Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 539
Математическая модель широкополосного тонкопроволочного электрического вибратора
Статья научная
Рассмотрен один из вариантов построения математической модели тонкопроволочного широкополосного электрического вибратора на основе интегральных представлений электромагнитного поля. Решены внешняя и внутренняя электродинамические задачи. Определена зависимость входного сопротивления от электрической длины вибратора. Представлены результаты численного моделирования.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена построению математических моделей двузаходной конической логоспиральной антенны, входящей в состав малого космического аппарата «АИСТ-2». Построение моделей осуществляется на основе интегральных представлений электромагнитного поля, связывающих токи на излучающей поверхности с электромагнитным полем в любой точке пространства. Рассмотрен вопрос о влиянии размеров тонкопроволочного рефлектора и густоты его сетки на диаграмму направленности антенны. Приведены экспериментальные и численные результаты.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена построению математических моделей и экспериментальной отработки электрических характеристик антенн бортовой аппаратуры видеоконтроля космических аппаратов и разгонных блоков. Построение математических моделей осуществляется в HFSS на основе интегральных представлений электромагнитного поля. Рассмотрен вопрос оптимизации между размерами антенны и необходимой диаграммой направленности в дециметровом L-диапазоне волн. Приведены результаты численного моделирования и экспериментальные данные для двух образцов антенн.
Бесплатно
Математические модели киральных метаматериалов на основе многозаходных проводящих элементов
Статья научная
В работе рассмотрены математические модели метаматериалов на основе совокупности многозаходных проводящих элементов, таких как микроспирали и гаммадионы. Получены аналитические выражения для резонансных частот элементов, а также с использованием модели Максвелла Гарнетта определены соотношения для материальных параметров с учетом дисперсии метаматериалов. Выявлены постоянные распространения волн с круговыми поляризациями в указанных метаматериалах. В качестве примера использования построенных математических моделей рассмотрено решение задачи об отражении плоской линейно поляризованной электромагнитной волны от планарного слоя из метаматериала, который представляет собой матрицу из тонкопроволочных идеально проводящих элементов в виде N взаимно ортогональных спиралей. Задача решалась методом частичных областей, и ее решение было сведено к системе линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных коэффициентов отражения и прохождения основной и кросс-поляризованной компонент поля. В результате проведения математического моделирования были выявлены частотно и поляризационно селективные свойства исследуемого метаматериала.
Бесплатно
Математические модели сфероидальных спирально-рамочных излучателей
Статья научная
В статье рассмотрены математические модели двух сфероидальных спирально-рамочных излучателей, построенные на основе общего подхода, предполагающего использование интегрального представления электромагнитного поля. Построение моделей осуществлялось в тонкопроволочном приближении. Внутренняя задача электродинамики сведена к системе интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода. Решение полученной системы осуществлялось методом моментов с кусочно-постоянными базисными функциями и дельта-функциями в качестве тестовых функций. При этом осуществлялась локальная линеаризация образующих проводников рассматриваемых структур. Проведены исследования зависимостей распределений токов, входного сопротивления и характеристик излучения структур от частоты. Показано, что в рассматриваемых структурах возможно существование стоячих, бегущих и смешанных волн тока. Режим тока определяется волновыми размерами и геометрией структур и определяет характер поведения волнового сопротивления в диапазоне частот. Несмотря на схожую геометрию, характеристики рассмотренных структур имеют определенные отличия.
Бесплатно
Математические модели цилиндрической спиральной антенны
Статья научная
В статье рассмотрена цилиндрическая спиральная антенна с линейным шагом намотки, расположенная над идеально проводящей плоскостью. Построена корректная физическая модель структуры. Показано, что в данной постановке решение задачи о распределении тока в спирали сводится к решению сингулярного интегрального уравнения. Для сравнения приведена математическая модель спиральной антенны в тонкопроволочном приближении, а также алгоритм решения интегральных уравнений. Проведен сравнительный анализ распределений тока в спирали.
Бесплатно
Математические модели широкополосных вибраторных антенн
Статья научная
Рассмотрены вопросы, касающиеся использования интегральных представлений электромагнитного поля для построения самодостаточных математических моделей широкополосных вибраторных антенн. Представлены результаты численного решения внутренней и внешней задачи для некоторых моделей широкополосных вибраторов, а также результаты расчета их входного сопротивления в полосе частот.
Бесплатно
Статья научная
С помощью разработанного проекционным методом вычислительного алгоритма проведено математическое моделирование дифракции ТЕМ-волны на периодических структурах из микролент графена конечной длины при нормальном падении ТЕМ-волны (с ориентацией вектора электрического поля ТЕМ-волны ортогонально лентам графена) в терагерцовом диапазоне. Получены результаты электродинамического расчета частотных зависимостей коэффициента прохождения ТЕМ-волны через 2D периодические 2D-структуры из микро- и нанолент графена конечной длины в зависимости от химического потенциала (внешнего постоянного электрического поля) при изменении геометрических размеров лент и периодичности структуры.
