Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 539
Статья научная
Обоснование. Наличие возможности аналитического определения части параметров различных радиоустройств, оптимальных по критерию обеспечения заданных значений модулей и фаз передаточных функций на необходимом количестве частот, значительно уменьшает время численной оптимизации остальной части параметров по критерию формирования требуемых АЧХ и ФЧХ в полосе частот. До настоящего времени такие задачи решались в отношении радиоустройств только с одним каскадом типа «нелинейная часть согласующее устройство» или «согласующее устройство - нелинейная часть». В качестве согласующего устройства использовались реактивные, резистивные, комплексные или смешанные четырехполюсники. Решена также задача многокаскадных радиоустройств с реактивными четырехполюсниками. Изменение базиса для согласующих четырехполюсников и места включения нелинейной части приводит к изменению области физической реализуемости. Цель. Разработка алгоритмов параметрического синтеза радиоустройств с произвольным количеством одинаковых и неодинаковых каскадов типа «согласующий комплексный четырехполюсник - нелинейная часть» по критерию обеспечения заданных частотных характеристик. Нелинейные части представлены в виде нелинейного элемента и параллельной или последовательной по току или напряжению обратной связи. Методы. Теория четырехполюсников, матричная алгебра, метод декомпозиции, метод синтеза управляющих устройств СВЧ, численные методы оптимизации. Результаты. В интересах достижения указанной цели сформированы и решены системы алгебраических уравнений. Получены модели оптимальных четырехполюсников в виде математических выражений для определения взаимосвязей между элементами их классической матрицы передачи и для отыскания зависимостей сопротивлений двухполюсников от частоты. Показано, что при определенных соотношениях между количеством одинаковых каскадов и значениями сопротивлений источника сигнала и нагрузки однокаскадного радиоустройства частотные характеристики однокаскадного и многокаскадного радиоустройств оказываются идентичными или подобными. Такие схемы названы эквивалентными. Использование неодинаковых каскадов приводит к значительному увеличению рабочей полосы частот. Заключение. Сравнительный анализ теоретических результатов (АЧХ и ФЧХ радиоустройств, значения параметров), полученных путем математического моделирования в системе MathCad, и экспериментальных результатов, полученных путем схемотехнического моделирования в системах OrCad и MicroCap, показывает их удовлетворительное совпадение.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Наличие возможности аналитического определения части параметров различных радиоустройств, оптимальных по критерию обеспечения заданных значений модулей и фаз передаточных функций на необходимом количестве частот, значительно уменьшает время численной оптимизации остальной части параметров по критерию формирования требуемых АЧХ и ФЧХ в полосе частот. До настоящего времени такие задачи решались в отношении радиоустройств только с одним каскадом типа «нелинейная часть - согласующее устройство» или «согласующее устройство - нелинейная часть». В качестве согласующего устройства использовались реактивные, резистивные, комплексные или смешанные четырехполюсники. Решена также задача многокаскадных радиоустройств с реактивными четырехполюсниками. Изменение базиса для согласующих четырехполюсников и места включения нелинейной части приводит к изменению области физической реализуемости. Цель. Разработка алгоритмов параметрического синтеза радиоустройств с произвольным количеством одинаковых и неодинаковых каскадов типа «нелинейная часть - согласующий комплексный четырехполюсник» по критерию обеспечения заданных частотных характеристик. Нелинейные части представлены в виде нелинейного элемента и параллельной или последовательной по току или напряжению обратной связи. Методы. Теория четырехполюсников, матричная алгебра, метод декомпозиции, метод синтеза управляющих устройств СВЧ, численные методы оптимизации. Результаты. В интересах достижения указанной цели сформированы и решены системы алгебраических уравнений. Получены модели оптимальных четырехполюсников в виде математических выражений для определения взаимосвязей между элементами их классической матрицы передачи и для отыскания зависимостей сопротивлений двухполюсников от частоты. Показано, что при определенных соотношениях между количеством одинаковых каскадов и значениями сопротивлений источника сигнала и нагрузки однокаскадного радиоустройства частотные характеристики однокаскадного и многокаскадного радиоустройств оказываются идентичными или подобными. Такие схемы названы эквивалентными. Использование неодинаковых каскадов приводит к значительному увеличению рабочей полосы частот. Заключение. Сравнительный анализ теоретических результатов (АЧХ и ФЧХ радиоустройств, значения параметров), полученных путем математического моделирования в системе MathCad, и экспериментальных результатов, полученных путем схемотехнического моделирования в системах OrCad и MicroCap, показывает их удовлетворительное совпадение.