dBi w paśmie pracy. Sieć zasilającą zrealizowano w postaci linii paskowej umieszczonej pod warstwą promienników a połączenie promienników z siecią zasilająca zrealizowano za pomocą przelotek.
EN
In this paper a 64-element planar antenna array composed of 16 known sub-arrays is presented. The antenna bandwidth is from 4.4 GHz to 5.0 GHz which equals 13% of relative bandwidth. The gain in left hand circular polarization was measured around 22 dBi (maximum) and is not less than 17 dBi in whole operational bandwidth. The feeding network is implemented as stripline technology underneath the radiators’ substrate. Radiators and the feeding network are interconnected by vias.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
New structures of original multiple broadband amplifiers for radiocommunication systems are proposed in the work. These amplifiers consist of several amplify blocks and special multiple phase commutators. Base properties, characteristics and results of computer simulation of the multiple amplifiers with antenna and antenna arrays are presented. These devices may be used for reduction of electromagnetic disturbances in different radio systems.
PL
Proponowano struktury oryginalnych szerokopasmowych wielowrotnikowych wzmacniaczy dla systemów radiowych. Wzmacniacze zawierają bloki wzmacniające oraz specjalne komutatory fazowe. Przedstawiono właściwości, charakterystyki i wyniki symulacji komputerowej wzmacniaczy razem z anteną i układem antenowym.
Dokładne określenie kierunkowości, jako jednego z podstawowych parametrów anten, ma duże znaczenie praktyczne. W literaturze znane są przybliżone formuły służące do obliczania kierunkowości szyków antenowych. Należy uznać je jednak za niezadowalające głównie ze względu na fakt, że są obarczone potencjalnie dużym błędem. Kierunkowość zależy bowiem od wielu parametrów określających kształt charakterystyki promieniowania, podczas gdy w przybliżonych zależnościach wykorzystuje się najczęściej jedynie 3 dB szerokości charakterystyki promieniowania w jej dwóch przekrojach. Przy wszystkich powyższych ograniczeniach znanych formuł, nieznanym wydaje się powód, dla którego autorzy znanych publikacji nie odwołują się do dokładnej metody określania kierunkowości szyków antenowych, podając w zamian wiele różnych postaci przybliżonej zależności, szczególnie dla charakterystyki szpilkowej najbardziej interesującej z punktu widzenia praktycznego. Zależność ta musi być, co oczywiste, modyfikowana dla innych kształtów charakterystyki, np. dla charakterystyki typu kosekans kwadrat. Niniejszy artykuł uzupełnia lukę w literaturze fachowej, poprzez wskazanie prostej, dokładnej metody obliczania kierunkowości przestrzennych szyków antenowych, których elementy pobudzane są prądami o dowolnym rozkładzie amplitudowo-fazowym. W metodzie tej stosuje się definicję kierunkowości, wykorzystując do obliczania występującej w niej całki podwójnej prostą, skuteczną metodę Simpsona. Proponowana metoda może zostać zastosowana do obliczania kierunkowości dowolnych anten o znanej funkcji opisującej charakterystykę promieniowania, a w szczególności do szyków planarnych o dowolnie rozmieszczonych elementach promieniujących, w tym szyków, których elementy promieniujące rozmieszczone są na płaszczyznach krzywoliniowych.
EN
Precise determination of directivity - one of the fundamental antenna parameters - is a task of great practical importance. Various forms of approximate formula for directivity calculations of antenna arrays exist. Unfortunately, they may be considered unsatisfactory due to potentially large error they are encumbered with. Although antenna directivity depends on many parameters that describe its radiation pattern, yet approximate formulas generally use only 3 dB beamwidths in two principal planes of the pattern. Moreover, the approximate formula considered for pencil beam pattern (as the most useful from practical point of view) has to be modified for different pattern shapes, e.g. for cosecantsquare pattern. Taking all limitations of known formula into consideration it seems unclear why the authors of most publications tend not to utilize precise directivity formulas for antenna arrays. The present paper fills the gap in professional literature, by introducing simple, precise procedure for determination of directivity of antenna arrays with arbitrary amplitude and phase excitation. The procedure uses definition of directivity and computes the double integral value contained within this definition, by means of simple yet effective Simpson method. As a consequence, it may by used for any kind of arrays, e.g. planar arrays with elements piaced arbitrariiy as well as arrays with elements piaced on curvilinear planes. In particular, the procedure may be applied to calculate directivities of any antenna array, provided that its radiating pattern is known.
The paper provides an overview of the state of the art in the area of reconfigurable antennas. This emerging area has been rapidly developing in the recent years. This article brings a comprehensive summary of the high quality applied and fundamental research contributions in the above-mentioned field. A broad spectrum of topics is covered, reflecting the areas in which Institute of Radioelectronics's expertise is recognized worldwide.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono nową metodę syntezy anten paskowych, przydatnych do zastosowań w systemach adaptacyjnych. Proponowana metoda polega na poszukiwaniu optymalnych kształtów charakterystyk promieniowania pojedynczych radiatorów w szyku antenowym (przez zmianę przenikalności elektrycznej podłoża ferroelektrycznego radiatora paskowego) bez konieczności stosowania przesuwników fazy i tłumików. W pracy przedstawione wyniki syntezy oraz porównanie proponowanej metody z ogólnie stosowanymi.