Бесплатно
Статья научная
Показана возможность создания высокоэффективных суперконденсаторов и суперсоленоидов на основе супракристаллических металлических и диэлектрических нанотрубок. Разработаны математические модели и программные продукты, позволяющие оптимизировать процедуру нахождения удельной емкости или удельной запасенной энергии суперконденсаторов, предназначенных для использования в сверхнизкочастотных радиоэлектронных устройствах.
Бесплатно
Математическое моделирование невзаимных устройств СВЧ на основе магнитных нанокомпозитов
Статья научная
Разработаны математические модели электродинамического уровня строгости для решения 3D краевых задач дифракции для уравнений Максвелла с электродинамическими граничными условиями, используя введение эффективных электромагнитных параметров магнитного нанокомпозита. Комплексные компоненты тензора эффективной магнитной проницаемости нанокомпозита в зависимости от поля подмагничивания рассчитаны на основе электродинамической модели, используя декомпозиционный вычислительный алгоритм на основе автономных блоков с магнитными нановключениями и виртуальными каналами Флоке. Используя вычислительный алгоритм, разработанный проекционным методом, получены результаты электродинамического расчета S-параметров Y-циркулятора на основе магнитного нанокомпозита из опаловой матрицы.
Бесплатно
Статья научная
Представлены математические модели основных этапов изготовления керамических и ферритовых деталей СВЧ- и КВЧ-устройств методами механической обработки плоских и цилиндрических заготовок. Рассмотрены модели грубого и тонкого шлифования внешних поверхностей керамических и ферритовых деталей абразивным и алмазным кругами, а также формирования отверстий сверлением алмазным сверлом и ультразвуковыми методами.
Бесплатно
Математическое моделирование электромагнитной обстановки на борту космического аппарата
Статья научная
Математическая модель электромагнитного взаимодействия технических средств космического комплекса это математический аналог реального процесса, проходящего под воздействием внешних воздействующих факторов окружающей среды. Актуальной становится задача адаптации математических моделей космического аппарата к реальной электромагнитной обстановке на его борту и обеспечения выбора минимально необходимых и достаточных схемотехнических решения для обеспечения помехозащищенности радиоэлектронных средств.
Бесплатно
Мерцание радиосигнала за счет турбулентности атмосферы
Статья научная
Обоснование. Турбулентные пульсации показателя преломления в атмосфере приводят к искажениям при прохождении радиосигнала. Это может создать искажение передаваемой информации за счет возникающих пульсаций амплитуды, фазы и интенсивности электромагнитной волны, которая передает радиосигнал. Флуктуации интенсивности радиосигнала приводят к мерцанию радиосигнала на приемной антенне за счет турбулентных явлений в атмосфере, которые представляют собой сложное многофункциональное физическое явление. Цель. Рассмотрена проблема флуктуации интенсивности радиосигнала на приемной антенне за счет турбулентности атмосферы - мерцание радиосигнала. Эта проблема в настоящее время является исключительно актуальной, т. к. существует тенденция активного, негативного вмешательства в процесс качественного прохождения радиосигнала на фоне природно обусловленных турбулентных пульсаций. Методы. Проведен теоретический анализ прохождения радиосигнала через турбулентную атмосферу. Исследована пространственная корреляционная функция флуктуаций интенсивности принимаемого радиосигнала за счет турбулентности атмосферы. Результаты. Введено понятии характеристики мерцания радиосигнала как среднего по сечению приемной антенны значения случайной величины - дисперсии логарифма мощности радиосигнала. Рассчитана модель возникновения флуктуации в случае двух областей в сечении приемной антенны с различными уровнями интенсивности радиосигнала. Найдена корреляционная функция для этой модели. Заключение. На основе разложения в Фурье-спектр двухточечной пространственной корреляционной функции турбулентных пульсаций показателя преломления найдена зависимость характеристики мерцания радиосигнала от волнового числа турбулентных пульсаций атмосферы. Показано, что наибольшее влияние на радиосигнал турбулентность атмосферы оказывает, когда длина электромагнитной волны сравнима с масштабом турбулентных пульсаций.
Бесплатно
Метод автоматического запроса повторной передачи с применением технологии кооперации
Статья научная
В работе рассматриваются методы помехоустойчивой передачи. Проанализирован алгоритм применения технологии кооперации с методом автоматического запроса повторной передачи в системах подвижной радиосвязи. Произведен расчет эффективности применения технологии кооперации.
