Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы

Модель расчета линии радиосвязи на основе данных дистанционного зондирования земли

Албузов А.Т., Шахов П.Е., Филатов В.И.

Статья научная

Обоснование. В процессе функционирования современных комплексов и средств специализированного назначения в условиях прямой видимости между радиосредствами не всегда возможна передача данных, что существенно снижает эффективность системы передачи данных и увеличивает время для поиска новых мест размещения приемо-передающих средств. Причина данной проблемы может крыться в особенностях рельефа местности, который оказывает интерференционное и дифракционное влияние на распространение радиосигнала. При этом значительный интерес для решения данной проблемы могут представлять анализ и цифровая модель рельефа местности из данных дистанционного зондирования земли и реализации на его основе автоматизированных расчетов по поиску наилучших с точки зрения электромагнитной совместимости координат в требуемых районах.

Бесплатно

Накопление данных в РЛС с синтезированной апертурой, размещенной на БПЛА

Борисенков А.В., Горячкин О.В., Лифанов А.С.

Статья научная

Обоснование. В настоящее время наблюдается интенсивное развитие РЛС с синтезированной апертурой, в том числе размещенных на БПЛА. Размещение РЛС с синтезированной апертурой на борту авиационных БПЛА открывает широкие возможности для недорогого и эффективного наблюдения на небольших территорях. При этом особенности данного способа съемки открывают новые возможности для улучшения основных тактико-технических характеристик РЛС с синтезированной апертурой за счет многократной съемки и последующего накопления данных. Цель. Анализ эффективности когерентного и некогерентного накопления данных многократной съемки с помощью РЛС с синтезированной апертурой, размещенной на борту БПЛА, представляет собой актуальную задачу. Методы. Используя многократную съемку местности, можно существенно снизить уровень спекл-шума на радиолокационном изображении и повысить энергопотенциал РЛС с синтезированной апертурой без потери пространственного разрешения. Результаты. При наблюдении нефлуктуирующих целей энергопотенциал радара может быть увеличен за счет когерентного накопления данных. При наблюдении флуктуирующих объектов некогерентное накопление может существенно снизить уровень спекл-шума на радиолокационном изображении. Заключение. На практике можно рекомендовать комбинацию когерентного и некогерентного накопления определяемой в зависимости от решаемой задачи радиолокационной съемки.

Бесплатно

Некоторые генетические особенности миграции популяций

Волобуев А.Н., Антипова Т.А.

Статья научная

Найдено дифференциальное уравнение для движущегося генома панмиктической популяции, которое позволило найти зависимость скорости движения популяции от различных параметров, в частности среднего времени смены поколений, площади территории, освоенной популяцией за определенное время; длины волны движущейся популяции. Найдено дифференциальное уравнение для генома движущейся популяции с инбридингом, что дало возможность рассчитать снижение скорости движения популяции в зависимости от коэффициента инбридинга.

Бесплатно

Некоторые особенности взаимодействия радиосигнала с турбулентной атмосферой

Клюев Д.С., Волобуев А.Н., Краснов С.В., Адыширин-заде К.А., Антипова Т.А., Александрова Н.Н.

Статья научная

На основе решения системы уравнений Максвелла для электромагнитного излучения в турбулентной атмосфере найдено дифференциальное эффективное сечение рассеяния этого излучения на турбулентности. Исследована зависимость сечения рассеяния от длины волны и угла рассеяния. Показано, что взаимодействие электромагнитного излучения и турбулентности атмосферы является взаимодействием детерминированного электромагнитного волнового процесса со стохастическим турбулентным волновым процессом. Отмечено, что волновой вектор рассеянного электромагнитного излучения пропорционален волновому вектору турбулентности.

Бесплатно

Некоторые особенности получения изображения в компьютерном рентгеновском томографе

Волобуев А.Н., Адыширинзаде К.А., Антипова Т.А.

Статья научная

Рассмотрен принцип рентгеновской томографии. Представлены некоторые законы взаимодействия рентгеновского излучения с тканями организма. Показано, каким образом на основе преобразования Радона формируются проективные данные для реконструкции изображения в компьютерном рентгеновском томографе. Даны теоретические основы получения проекций и реконструкции патологического очага осесимметричной формы.

Бесплатно

Нелинейная генетика. Инбридинг и генетический груз

Волобуев А.Н., Антипова Т.А.