EN
ln modern radio system smart beamforming is often required. Communications antennas must offer a large number of operating modes (including pencil and shaped beams with fast switching between them) in order to ensure the best coverage of the service area. Therefore in designing smart antennas one of the main challenges is to provide a prescribed shaped antenna pattern that simultaneously suppresses interference signals (which locations are either known or unknown). As a rule this problem is solved with the use of phased-array antennas. This type of array consists of multiple stationary antenna elements which are fed coherently and use variable phase or time-delay control at each element to scan the beam to given angles in space. Variable amplitude control is sometimes also provided for pattern shaping. Performance of each radiating element bas significant influence on the parameters of antenna array, e.g. pattern, beamwidth, directivity gain, sidelobes, cross-polarization levels etc. Reducing the cost of phased array antennas has recently become the subject of considerable interest. The most prominent obstacle to this is the cost of current phase shifter elements (p-I-n diodes, MESFETs, ferrite). AIl of these are expensive, constituting a significant portion of the total receive-array cost. Additionally, p-I-n diodes and MESFETs introduce significant losses. These losses necessitate additional amplification of signal thus complicate the overall system design. New developments in MEMS and ferroelectric technologies promise low loss/high performance phase shifters. Both technologies provide low losses with beam capabilities, high isolation, good power handling ability, and low intermodulation distortion. Ferroelectrics are beneficial for applications operating at microwaves range, offering large phase shift per loss, low losses (0.2-0.3 dB, depending on frequency and matching), and large power handling capability. Bulk ferroelectric are beneficial for large phased array antennas because acceptable radiation characteristics may be achieved with fewer elements, lower cost, smaller size, and weight and lower power consumption. The design of a low-cost antenna array with 2D steering capability is very important for radiocommunication. As the satellite and mobile wireless communications technologies continue to utilize higher frequencies in the 20 to 60 GHz range, the design of a phased array antenna becomes prohibitively expensive. Also the realization od 2D scanning capability to track the satellite or to provide adequate urban communications systems becomes increasingly difficult to realize at a sufficiently low-cost suitable for the consumer market. The aim of this paper is to present a new method of array pattern synthesis by taking into consideration pattern of each radiator specially of the ferroelectric one. Radiating elements employing ferroelectric materials may give much better performance compared with ferrite ones, because of their high power handling capability, low drive power, full military temperature range of operation and low cost. The main feature of the ferroelectric antennas is the change of ferroelectric material permittivity with an applied dc control voltage. The permittivity change by varying the dc bias enables to create different radiation patterns. This permits to use such radiating element in several applications, e.g. smart antenna arrays. In this paper, new method of pattern synthesis of antenna arrays without phase shifters and attenuators has been presented. This concept is based on utilizing voltage-controlled ferroelectric array, where variable pattern of each antenna element is used to synthesize array pattrern.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy sformułowano rozwiązanie zagadnienia rozpraszania pola elektromagnetycznego na periodycznej, ograniczonej, planarnej strukturze antenowej, umieszczonej na granicy dwu dielektrycznych ośrodków. Wyprowadzono macierz rozpraszania takiej struktury i zdefiniowano jej uogólnienie na przypadek anteny z wielowarstwowym dielektrycznym podłożem. Poprzez zastosowanie spektralnej metody Galerkina, problem został sprowadzony do układu równań algebraicznych z rozkładem na współczynniki rozkładu prądów na metalowych elementach szyku antenowego, z uwzględnieniem rozkładu pola na harmoniki Floquet'a.
EN
Formulated is the problem of scattering electromagnetic fields on periodical, limited, planar antenna structure, placed on the border of two dielectric layers. The matrix of scattering this kind of structures was derived and defined its generalization for case of antenna with multilayered dielectric basis. By using Galerkin's spectral method the problem was brought to arrangement of algebraical equations with decomposition on coefficients of currents' distribution on the metal elements of antenna arrangement, with regard to decomposition of field on Floquet's harmonicas.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy sformułowano rozwiązanie zagadnienia rozpraszania pola elektromagnetycznego na periodycznej, ograniczonej, planarnej strukturze antenowej, umieszczonej na granicy dwu dielektrycznych ośrodków. Wprowadzona została funkcja okna anteny, pozwoliło to na analizowanie szyków antenowych o ograniczonych rozmiarach. Przedstawiona metoda pozwala na modelowanie działania periodycznych, dielektrycznych, kompozytowych układów antenowych.
EN
In the work solution of problem of electromagnetic fields scattering on periodical, limited, planar antenna structure, placed on border of two dielectric layers is formulated. One led out matrix of scattering this kind of structures and defined its generalization for case of antenna with multilayered dielectric basis. By using Galerkin's spectral method the problem was brought to arrangement of algebraically equations with disposition on coefficients of currents' disposition on metal elements of antenna arrangement, with regard to disposition of field on Floquet's harmonicas. Complete transverse dimension of antenna was taken into account by introducing antenna's window functioning solution of unlimited antenna. The formalism allows the modeling of periodical actions, dielectrics, and composite antenna arrays.
Przedstawiono projekt radaru obserwacji bocznej stanowiącego zasadniczy element samolotowego systemu obserwacji powierzchni morza przeznaczonego głównie do wykrywania zanieczyszczeń ropopochodnych. Opisano budowę funkcjonalną oraz przedstawiono parametry techniczne zaprojektowanego radaru.
EN
The project of the side-looking radar, which is the main sensor used in maritime surveillance airborne system mainly for oil spill detection, is presented. The architecture and the basic characteristic of the designed radar are described.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.