Бесплатно
Метод коллокаций в самосогласованной задаче об излучении из круглого отверстия в проводящем экране
Статья научная
Рассматривается постановка самосогласованной задачи об излучении из отверстия в проводящем экране. Задача сводится к системе однородных интегральных уравнений, то есть формулируется однородная краевая задача на собственные функции и собственные значения, которая решается методом коллокаций. Предлагается процедура реализации последнего в применении к несимметричным и симметричным полям излучения.
Бесплатно
Метод определения подлинности документа на основе компьютерной колориметрии
Статья научная
Определение подлинности документов является важной задачей при проведении следственных мероприятий. На практике для проведения экспертизы документов для определения давности их создания используется спектральный метод, при котором необходимо делать вырезки из исследуемого документа, что приводит к его повреждению, а также требует применение дорогостоящего оборудования, что сказывается на цене проведения экспертизы документа. В статье описан метод определения подлинности документа, основанный на компьютерной колориметрии, который не требует дорогостоящего оборудования для проведения экспертизы. Данный метод для определения подлинности документа использует изменение цветности штрихов шариковой ручки с течением времени, что вызвано высыханием растворителя в чернилах ручки, а также лишен недостатка в виде необходимости повреждения исследуемого документа.
Бесплатно
Метод повышения энергетической эффективности систем OFDM, основанный на уменьшении пик-фактора
Статья научная
В статье предложен метод снижения пик-фактора для систем, работающих по технологии OFDM, основанный на обработке поднесущих частот группового спектра и повороте сигнального созвездия. Оценены такие параметры OFDM-системы как мгновенное значение пик-фактора, битовая вероятность ошибки при приеме сигнала, выборочная (эмпирическая) функция распределения значений пик-фактора в зависимости от используемых функций предкодирования. Проведено экспериментальное исследование, подтверждающее эффективность предложенного метода. Теоретическая значимость работы заключается в использовании дискретных функций для предкодирования и одновременном преобразовании сигнала на каждой поднесущей. Практическая новизна работы состоит в возможности использования разработанного метода уменьшения пик-фактора в системах цифрового телевидения стандарта DVB-T2. Применение данного метода позволит более полно использовать рабочий диапазон усилителей мощности и избежать нелинейных искажений при передаче сигнала по каналу связи. Применение поворота сигнального созвездия на рекомендованный угол при заданном виде модуляции приведет к уменьшению битовой вероятности ошибки принимаемого сигнала.
Бесплатно
Метод прогноза и коррекции для моделирования автоколебательных систем
Статья научная
В работе предложен физически обоснованный алгоритм численного моделирования нелинейных колебательных и автоколебательных систем. Алгоритм базируется на дискретной во времени модели линейного осциллятора. Нелинейность учитывается введением в осциллятор дополнительных связей путем структурного анализа исходной системы. Для аппроксимации временной производной в нелинейных связях предложено использовать схему прогноза и коррекции. Несмотря на то что теоретически алгоритм имеет второй порядок точности, в рамках численного эксперимента с осциллятором Ван дер Поля он демонстрирует лучшие результаты, чем стандартный метод второго порядка - метод Хойна.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод, который может быть использован для расчета собственных волн экранированных волноводов с произвольным законом изменения параметров волновода от поперечной координаты. Получена однородная система линейных алгебраических уравнений, к которой сводится решение рассматриваемой задачи. Проведена апробация метода на примере частично заполненных экранированных волноводов.
Бесплатно
Метод простых итераций с коррекцией сходимости и метод минимальных невязок в задачах плазмоники
Статья научная
Рассмотрена задача поиска комплексных корней дисперсионных уравнений плазмон-поляритонов вдоль границ раздела слоистая структура - вакуум. Такие задачи возникают при определении собственных волн вдоль границ раздела структур, поддерживающих поверхностные и вытекающие волны, в том числе плазмоны и поляритоны вдоль металлических, диэлектрических и иных поверхностей. Для численного решения задачи рассмотрена модификация метода простых итераций с переменным параметром итерации, приводящим к нулевой производной правой части уравнения на каждом шаге, т. е. к сходящимся итерациям, а также модификация метода минимальных невязок. Показано, что метод минимальных невязок с линеаризацией совпадает с методом простых итераций при указанной коррекции. Рассмотрены сходящиеся методы более высоких порядков. Результаты продемонстрированы на примерах, включая комплексные решения дисперсионных уравнений для плазмон-поляритонов. Преимуществом метода перед другими методами поиска комплексных корней в задачах электродинамики является возможность упорядочивания корней и построения дисперсионных ветвей без разрывов, что позволяет классифицировать моды.
Бесплатно
