Латышев Кирилл Валерьевич, старший преподаватель, кафедра радиоволновых процессов и технологий, Институт радиоэлектроники и информатики
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Kirill V. Latyshev, Senior Lecturer, Department of Radio Wave Processes and Technologies, Institute of Radio Electronics and Informatics
Костин Михаил Сергеевич, д.т.н., доцент, заведующий кафедрой радиоволновых процессов и технологий, заместитель директора Института радиоэлектроники и информатики,
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Mihail S. Kostin, Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Head of the Department of Radio Wave Processes and Technologies, Deputy Director, Institute of Radio Electronics and Informatics
Бойков Константин Анатольевич, д.т.н., профессор, кафедра радиоволновых процессов и технологий, Институт радиоэлектроники и информатики
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Konstantin A. Boikov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Radio Wave Processes and Technologies, Institute of Radio Electronics and Informatics
Цели. Цель работы – исследование механизмов нелинейного формирования широкополосного импульсного спектра в условиях перегрузки в сверхширокополосных (СШП) усилительных цепях для решения задач радиовизионного распознавания жестов. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения точности и помехоустойчивости современных радиовизионных СШП-систем для жестикулярных интерфейсов управления.
Методы. Использованы методы статистической радиофизики, частотно-временные методы вейвлет-преобразования радиоизображений, методы теории S-параметрического векторного анализа схем, методы программно-численного моделирования.
Результаты. Представлен метод генерации СШП-сигналов в сверхвысокочастотном диапазоне, основанный на управляемых нелинейных искажениях сигнала. Показано, что при переводе усилителя в режим насыщения формируется сигнал с резкими фронтами, обладающий широким энергетическим спектром. Построен лабораторный стенд киберфизической интерференционной радиосенсорной системы распознавания жестов и исследованы его характеристики. Исследованы свойства полученных импульсов в задачах радиовизионного управления. Экспериментально показана эффективность предложенного метода для задач радиовизионного распознавания жестов.
Выводы. Предложен метод нелинейной сатурации – синтеза спектра радиовизионных сигналов, основанный на явлениях переходных искажений в СШП-усилителях. Показано, что интерференционный режим при расширении исходной полосы частот до 900 МГц способен обеспечить повторяемость фазовых изображений не менее 0.94. Установлено, что в перегруженном по входу режиме усилителя типа SBB5089Z при задающем низкомодовом гармоническом возбуждении на переходной частоте 47 МГц в каскадной схеме усиления на выходе радиовизионной антенны удается получить сигнал с измененным спектром. При этом управляемое формирование спектра возбуждения антенны для каждого из усилительных модулей определяется уникальной импульсной характеристикой интегрального СШП-усилителя. Это позволило успешно применить такие усилители при решении задач радиовизионного распознавания жестов. Предложенная методика позволяет использовать стандартные СШП-усилители для создания компактных источников СШП-сигналов без усложнения схемотехники
Objectives. The paper aims to investigate the mechanisms of the nonlinear formation of a wideband pulse spectrum under overload conditions in ultra-wideband (UWB) amplifier circuits in resolving problems related to radiovision gesture recognition. The relevance of the study stems from the need to enhance the accuracy and noise immunity of modern radiovision UWB systems for gestural control interfaces.
Methods. The study used statistical radiophysics, time-frequency methods of wavelet transformation of radio images, the theory of S-parametric vector analysis of circuits, and software-numerical modeling.
Results. The method for generating UWB signals in the microwave range based on controlled nonlinear signal distortion is presented. When the amplifier is switched to the saturation mode, a signal with sharp fronts is formed with a wide energy spectrum. A laboratory setup of a cyber-physical system for gesture recognition using radio sensing was developed, and its characteristics were investigated. The properties of the pulses generated in radiovision control systems were also studied. The effectiveness of the proposed approach for the tasks of radiovision gesture recognition was experimentally demonstrated.
Conclusions. A method of nonlinear saturation-synthesis of the spectrum of radiovision signals based on transient distortion phenomena in UWB amplifiers is proposed. It was shown that, when the initial frequency band is expanded up to 900 MHz, the interference mode can provide phase image repeatability of at least 0.94. It was also established that in the input overloaded mode of the SBB5089Z type amplifier with low-mode harmonic excitation at a transition frequency of 47 MHz in a cascade amplification scheme, a signal with a modified spectrum can be obtained at the output of the radio antenna. In this case, the controlled formation of the antenna excitation spectrum for each amplifier module is determined by means of the unique impulse characteristic of the integrated UWB-amplifier. This allows for the successful application such amplifiers in resolving problems related to radiovision gesture recognition. The methodology proposed allows the use of standard UWB amplifiers to create compact sources of UWB signals without the complication of circuitry.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.