Статья научная

Дано сравнение концепций возникновения и накопления генетического груза в результате инбридинга для родословной и популяции. Показано, что для популяции анализ генетического груза относится к области нелинейной генетики. Найдено нелинейное дифференциальное уравнение второго порядка, являющееся частным случаем закона Харди – Вайнберга для популяции при наличии инбридинга. Дано численное решение этого уравнения, позволившее найти закон роста частоты рецессивного аллеля в популяции. Рассмотрены некоторые аспекты традиционной теории генетического груза.

Бесплатно

Нелинейная отражательная эллипсометрия для анизотропного одноосного кристалла в случае, когда оптическая ось лежит в плоскости падения

Матвеева Н.А., Щелоков Р.В., Яцышен В.В.

Статья научная

В данной статье рассматривается новый метод эллипсометрии – «Нелинейная эллипсометрия», позволяющий определить нелинейные характеристики вещества. Рассчитаны и построены угловые спектры нелинейной отражательной и пропускательной эллипсометрии для одноосных кристаллов борат бария, ниобат лития, прустит) при различной ориентации оптической оси. Показана высокая чувствительность метода при диагностике параметров кристалла.

Бесплатно

Нелинейные и частотные свойства радиореакторов помехоподавления для электротранспорта

Давидович М.В., Корнев И.А.

Статья научная

В работе на основе полученных интегральных соотношений, в том числе и интегральных уравнений, учитывающих влияние магнитных экранов из нелинейного магнетика на индуктивность многослойных катушек в зависимости от силы тока, получены частотные и нелинейные свойства индуктивностей радиореакторов помехоподавления электротранспорта. Исследовано их поведение в цепи при нестационарном воздействии.

Бесплатно

Неравновесное охлаждение и нагревание жидкого кристалла МББА при фазовом переходе первого рода в длинной кювете

Казакевич В.С., Клюкач И.Л., Мордовин Г.А.

Статья научная

Методом критической опалесценции исследован фазовый переход первого рода нематического жидкого кристалла МББА с примесью бензола при большой толщине кюветы. Опалесценция наблюдалась в двух критических точках перехода. По дифракции Фраунгофера определены поперечные пространственные параметры доменов. Предложена гипотеза о равенстве продольного параметра корреляции доменов длине кюветы.

Бесплатно

Несимметричная вибраторная антенна на основе фазокорректирующей диэлектрической линзы

Алиев Д.С., Иванов А.В., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Чесноков Е.С.

Статья научная

Проблема. Современные мобильные роботизированные комплексы все шире применяются в различных сферах деятельности человека. Все более жесткие требования предъявляются к ним по обеспечению высокой пропускной способности, широкополосности и надежности каналов передачи данных и управления при максимальной удаленности от пункта управления. И, что хотелось бы отметить отдельно, это требование по максимальному снижению себестоимости таких комплексов. Поэтому разработка технологичных, экономически целесообразных антенных систем, обеспечивающих повышение энергетического потенциала радиоканала на интервале роботизированный комплекс - пункт управления является одним из путей решения данной проблемы. Постановка задачи. Требуется разработать механически прочную, технологичную антенну, построенную на базе линзовых структур различной конфигурации из современных диэлектрических материалов, характеризующуюся уменьшенными массогабаритными характеристиками и себестоимостью, которая позволит повысить уровень излучаемой электромагнитной энергии в широкой полосе частот. Цель статьи. Представить разработанную модель несимметричной вибраторной антенны и результаты численного эксперимента. Результат. Конструкция антенны выполнена на металлизированной круглой подложке и представляет собой цилиндр из полистирола с воронкообразным отверстием, внутри которого расположено плечо несимметричного вибратора конической формы. Результаты расчетов показали, что в полосе частот, которая используется для организации прямых широкополосных каналов радиосвязи с роботизированными комплексами, коэффициент усиления изменяется в пределах 5,5-9 дБ, что превосходит по данному параметру часто применяемые штыревые антенны. Рассчитанный коэффициент стоячей волны подтверждает работоспособность разработанной модели антенны в широкой полосе частот. Импедансная характеристика и диаграмма Вольперта - Смита показали предварительный расчетный разброс входного сопротивления антенны от 30 до 95 Ом. Практическая значимость. Предложенная модель антенны обеспечивает технологичность, механическую прочность, низкую себестоимость. Полноазимутальный режим излучения и повышенный коэффициент усиления позволяют спрогнозировать возможность применения данной антенны в составе оборудования канала передачи данных и управления роботизированных комплексов типа беспилотных летательных аппаратов.

