Елементи широкосмугових засобів зв’язку на основі детермінованого хаосу та провідникових метаструктур

Abstract

Дисертацію присвячено дослідженню питань розширення функціональних можливостей вузлів засобів зв’язку на основі сигналів детермінованого хаосу та провідникових метаструктур, що дає змогу покращити характеристики завадостійкості та прихованості інформації у каналі зв’язку. У дисертаційній роботі, на основі аналізу переваг та недоліків існуючих схем передавання, що базуються на явищі повної синхронізації хаосу удосконалено схему хаотичного маскування для прихованого передавання цифрових даних, а також здійснено оцінку рівня прихованості інформації у каналі зв’язку. Проведені заходи щодо розширення спектру генерованих схемою Чуа сигналів для збільшення швидкості передавання інформації та здійснено модифікацію генератора Колпітца на біполярному транзисторі з метою отримання хаотичних сигналів зі спектральними і статистичними характеристиками подібними до відповідних характеристик шумів. Для забезпечення якісного зв’язку між передавачем та приймачем системи прихованого передавання на основі детермінованого хаосу, вперше було запропоновано використання штучно створених середовищ із паралельно розміщених один відносно одного провідників для передавання сигналів у широкому діапазоні частот 0,9…12 ГГц, а також вперше запропоновано та досліджено структуру із невпорядковано розміщених провідників для створення антенних систем, що функціонують у широкому діапазоні частот та розширено діапазон робочих частот дипольного випромінювача із довжиною плеча 12,5 мм від 2 до 5 ГГц та уможливлено широкосмугове випромінювання множини затухаючих ЕМ сигналів у діапазоні частот 1,08…1,46 ГГц. Це дозволяє їх застосування у системах зв’язку, що функціонують у широкому діапазоні частот. Отримані в дисертаційній роботі результати можна використовувати для побудови генераторів шуму, при конструюванні широкосмугових систем зв’язку з високим рівнем прихованості та стійкості до впливу шумів та завад, а також при конструюванні антен для багатокористувацьких мереж зв’язку. Диссертация посвящена исследованию вопросов расширения функциональных возможностей узлов средств связи на базе сигналов детерминированного хаоса и проводниковых метаструктур, что позволяет улучшить характеристики помехоустойчивости и скрытности информации в канале связи. В диссертационной работе, на базе анализа преимуществ и недостатков существующих схем связи на основе полной синхронизации хаоса, усовершенствована схема хаотического маскирования для скрытной передачи цифровых данных, а также произведена оценка уровня скрытности информации в канале связи. Осуществлены меры по расширению спектра генерируемых схемой Чуа сигналов для повышения быстродействия системы и проведена модификация генератора Колпитца на биполярном транзисторе с целью получения хаотических сигналов со спектральными и статистическими характеристиками, близкими к соответствующим характеристикам шумов. Для обеспечения качественной связи между передатчиком и приемником системы скрытой передачи информации на основе детерминированного хаоса, впервые предложено использование искусственно созданных сред из параллельно размещенных между собой проводников для передачи сигналов у широкой полосе частот 0,9…12 ГГц, а также впервые предложена и исследована структура из неупорядочено расположенных проводников для создания антенных систем, которые функционируют в широкой полосе частот, и расширен диапазон рабочих частот дипольного излучателя с длиной плеча 12,5 мм от 2 до 5 ГГц, что также сделало возможным широкополосное излучение множества затухающих электромагнитных волн в диапазоне 1,1…1,5 ГГц. Это позволяет их использовать в системах связи, которые функционируют в широкой полосе частот. Полученные в диссертационной работе результаты могут быть использованы для построения генераторов шумов, при конструировании широкополосных систем связи с высоким уровнем скрытности и стойкости к влиянию шумов и помех, а также в процессе конструирования антенн для многопользовательских систем святи. Ph.D. thesis addresses the important scientific problem of expending of functional abilities of communication system nodes using deterministic chaos signals and wire metastructures that allows improving the characteristics of noise immunity and information secrecy in the communication channel. Author has improved the chaotic masking scheme for hidden digital communication based on an analysis of advantageous and disadvantageous of existing schemes that operate on full synchronization phenomenon. The hiding information degree in the channel has been estimated. The thesis provides measures to increase the information rate by the spectrum spreading of Chua’s scheme. To obtain of chaotic signals characterized by the similar statistical properties as noise ones the Colpitts oscillator was modified. The artificially constructed media that consists of the parallel wires to transfer broadband signals in the frequency range 0.9…12 GHz was proposed for the first time to ensure the quality connection between transmitter and receiver of hidden communication system based on deterministic chaos. The article is the first attempt to investigate the irregular wire structure for designing antennas that allows extending the frequency range of dipole antenna with arm length 12.5 mm from 2 to 5 GHz and the electromagnetic wave radiation in the wide frequency range 1.08 to 1.46 GHz was highlighted. It allows their implementation to broadband communication systems. The obtained results can be recommended to construct noise generators and to develop broadband communication systems that are characterized by high secrecy and noise protection degree in the channel as well as to design the multi-users network communications.