Продовжуємо про нашу бакалаврську освітню програму «Телекомунікації та радіотехніка» за спеціальністю 172 «Електронні комунікації та радіотехніка». До цього ми розповіли і про розробку плат, і про програмування Arduino, і про розробку веб-додатків для систем Internet of Things. Допитливий читач може запитати – а де ж радіотехніка? І вона є у нас, звичайно!
Низка дисциплін, таких як “Основи радіотехніки”, “Основи електродинаміки та розповсюдження радіохвиль”, “Вимірювання в радіотехнічних та телекомунікаційних системах” – надають базові знання з радіотехніки, такі як види модуляції та особливості їх реалізації, теорію процесів розповсюдження радіохвиль та теорію антен, особливості вимірювання тощо. Є й певні специфічні дисципліни, такі як “Нормативна база телекомунікацій”, де розглядаються основні нормативні документи у цій сфері, адже існують і певні “закриті” діапазони радіочастот, і обмеження на потужність, й інші нормативні документи.
Але, що відрізняє сучасну радіотехніку – це зміна підходів до організації радіопередавання та приймання. Коли пересічна людина чує слово “радар”, мабуть вона в голові тримає зображення великої антени, яка обертається по колу, і промінь на екрані круглого екрану пробігаючи по колу підсвічує цілі. На заміну цьому вже приходять так звані фазовані антенні решітки (ФАР), які формують “промінь” без обертання. Приймальна антена системи Starlink – приклад такої ФАР, але не лише там вони використовуються. Так званий “beamforming” у WiFi та “beam steering” у 5G – приклади застосування технології ФАР. Крім цього, і сама орагнізація радіотракту та системи обробки радіосигналу також зазнають змін. Якщо з початку винайдення радіозв’язку і передавач, і приймач мали фіксовану структуру, і максимум, що міг змінити користувач – лише частоту передачі/прийому, то зараз все починає змінюватися. Все більше й більше задач обробки сигналів відбувається не апаратними засобами (як говорять, “в залізі”), а програмними. Так звані Software Defined Radio (SDR) – майбутнє радіосистем. Вони будуються як правило на базі мікросхем програмованої логіки (FPGA, які також опановуються на нашій програмі – але про це згодом). Застосовуючи систему SDR, користувач може змінювати види модуляції, шифрування, і таким чином, один пристрій може працювати для реалізації абсолютно різних задач!
В наших вибіркових освітніх компонентах 8 семестру, таких як “Програмно визначувані радіосистеми”, “Цифрові системи зв’язку” студенти мають змогу опановувати основи SDR працюючи як з найпростішими приймачами RTL-SDR, так і з досить потужними HackRF One, які працюють в діапазоні частот до 6 ГГц. Звичайно, при зміні частоти необхідно використовувати різні антени – для налаштування антен та визначення їх характеристик нашим студентам допомагає векторний аналізатор Nano VNA. А особливості цифрової обробки сигналів наші студенти вивчають в окремій дисципліні, яка так і зветься – “Цифрова обробка та методи перетворення сигналів”, яка розташовується у 7 семестрі, і передує блоку дисциплін, спрямованих на вивчення SDR.
Звичайно, як і у всіх інших напрямках, наша кафедра не стоїть на місці. Війна ставить нові задачі, такі як радіопеленгація – визначення напрямку джерела радіосигналу (наприклад, ворожого безпілотника). Система KrakenSDR, яку за допомогою німецьких колег ми плануємо отримати для використання в навчальному процесі, є прикладом когерентного 5 канального SDR, на основі якого можна отримати пасивний радар (на відміну від активних радарів пасивний не випромінює радіосигнал, і таким чином, не може бути запеленгований ворогом). Після опанування викладачами кафедри вона буде впроваджена у освітній процес.Тож, як бачите, сучасна радіотехніка – це дуже цікаво. Це не лише антени, а й методи цифрової обробки сигналів, і програмна реалізація, і електронні методи формування променю в радіосистемах. Ці знання та уміння стають все більш затребуваними як в Україні, так і за кордоном.