Бесплатно

Низкоразмерный резонатор для ближнеполевого СВЧ-микроскопа

Усанов Д.А., Горбатов С.С., Кваско В.Ю., Фадеев А.В.

Статья научная

Теоретически и экспериментально исследовано распределение поля в резонаторе типа «металлический штырь с зазором - короткозамыкающий поршень с выемкой», использующимся в качестве резонансной системы для ближнеполевого СВЧ-микроскопа. Данные по распределению поля позволяют разместить зонд СВЧ ближнеполевого микроскопа в области максимальной локализации поля.

Бесплатно

Новое направление в радиофизике: фрактально-скейлинговая или масштабно-инвариантная радиолокация

Потапов А.А.

Статья научная

Предложен новый вид и метод современной радиолокации, а именно, фрактально-скейлинговая или масштабно-инвариантная радиолокация. Это влечет за собой коренные изменения в самой структуре теоретической радиолокации, а также в ее математическом аппарате. В основе созданного автором впервые в России и в мире научного направления лежит концепция фрактальных радиосистем, топология выборки, глобальный фрактально-скейлинговый метод и фрактальная парадигма. Данными вопросами автор занимается ровно 35 лет. Полученные автором результаты крупной научной и практической значимости были опубликованы в четырех отчетных докладах Президиума Российской академии наук (2008, 2010, 2012, 2013 гг.) и в докладе Правительству Российской Федерации (2012 г.).

Бесплатно

Новые технологии текстурно-фрактального анализа многомерных радиолокационных изображений

Кузнецов В.А., Потапов А.А.

Статья научная

Обоснование. В настоящее время известно достаточно большое количество фрактальных признаков, каждый из которых характеризует скейлинговые, сингулярные, направленные и мультифрактальные свойства текстуры по отдельности. Поэтому для решения ряда задач тематической обработки одного и того же изображения целесообразным оказывается применение различных текстурно-фрактальных признаков, обладающих различной информативной и дифференцирующей способностью, что, с точки зрения как теории, так и практики цифровой обработки изображений не удовлетворяет требованиям эффективности решения широкого круга задач. Цель. Обоснование единого метода обработки многомерных данных от радиолокационных средств воздушно-космического мониторинга на основе фрактальных признаков, универсальных для различных пространств признаков многомерных и многопараметрических радиолокационных изображений воздушных и наземных целей, формируемых в условиях помех в интересах автоматизации процесса дешифрирования. Методы. Используемый в работе метод направленной морфологической мультифрактальной сигнатуры основан на итерационном морфологическом формировании «верхних» и «нижних» покрытий с помощью, соответственно, операций дилатации и эрозии поворачивающимся в дискретном диапазоне углов линейным структурирующим элементом, вычислении «объема» между исходным изображением и итерационными покрытиями, оценке площади поверхности, расчете обобщенной статистической суммы как функции распределения меры мультифрактального множества q-го порядка скейлингового момента на каждом анализируемом масштабе и формировании мультифрактальных сигнатур путем определения обобщенной статистической суммы между соседними масштабами анализа с итоговой коррекцией значений по преобладающему направлению текстуры. Результаты. Предложена концепция многомерных радиолокационных изображений с обоснованием максимально возможной размерности массива, формируемых с помощью радиолокационной станции с синтезированной апертуры данных. Метод позволяет одновременно оценивать практически все известные фрактальные параметры (за исключением лакунарности) с учетом анизотропии и формировать соответствующие им изображения с помощью единого научно-методического аппарата, за счет чего исключаются потери информации при раздельном вычислении всех признаков различными методами (способами, алгоритмами) и достигается синергетический эффект применения данного подхода. На основе предложенного метода разработаны технологии формирования универсального фрактального признака параметрических, многодиапазонных и поляриметрических радиолокационных изображений. Заключение. Такой подход, несмотря на существенные вычислительные затраты на реализацию предложенного метода, позволяет использовать универсальное множество фрактальных признаков для всего многообразия радиолокационных изображений независимо от их динамического диапазона и физической природы рассеяния электромагнитных волн в различных частотных диапазонах и поляризациях при сохранении высокой достоверности и информативности. Результаты текстурно-фрактальной обработки двумерных, многодиапазонных и поляриметрических радиолокационных изображений, формируемых радиолокационными станциями с синтезированной апертурой, показывают высокую достоверность и полноту извлекаемой информации.