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Наличие возможности аналитического определения части параметров различных радиоустройств, оптимальных по критерию обеспечения заданных значений модулей и фаз передаточных функций на необходимом количестве частот, значительно уменьшает время численной оптимизации остальной части параметров по критерию формирования требуемых АЧХ и ФЧХ в полосе частот. До настоящего времени такие задачи решались в отношении радиоустройств только с одним каскадом типа «нелинейная часть - согласующее устройство» или «согласующее устройство - нелинейная часть». В качестве согласующего устройства использовались реактивные, резистивные, комплексные или смешанные четырехполюсники. Решена также задача многокаскадных радиоустройств с реактивными четырехполюсниками. Изменение базиса для согласующих четырехполюсников и места включения нелинейной части приводит к изменению области физической реализуемости.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Наличие возможности аналитического определения части параметров различных радиоустройств, оптимальных по критерию обеспечения заданных значений модулей и фаз передаточных функций на необходимом количестве частот, значительно уменьшает время численной оптимизации остальной части параметров по критерию формирования требуемых АЧХ и ФЧХ в полосе частот. До настоящего времени такие задачи решались в отношении радиоустройств только с одним каскадом типа «нелинейная часть - согласующее устройство» или «согласующее устройство - нелинейная часть». В качестве согласующего устройства использовались реактивные, резистивные, комплексные или смешанные четырехполюсники. Решена также задача многокаскадных радиоустройств с реактивными четырехполюсниками. Изменение базиса для согласующих четырехполюсников и места включения нелинейной части приводит к изменению области физической реализуемости.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Наличие возможности аналитического определения части параметров различных радиоустройств, оптимальных по критерию обеспечения заданных значений модулей и фаз передаточных функций на необходимом количестве частот, значительно уменьшает время численной оптимизации остальной части параметров по критерию формирования требуемых АЧХ и ФЧХ в полосе частот. До настоящего времени такие задачи решались в отношении радиоустройств только с одним каскадом типа «нелинейная часть - согласующее устройство» или «согласующее устройство - нелинейная часть». В качестве согласующего устройства использовались реактивные, резистивные, комплексные или смешанные четырехполюсники. Решена также задача многокаскадных радиоустройств с реактивными четырехполюсниками. Изменение базиса для согласующих четырехполюсников и места включения нелинейной части приводит к изменению области физической реализуемости.
Бесплатно
Статья научная
На основе критерия пробоя и уравнения непрерывности электронов в воздухе автором определены амплитудные и энергетические параметры электрической прочности воздуха в поверхностной антенне мощного сверхвысокочастотного релятивистского генератора при излучении импульсов с трапецеидальной огибающей. В качестве граничных случаев трапецеидальной огибающей рассматривались треугольная и прямоугольная огибающие. Установлена зависимость параметров электрической прочности от формы огибающей. Проведен расчет зависимостей пробойного поля и предельно допустимой энергии в плоской апертуре от длительности импульса в диапазоне реализуемых длительностей мощных релятивистских сверхвысокочастотных генераторов. При одинаковой длительности наибольшее пробойное поле выявлено у импульса с треугольной огибающей, а наименьшее - у импульса с прямоугольной огибающей. При этом импульс с треугольной огибающей имеет наименьшую предельно допустимую энергию, а прямоугольный - наибольшую. Определены закономерности, связывающие предельно допустимую энергию и пробойное поле для рассматриваемых импульсов. При одинаковой предельно допустимой пиковой амплитуде наибольшую энергию имеет импульс с треугольной огибающей, а наименьшую - импульс с прямоугольной огибающей.
Бесплатно
Пассивные полосовые фильтры для современных систем связи СВЧ-диапазона
Статья научная
Обоснование. Полосовые фильтры являются неотъемлемой составной частью любых радиотехнических систем и современных систем связи. Исследование и разработка новых пассивных компонентов обусловлены возрастающей потребностью в таких элементах для модернизации и создания новых современных систем связи.
Бесплатно
Передача цвета и его точное воспроизведение на экране телевизионного приемника
Статья научная
Показано, что цвета, координаты цветности которых находятся внутри треугольника цветового охвата телевизионного экрана, возможно воспроизвести колориметрически точно, т. е. без цветовых искажений. Предложен способ реализации телевизионной системы с колориметрически точным воспроизведением цветности изображения.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе мы исследовали динамику атомного перепутывания в квантовой системе, состоящей из двух идентичных двухуровневых атомов (кубитов), резонансно взаимодействующих посредством вырожденных двухфотонных переходов с модой теплового поля резонатора без потерь, при наличии штарковского сдвига энергетических уровней. Получено аналитическое выражение для параметра перепутывания атомов (отрицательности) для сепарабельных и перепутанных начальных состояний атомов. Рассмотрено влияние штарковского сдвига на степень атом-атомного перепутывания. Установлено, что штарковский сдвиг приводит к существенному увеличению степени перепутывания атомов в случае сепарабельных начальных состояний атомов и стабилизации атомного перепутывания в случае перепутанных начальных состояний атомов.
