Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 639
Нелинейная генетика. Инбридинг и генетический груз
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
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
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
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
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
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
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
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
Статья научная
Обоснование. Современные радиолокационные станции с синтезированием апертуры позволяют формировать радиолокационные изображения высокого качества: с разрешением, сопоставимым с оптическими изображениями, и широким динамическим диапазоном. С другой стороны, известные мероприятия по снижению радиолокационной заметности с помощью пассивных и активных средств противодействия обеспечивают существенное снижение контраста изображения или отношения объект – фон (сигнал – шум). Текстурно-фрактальная обработка в таком случае позволяет достичь высокой эффективности тематической обработки. Однако сравнительная оценка качества малоконтрастных изображений и результатов их текстурно-фрактальной обработки по вышеуказанным энергетическим (яркостным) показателям становится необъективной. Цель. Введение в научный обиход нового термина «текстурный контраст» («фрактальный контраст») в качестве показателя эффективности текстурно-фрактальной обработки радиолокационных изображений в интересах их тематического дешифрирования. Методы. При обосновании текстурного (фрактального) контраста используются методы фрактального анализа и цифровой обработки изображений. В частности, за основу исследования взят универсальный метод измерения направленной морфологической мультифрактальной сигнатуры. Результаты. Предложено, обосновано и введено в научный обиход определение текстурного (фрактального) контраста как отношение фрактальных показателей и признаков во всем их многообразии. Показаны существенные отличия в объективности сравнительной оценки эффективности сегментации, обнаружения и распознавания объектов по энергетическим и текстурно-фрактальным показателям. Исследована взаимосвязь этих показателей. Заключение. При дешифрировании радиолокационных изображений, полученных в условиях маскировки или воздействия преднамеренных помех, с помощью различных методов цифровой обработки изображений возникает несогласованность сравнительных результатов по энергетическим и текстурным показателям. В таком случае целесообразно использовать текстурный или фрактальный контраст вместо отношения сигнал – шум или объект – фон.
Бесплатно
О взаимодействии бороуглеродных нанотруб с металлами
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
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
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
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
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
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
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
Статья научная
Предложена модель кремниевого МДП-транзистора, предназначенного для работы в импульсном режиме вплоть до T = 550 К. Основная особенность модели заключается в аномально высоком уровне легирования области стока. Выполнена оценка скорости деградации рабочих параметров прибора. Показано, что время работоспособности прибора при длине канала L ~ 600 нм и глубине его расположения под рабочей поверхностью x_10 ≥ 500 нм составляет не менее 1,5 лет. Расчеты времен деградации выполненные для T = (600-700) К могут быть полезны при проектировании высокотемпературных приборов на базе широкозонных полупроводников.
Бесплатно
О применении барицентрического метода в численном решении внутренней задачи электродинамики
Статья научная
В статье рассмотрены основные особенности применения барицентрического метода в численном решении внутренней задачи электродинамики с выделением ограничений метода и его основных этапов. Изложены методы нахождения гармонических барицентрических координат для односвязной однородной области анализа с кусочно-линейной границей. С использованием гармонических барицентрических координат определены соотношения по заданию аппроксимирующих неизвестный скалярный или векторный потенциал в области анализа функций. С целью обеспечения наглядности и определения предпочтительности применения барицентрического метода представлен алгоритм решения внутренней задачи электродинамики зеркальной антенны, включающей один источник электромагнитного поля (облучатель) и рефлектор. Приведены примеры численного расчета плотности тока на поверхности рефлектора барицентрическим методом в зависимости от порядка аппроксимации. Выделены достоинства и недостатки барицентрического метода.
Бесплатно
О причине конфайнмента кварков в поле Янга - Миллса
Статья научная
На основе аналитического решения уравнений поля Янга - Миллса при некоторых приближениях получено доказательство неизбежного существования конфайнмента кварков. Показано, что в результате нелинейного взаимодействия составляющих поля, на пути возможного вылета кварка из адрона формируется конфигурация поля в виде потенциального барьера. Обсуждены физические следствия обратной пропорциональности компонент тензор-потенциала поля от константы сильного взаимодействия.
Бесплатно
О пропускной способности модемов OFDM в радиоканалах с замираниями сигнала
Статья научная
В статье проводится анализ пропускной способности модемов OFDM в радиоканалах с замираниями сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн от передатчика к приемнику. Показано, что скорость растет с увеличением числа поднесущих модемов OFDM, равных числу точек обработки процессора БПФ, с увеличением числа позиций модуляции сигнала каждой поднесущей модема и с уменьшением длительности замираний сигнала. При этом время обработки процессором БПФ всей совокупности точек, равных числу поднесущих в модемах OFDM, должно быть меньше длительности символа на каждой поднесущей модема.
Бесплатно