Бесплатно

О взаимодействии бороуглеродных нанотруб с металлами

Борознин С.В., Запороцкова И.В., Поликарпова Н.П., Запороцков П.А.

Статья научная

В последнее время уделяется много внимания поиску новых материалов для нанотехнологий. В числе прочих активно исследуются нанотрубки, созданные из углерода, но с атомами замещения. Так, было установлено, что стабильные нанотубулярные структуры получаются при замещении атомов углерода атомами бора в соотношении 1:3. Однако до настоящего времени особенности механизмов взаимодействия данных нанотубулярных структур с различными веществами не были изучены в полном объеме. А это - основополагающее звено в цепи определения области применения нанотубуленов. Поскольку применение наноструктур в наноэлектронике предусматривает взаимодействие с металлами, именно этот механизм и выглядит наиболее актуальным и важным для изучения. В статье рассматривается влияние поверхностной металлизации бороуглеродных нанотрубок различных типов, различающихся способом упорядочения атомов углерода и бора поверхности нанотрубок, а также их внутреннего заполнения атомами щелочных металлов, на изменение типа проводимости тубуленов. Выявлены особенности механизмов проникновения атомов металлов в полость нанотрубки, и установлена энергия интеркалирования полученного композита. Изучено влияние металлической сверхрешетки на электронное строение бороуглеродных нанотрубок.

Бесплатно

О генераторах динамического хаоса на основе модифицированной модели Лоренца

Зайцев В.В., Карлов аР.В., Нураев Д.Б.

Статья научная

Представлена математическая модель автоколебательной системы - модифицированного генератора Лоренца, полученной путем преобразования стандартной системы Лоренца. Показано, что в модифицированном генераторе Лоренца реализуются режимы как регулярных, так и хаотических автоколебаний. Получена дискретная модель генератора с инерционной нелинейностью. Проведено исследование на устойчивость состояний равновесия системы. Представлены графики амплитудных спектров хаотических и регулярных автоколебаний.

Бесплатно

О генерации третьей гармоники автоколебаний в схемах Хартли и Мейснера

Зайцев В.В., Карлов А.В., Федюнин Э.Ю.

Статья научная

Для моделирования автоколебаний в генераторе с автотрансформаторной связью предложен численно-аналитический метод, базирующийся на представлении автоколебательной системы в виде совокупности осцилляторов основной частоты и ее гармоник. Ведущий осциллятор генерирует строго монохроматические автоколебания в дискретном времени и возбуждает вынужденные колебания осцилляторов высших гармоник. Основное внимание уделено генерации третьей гармоники в схемах с трансформаторной и автотрансформаторной связями. Показано, что предложенный метод моделирования позволяет давать сравнительные оценки амплитуд гармонических составляющих спектра автоколебаний.

Бесплатно

О дискретных моделях колебательных систем

Зайцев В.В., Карлов А.В., Шилин А.Н., Федюнин Э.Ю.

Статья научная

Предложен алгоритм численного интегрирования задачи Коши для уравнений движения нелинейных колебательных систем. Продемонстрирована трансформация конечно-разностных вычислительных алгоритмов в объекты нелинейной динамики в дискретном времени.

Бесплатно

О дискретных отображениях осциллятора Ван дер Поля

Зайцев В.В.

Статья научная

Предложены новые дискретные отображения классической автоколебательной системы - осциллятора Ван дер Поля. Отображения получены на основе сочетания методов параметрического синтеза и инвариантности импульсных характеристик динамических систем. Приведены примеры генерации регулярных и хаотических автоколебаний в дискретном времени.

Бесплатно

О краевых задачах электродинамики без калибровки Лоренца

Раевский С.Б., Седаков А.Ю., Титаренко А.А.

Статья научная

Рассматриваются возможности прямых вариационных методов без наложения на поля условия калибровки Лоренца. Предлагаются автономное разложение компонент электромагнитного поля и применение процедуры Галеркина непосредственно к уравнениям Максвелла.

Бесплатно

О некоторых интегралах от произведений цилиндрических функций

Бурдин В.А.

Статья научная

Для ряда решений задач многослойного волоконного световода, поле которого в каждом слое описывается суммой соответствующих функций Бесселя, представляют интерес интегралы от произведений этих функций. К сожалению, далеко не все из этих интегралов представлены в литературе в таблицах интегралов в явном виде. В предлагаемой работе предпринята попытка восполнить этот пробел.

Бесплатно