HTE DIPLOMATERV ÉS SZAKDOLGOZAT PÁLYÁZAT
Összefoglaló a
HTE Diplomaterv és Szakdolgozat Pályázat pályamunkáiból
A. kategória 1. helyezett
Szélessávú komplex impedancia illesztőhálózatok tervezése és alkalmazása
Design and application of broadband complex impedance matching networks
FŰZY CSABA
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
Ismeretes, hogy a telekommunikációs alkalmazásoknál kritikus probléma, hogy a forrásból az elérhető legtöbb hatásos teljesítményt tudjuk a fogyasztóhoz eljuttatni. Másképp megfogalmazva a fogyasztót illesztenünk kell a forráshoz. A mikrohullámú technikában illesztés alatt az impedancia illesztést értjük. Általános esetben mind a forrás, mind a lezárás frekvenciafüggő komplex impedanciákkal jellemezhető. Ez esetben az illesztő hálózat feladata az, hogy a lezárás impedanciáját a forrás impedanciájának komplex-konjugáltjává transzformálja. Adott frekvencián vagy annak relatíve szűk környezetében ez a reaktanciák kihangolásával könnyen elvégezhető. A bonyolult problémát a fent említett illesztés széles sávban való megoldása jelenti, különösképpen a mikrohullámú tartományban. Ugyanis a tipikusan előforduló áramköri méretek a gigahertzes tartományban már összemérhetővé válnak a vezetett hullámhosszal, ami azt eredményezi, hogy a koncentrált paraméterű elemek helyett elosztott paraméterű elemekkel kell terveznünk.
Jelen cikkben az Analitikus Szélessávú Komplex Impedancia Illesztés (Analytic Broadband Matching Theory) módszerére kerül nagyobb hangsúly. A gyakorlati cél a mikrohullámú alkatrészek – kétpólusok – működési sávszélességének növelése a módszer használatával. Például mikrohullámú tranzisztoros erősítők esetén, mert ekkor a szélessávú erősítők tervezése a jól kidolgozott mikrohullámú keskenysávú tranzisztoros erősítők szisztematikus tervezésére vezethető vissza.
Másik aktuális példa a telekommunikációban egy új, egyre jobban teret hódító módszer az ROF (Radio Over Fiber) rendszerben a lézerdióda illesztése. Az ROF esetén tápvonalon vezetett mikrohullámú jelet vezetünk egy optikai szállal ellátott lézerdiódára, mely elvégezvén az elektro-optikai átalakítást, a hasznos mikrohullámú jel már optikai szálon kerül továbbításra. Ennek előnye a jel izoláltsága és az optikai szálra jellemző sokkal kedvezőbb terjedési tulajdonság.
A megfelelő tervezési és gyakorlati tapasztalatok megszerzésének érdekében, először az analitikus illesztési elmélet eredményei felhasználásával koncentrált paraméterű lezárásokhoz készültek szélessávú impedancia illesztőhálózatok. Az említett áramkörök tervezése, szimulációja és mérése a cikkben bemutatásra kerülnek mérési eredményekkel elkészített áramkörökön keresztül.
Továbbá egy lehetséges módszer kerül bemutatásra, melynek a tisztán ohmos lezárásokat illesztő, többtagú lépcsős illesztőknek komplex impedanciák illesztésére történő felhasználását teszi lehetővé optimalizációs eljárások segítségével. A saját alapötletet felhasználva egy optimalizáción alapuló új technika kerül bemutatásra, melynek segítségével nem-szabályos tápvonalak (Non-Uniform Transmission Lines), mint illesztőhálózatok kerülnek bemutatásra.
B. kategória 1. helyezett
Automatikus hangmagasság korrekciós rendszer létrehozása
Implementation of an automatic pitch correction system
FIRTHA GERGELY
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Híradástechnikai Tanszék
Hangstúdiókban zenei felvétel készítése során, főként éneksávok esetén jellemző, hogy a hangmagasság utólagos pontosítása, zenei skálába tartozó hanghoz való igazítása szükséges. Ez a hangmagasság korrekció. Ennek megvalósításához természetesen az eredeti hangmagasság minél pontosabb ismerete szükséges, amelyből kiszámítható, mennyivel kell azt módosítani a kívánt cél eléréshez. Ezután a hangmagasság módosítása következik minél kevesebb hallható minőségromlás mellett.
Míg a hangmagasság módosítása szűk korlátok között analóg módon is lehetséges volt, addig a hangmagasság pontos detektálására a digitális jelfeldolgozás adta lehetőségek szolgáltak megoldásul. A cikk bemutatja a jelenleg is alkalmazott módszereket a bemenő zenei jel hangmagasságának detektálására, amely gyakorlatilag a harmonikus jel alapfrekvenciájának keresésére vezethető vissza – így az időfüggvény egyes szegmensei között hasonlóságot kereső időtartománybeli, és a harmonikus hangok spektrumának periodikus jellegét kihasználó frekvenciatartománybeli módszereket. A frekvenciatartománybeli módszerek általános hátránya a spektrum frekvenciafelbontásának durvasága. A probléma kiküszöbölésére – a frekvenciafelbontás növelésére – egy lehetséges, jól működő módszer kerül bemutatásra. Természetesen a frekvencia-detektáló algoritmus zöngétlen, szűrt zaj jellegű hangok esetén nem szolgáltat értelmezhető eredményt, így a zöngés-zöngétlen hangok különválasztását a rendszerben biztosítani kell.
A hangmagasság módosítására jelenleg a legjobb minőséget biztosító módszer a rövid idejű Fourier-transzformáción alapuló, így a frekvenciatartományban működő phase vocoder technika. Bemutatásra kerül a módszer elméleti hátterének rövid összefoglalása, majd hogy a technika segítségével hogyan valósítható meg a hangmagasság tetszőleges módosítása.
Végül ismertetésre kerül, hogy a leírt módszereket alkalmazva miként valósítható meg egy pusztán frekvenciatartománybeli feldolgozás alapján működő automatikus hangmagasság módosító rendszer, és a teljes rendszer előzőleg hamissá tett énekhangmintával való tesztelésének eredménye.