С.В. Дворников1, А.Р. Бестугин2, С.С. Дворников3, И.А. Киршина4

1-4 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (Санкт-Петербург, Россия)

1,3 Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного (Санкт-Петербург, Россия)

1 practicdsv@yandex.ru; 2fresguap@mail.ru; 3 dvornic92@mail.ru; 4 ikirshina@mail.ru

Постановка проблемы. В оптических приемниках для реализации процедур гетеродинирования сигнала и на этапе формирования, и при приеме, как правило, используются диоды. Диоды как электронные приборы характеризуются внутренними шумами, ограничивающими чувствительность приема. Природа внутренних шумов электронных приборов определяется тепловыми процессами и дробовым эффектом, которые, в свою очередь, обусловлены не только температурой окружающего фона, но частотой принимаемых излучений.

Цель. Оценить пороговую чувствительность диодных смесителей в трактах гетеродинирования оптических приемников.

Результаты. Приведены формулы для расчета уровня внутренних шумов оптического смесителя. Предложен подход к оценке дробового шума, характеризующего пороговую чувствительность с позиций шумовой температуры. Получены упрощенные выражения зависимости пороговой чувствительности как функции частоты излучения при заданной температуре. Рассчитаны значения шума в терминах температуры для различных частот. Обоснован практический способ измерения шумовой температуры, характеризующий чувствительность приема, основанный на измерении выходного напряжения при приеме сигналов от источников с известными температурами излучателей. Представлены значения отношения сигнал/шум (ОСШ) пороговой чувствительности для различных диапазонов частот, а также выполнена оценка чувствительности оценки смесителей гетеродинных приемников.

Практическая значимость. Установленный с помощью представленных аналитических выражений диапазон частот
0,1…1 ТГц характеризуется относительно низкой шумовой температурой и при этом способен обеспечить высокую скорость передачи сообщений.

Дворников С.В., Бестугин А.Р., Дворников С.С., Киршина И.А. Оценка чувствительности приема сигналов, используемых в технологии LoRa // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 8. С. 18-25. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202408-02

1. LoRa Modulation Basics. Semtech. Archived from the original on 2019-07-18. Retrieved 2020-02-05.
2. RP002-1.0.3 LoRaWAN Regional Parameters. lora-alliance.org. Retrieved 9 June 2021.
3. LoRaWAN recognized as ITU International LPWAN standard. eenewswireless. 8 December 2021. Retrieved 2021-12-31.
4. Adelantado Ferran, Vilajosana Xavier, Tuset-Peiro Pere, Martinez Borja, Melia-Segui Joan, Watteyne Thomas. Understanding the Limits of LoRaWAN // IEEE Communications Magazine. 2017. V. 55. № 9. Р. 34–40. DOI:10.1109/mcom.2017.1600613.
5. Гребешков А.Ю., Дараев Д.М. Разработка интеллектуального сенсорного узла на базе технологии Lora // Инфокоммуникационные технологии. 2021. Т. 19. № 2. С. 179-186. DOI: 10.18469/ikt.2021.19.2.06.
6. Киричек Р.В. Исследование передачи изображений на базе технологии LoRa // Электросвязь. 2017. № 7. С. 31-38.
7. Роенков Д.Н., Яронова Н.В. Основы технологии LoRa. Перспективы ее применения // Автоматика, связь, информатика. 2017. № 4. С. 31-35.
8. Нассер С.С.С., Лячек Ю.Т., Мутанна М.С.А. и др. Энергосберегающий алгоритм для технологии LoRa: реализация прототипа // Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. 2020. № 10. С. 45-49.
9. Носов А.Ф. Применимость систем передачи данных с использованием технологии LoRaWAN // Доклады Томского гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники. 2023. Т. 26. № 3. С. 83-88. DOI: 10.21293/1818-0442-2023-26-3-83-88.
10. Нетесов Е.Ю., Зацепина В.И. Построение внутрицеховой системы учета электроэнергии на базе сети lorawan // Сб. трудов конф. «Цифровая трансформация в энергетике». Тамбов: Издательство Першина Р.В. 2020. С. 308-311.
11. Bankov D., Khorov E., Lyakhov A. On the Limits of LoRaWAN Channel Access // 2016 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT). November 2016. Р. 10–14. DOI:10.1109/ent.2016.011.
12. What are LoRa® and LoRaWAN®? LoRa Developer Portal. Retrieved 7 July 2021.
13. Liando J.C., Gamage A., Tengourtius A.W., Li M. Known and Unknown Facts of LoRa: Experiences from a Large-Scale Measurement Study // ACM Transactions on Sensor Networks. 2019. V. 15. № 2. Article No. 16. Р. 1–35. DOI: 10.1145/3293534.
14. Margelis G. et al. Low Throughput Networks for the IoT: Lessons learned from industrial implementations // In: 2015 IEEE 2nd World Forum on Internet of Things (WF-IoT). 2015. Р. 181–186.
15. Reynders B., Pollin S. Chirp spread spectrum as a modulation technique forlong range communication // In: 2016 Symposium on Communications and Vehicular Technologies (SCVT). 2016. Р. 1–5.
16. Дворников С.В., Марков Е.В., Маноши Э.А. Повышение помехозащищенности передач декаметровых радиоканалов в условиях непреднамеренных помех // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2021. Т. 15. № 6. С. 4-9. DOI: 10.36724/2072-8735-2021-15-6-4-9.
17. Гордиенко Д.Ю., Дворников С.В. Корреляционный прием частотно-манипулированных сигналов в режиме с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2022. Т. 16. № 3. С. 18-22. DOI: 10.36724/2072-8735-2022-16-3-18-22.
18. Ferré G., Giremus A. LoRa Physical Layer Principle and Performance Analysis // In: 2018 25th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS). 2018. Р. 65–68.
19. Дворников С.В., Балыков А.А. Предложения по управлению скоростью передачи и помехоустойчивостью сигналов с перестановочной частотной модуляцией // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Т. 14. № 6. С. 20-26. DOI: 10.36724/2072-8735-2020-14-6-20-26.
20. Dvornikov S.S., Zheglov K.D., Dvornikov S.V. SSB signals with controlled pilot level // T-Comm. 2023. V. 17. № 3. P. 41-47. DOI: 10.36724/2072-8735-2023-17-3-41-47.
21. SX1272 Datasheet (http://www.semtech.com/apps/filedown/down.php?file=sx1272.pdf)
22. SX1276 Datasheet (http://www.semtech.com/apps/filedown/down.php?file=sx1276.pdf)
23. Симонов А.Н., Волков Р.В., Дворников С.В. Основы построения и функционирования угломерных систем координатометрии источников радиоизлучений: Учеб. пособие. СПб: ВАС. 2017. 248 с. 
24. Дворников С.В. Билинейные распределения с пониженным уровнем интерференционного фона в частотно-временном пространстве (продолжение обзора) // Труды учебных заведений связи. 2018. Т. 4. № 2. С. 69-81.
25. Дворников С.В., Овчинников Г.Р., Балыков А.А. Программный симулятор ионосферного радиоканала декаметрового диапозона // Информация и космос. 2019. № 3. С. 6-12.