Бесплатно
Перепутывание атомов, индуцированное тепловым шумом при наличии начальной атомной когерентности
Статья научная
В настоящей статье автор исследовал динамику перепутывания двух дипольно связанных естественных или искусственных двухуровневых атомов (кубитов), нерезонансно взаимодействующих с интенсивным одномодовым тепловым полем резонатора. Найдено точное решение квантового уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности системы «два атома + мода поля» для когерентного начального состояния атомов в представлении «одетых состояний». Полная матрица плотности системы использована для вычисления двухатомной редуцированной матрицы плотности и вычисления количественного критерия перепутывания двухуровневых атомов - отрицательности. Результаты компьютерного моделирования временной зависимости отрицательности показали, что в случае модели с нерезонансным взаимодействием наличие начальной атомной когерентности приводит к существенному уменьшению максимальной степени перепутывания атомов, в отличие от модели с резонансным взаимодействием атомов и поля. Для резонансной модели, напротив, включение начальной атомной когерентности приводит к существенному увеличению степени перепутывания атомов.
Бесплатно
Перепутывание атомов, последовательно пролетающих резонатор с тепловым полем
Статья научная
В настоящей работе нами рассмотрена динамика перепутывания двух атомов, последовательно пролетающих резонатор одноатомного мазера с конечной температурой. Исследовано влияние начальной атомной когерентности и интенсивности теплового поля резонатора на степень перепутывания атомов. Показано, что для любых начальных состояний атомов их взаимодействие с тепловым полем резонатора приводит к перепутыванию в случае малых интенсивностей поля. При этом наведение начальной атомной когерентности ведет к уменьшению степени перепутывания атомов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе нами рассмотрено влияние начальной атомной когерентности на динамику перепутывания двух кубитов, один из которых находится в идеальном резонаторе и взаимодействует с модой теплового квантового электромагнитного поля, а второй вне резонатора. Показано, что атомная когерентность в такой модели может быть использована для эффективного контроля за степенью перепутанности кубитов.
Бесплатно
Перепутывание в многофотонной модели Тависа - Каммингса, индуцированное тепловым шумом
Статья научная
В настоящей работе нами исследована динамика перепутывания двух естественных или искусственных двухуровневых атомов, взаимодействующих посредством многофотонных переходов с тепловым полем идеального микроволнового резонатора. На основе точного решения рассматриваемой модели найден параметра атом-атомного перепутывания для различных начальных сепарабельных и перепутанных состояний атомов. Показано, что взаимодействие атомов с тепловым полем резонатора посредством многофотонных переходов может индуцировать перепутывание атомов для всех состояний, кроме такого, в котором оба атома возбуждены. Установлено также, что максимальная степень перепутывания атомов возрастает с увеличением мультиплетности атомных переходов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе исследована динамика двух идентичных сверхпроводящих кубитов, взаимодействующих с модой квантового электромагнитного поля микроволнового копланарного резонатора со средой Керра, при наличии эффективного диполь-дипольного взаимодействия кубитов. Нами найдено точное решение квантового уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности рассматриваемой системы для фоковского и теплового хаотического начального состояния поля резонатора. Точное решение для полной матрицы плотности было использовано для определения редуцированной матрицы плотности кубитов и вычисления параметра перепутывания кубитов - согласованности. Компьютерное моделирование временной зависимости позволило установить, что при определенных начальных состояниях кубитов их перепутывание может быть существенно увеличено при наличии керровской среды в резонаторе и прямого диполь-дипольного взаимодействия.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена система, состоящая из двух идентичных искусственных атомов (кубитов), резонансно взаимодействующих с модой квантового поля идеального микроволнового резонатора при наличии керровской нелинейности. Для рассматриваемой модели получено точное решение квантового уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности системы «два кубита + мода поля резонатора». Для решения квантового уравнения эволюции использовано представление «одетых» состояний, то есть собственных функций гамильтониана. Найден полный набор «одетых» состояний рассматриваемой модели. С его помощью первоначально найдено решение уравнения эволюции для когерентных начальных состояний кубитов и фоковских состояний поля, то есть состояний с определенным числом фотонов в резонаторной моде. Затем проведено обобщение указанного решения на случай теплового состояния поля резонатора. Усредняя полную матрицу плотности по переменным поля резонатора, мы нашли редуцированную матрицу плотности двух кубитов. Двухкубитная матрица плотности использована для вычисления параметра перепутывания кубитов в аналитическом виде. В качестве количественного критерия перепутывания кубитов выбрана согласованность. Ввиду особой громоздкости полученного выражения для согласованности проведено численное моделирование временной зависимости согласованности кубитов для различных параметров модели и начальных состояний кубитов. Наиболее интересным представляется результат, заключающийся в том, что учет начальной когерентности кубитов в модели с керровской нелинейностью приводит к существенному увеличению максимальной степени перепутывания кубитов, индуцированного тепловым полем, даже в случае больших интенсивностей поля резонатора.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе мы исследовали динамику атомного перепутывания в квантовой системе, состоящей из двух дипольно-связанных идентичных двухуровневых атомов, один из которых нерезонансно взаимодействует с модой теплового поля идеального резонатора, а второй находится вне этого резонатора. Получено аналитическое выражение для параметра перепутывания атомов (отрицательности) для сепарабельного начального состояния атомов. Рассмотрено влияние расстройки частот атома и поля и прямого диполь-дипольного взаимодействия на атом-атомное перепутывание. Установлено, что расстройка может привести к существенному увеличению степени перепутывания атомов в присутствии диполь-дипольного взаимодействия. Мы также показали, что расстройка и диполь-дипольное взаимодействие являются эффективным механизмами контроля и управления перепутыванием атомов.
Бесплатно
Перепутывание сверхпроводящих зарядовых кубитов при наличии среды Керра
Статья научная
Обоснование. Необходимость реализации контролируемой связи между кубитами, являющимися логическими элементами квантовых устройств, таких как квантовые компьютеры и квантовые сети, требует наряду с использованием традиционных методов разработки новых, более эффективных способов организации взаимодействия кубитов с микроволновыми полями резонаторов, используемых для генерации и управления перепутыванием кубитов. В качестве одного из таких методов предложен метод, основанный на воздействии частотно-регулируемых радиочастотных сигналов на сверхпроводящий джозефсоновские кубит, соединенный большим джозефсоновским переходом со свободным кубитом.
Бесплатно
Перспективные направления в области создания детекторов гравитационных волн
Статья научная
В работе рассмотрены основные принципы детектирования гравитационных волн. Действующие детекторы гравитационной волны представляют собой модернизированный интерферометр Майкельсона - LIGO-детектор. Одна из технических задач LIGO-детектора - это подавление вибраций в системе и обеспечение высокой статичности отражающих зеркал. Предложено исследовать особенности LIGO-детектора с подвижными зеркалами. Разработано программное обеспечение LIGO-RM, моделирующее работу LIGO-детектора и позволяющее исследовать его параметры и возможности. Основной задачей моделирования является исследование сигнала детектора гравитационных волн с осциллирующими зеркалами. В программе имеется графический интерфейс, позволяющий интерактивно управлять характером движения отражающих зеркал и наблюдать изменения сигнала детектора. LIGO-RM моделирует наличие гравитационной волны заданного типа и позволяет наблюдать ее влияние на результат работы интерферометра LIGO в интерактивном виде и в виде численного результата. Выполнен ряд численных экспериментов, и показаны сигналы детектора при наличии и отсутствии колебаний зеркал. Обсуждаются результаты расчетов и возможность регистрации гравитационных волн с помощью LIGO-детектора с подвижными зеркалами.
Бесплатно
Статья научная
В статье освещены преимущества и примеры использования оборудования пакетной радиосвязи миллиметрового диапазона для операторов связи. Указаны особенности распространения радиоволн миллиметрового диапазона в атмосфере. Проведен анализ мировых и российских производителей оборудования пакетной радиосвязи миллиметрового диапазона. Отмечены их основные достоинства и недостатки. В статье высказываются некоторые рекомендации по использованию представленных в анализе моделей оборудования. Описаны перспективы развития оборудования пакетной радиосвязи миллиметрового диапазона.
Бесплатно
Перспективы использования метаматериалов в антеннах нового поколения
Статья научная
В статье приведен обзор существующих исследований по возможностям применения метаматериалов в антенной технике, а также ряд новых исследований авторов. Обоснована перспективность применения метаматериалов в конструкции антенных систем для совершенствования их электрических и массо-габаритных характеристик.
Бесплатно
