Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 639
Статья научная
Рассмотрено сингулярное интегральное уравнение тонкого трубчатого вибратора. Исследована зависимость собственных значений интегрального оператора сингулярного интегрального уравнения от частоты и геометрических размеров вибратора с определением их асимптотического поведения при малых длинах и малых радиусах вибратора. Показано, что данные зависимости допускают простую полиномиальную аппроксимацию, а для собственных функций интегрального оператора целесообразна аппроксимация гармоническими функциями. Полученные результаты могут послужить основой при построении приближенных решений внутренней задачи для тонкого трубчатого вибратора.
Бесплатно
О частотных характеристиках цифрового генератора на основе ДВ-осциллятора Ван-дер-Поля
Статья научная
В статье рассмотрена программная модель генератора псевдослучайных бинарных последовательностей, построенная на основе дискретно временного осциллятора Ван-дер-Поля в режиме динамического хаоса. Для нее исследованы способы достижения наилучших частотных характеристик, а также максимальной скорости генерации последовательности. Для оценки криптографической стойкости получаемых бинарных последовательностей используется набор статистических тестов NIST.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается возможность за счет использования «окон прозрачности» увеличения скорости передачи информации в радиотехнических системах передачи информации, использующих многопозиционные фазоманипулированные сигналы с n дискретными состояниями, которые функционируют при межсимвольных искажениях, вызванных со стороны линейных избирательных систем радиотракта. Произведена оценка стабильности «окон прозрачности» при наличии дестабилизирующих факторов (расстройки по частоте и погрешностей измерения фазы). Представлены рекомендации по использованию «окон прозрачности».
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. В настоящее время интегродифференцирование дробного порядка применяют в многочисленных исследованиях различных областях естествознания, таких как термодинамика, радиофизика, биофизика, биология, аэродинамика, теории вязкоупругости и электрических цепей и т. д. Наряду с практическими задачами развиваются и фундаментальные методы в теории дробно-дифференциальных уравнений и их приложений, и появляются новые определения дробных производных. Одно из новых определений дробной производной было введено относительно недавно М. Капуто и М. Фабрицио. В новом определении производной отсутствует сингулярность в ядре, в результате чего, по мнению авторов, она может эффективно описывать эффект памяти, а также способна отображать материальные неоднородности и структуры в различных случаях, которые физически символизируются различием или вариацией среднего. Целью работы является разработка численных алгоритмов решения задачи типа Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений с производными дробного порядка Капуто – Фабрицио и вычислительные эксперименты по анализу численных решений. Методы. Использован математический аппарат дробных производных и интегралов. Применен численный метод решения задачи типа Коши для системы дифференциальных уравнений с дробной производной Капуто – Фабрицио. Результаты. Разработаны численные алгоритмы решения задачи типа Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений с производными дробного порядка Капуто – Фабрицио. На основе разностной аппроксимации второго порядка точности построен численный метод решения задачи типа Коши для системы дифференциальных уравнений с дробной производной Капуто – Фабрицио и доказана теорема о сходимости численного метода. Проведены вычислительные эксперименты по анализу численного решения. Заключение. Построен численный алгоритм решения задачи типа Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений с производными дробного порядка Капуто – Фабрицио, и получены условия сходимости численного метода. Работа алгоритма проверена на тестовой задаче. Показано, что погрешность совпадает с точностью метода. В качестве нелинейной динамической системы с хаотической динамикой исследовали дробный осциллятор Лоренца, обладающий эффектом памяти, через производную дробного порядка Капуто – Фабрицио. На основе алгоритма численного решения задачи Коши для дифференциального уравнения с дробной производной Капуто – Фабрицио разработана программа на языке Python. Построены фазовые траектории при различных значениях параметров системы. Установлены топологические изменения в фазовой плоскости при переходе к дробным производным.
Бесплатно
Об особенностях азимутальных колебаний в экранированном диэлектрическом резонаторе
Статья научная
Рассмотрены особенности собственных азимутальных колебаний в экранированном лейкосапфировом резонаторе. Исследована зависимость характеристик колебаний от параметров колебательной системы. Детально описан эффект преобразования высокодобротных колебаний в низкодобротные при изменении соотношений геометрических размеров экрана и диэлектрического резонатора. Даны рекомендации по практической реализации рассмотренной конструкции резонатора.
Бесплатно
Об особенностях диаграммы направленности симметричных щелевых антенн в микроволновом диапазоне
Статья научная
Изучались особенности диаграмм направленности антенн на основе плоских симметричных щелевых линий постоянной ширины на частоте 10 ГГц в плоскостях Е и Н при изменении их длины и ширины. Сравнительный анализ результатов математического моделирования и результатов эксперимента показал, что при увеличении ширины щели в пределах 0,5lambda0-1,5lambda0 (1,5-4,5 см), ширина главного лепестка диаграммы направленности по уровню половинной мощности в плоскости Е сужалась, что является ожидаемым, в то время, как в плоскости Н она оставалась практически неизменной.
Бесплатно
Облучающая система следящей приемо-передающей двухзеркальной антенны C/K-диапазонов
Статья научная
Обоснование. Необходимость создания станций космической связи, базирующихся на подвижных носителях, например на кораблях, требует использования облучающих систем многодиапазонных двухзеркальных антенн, обеспечивающих совмещение не только каналов приема и передачи ВЧ-сигналов, но и пеленгационных каналов для построения моноимпульсной системы слежения.
Бесплатно
Обобщение задачи Фурье о температурных волнах в полупространстве
Статья научная
Методом комплексных амплитуд решена задача об асимптотических колебаниях температуры и влагосодержания в полупространстве, граница которого обдувается воздушным потоком с изменяющейся по гармоническому закону температурой. Наполняющий полупространство материал состоит из твердой основы (капиллярно-пористое тело) и воды. Известное в литературе решение Фурье для температурных колебаний в полупространстве при отсутствии влаги и при граничных условиях теплообмена первого рода обобщено на случай влажного материала при граничных условиях Ньютона для температуры и Дальтона для влагосодержания. Результаты работы могут быть использованы в геокриологии для моделирования сезонных изменений теплофизического состояния мерзлых пород и грунтов, в теории строительных конструкций для изучения теплового режима внутренних помещений при колебаниях температуры окружающей среды, в теории сушки электромагнитным излучением для исследования процессов тепломассопереноса в осциллирующих режимах.
Бесплатно
Обоснование концепции системы связи диапазона средних волн в подземных квазиодномерных сооружениях
Статья научная
Обоснование. Современное развитие горнодобывающей промышленности характеризуется поиском новых технологий добычи, повышением сложности, глубины, масштабов выработок и опасности работы, что приводит к поиску подходов в построении информационно-коммуникационных систем с повышенным функционалом, а именно - с возможностью объединения в единую систему средств автоматизации горных работ, датчиков, проходческого оборудования, аппаратуры связи, навигации, управления, аппаратуры, работающей в аварийной обстановке. Поскольку большинство подземных объектов можно считать квазиодномерными (шахты, рудники, метро, коллекторы), для организации передачи данных в них могут эффективно использоваться проложенные вдоль туннелей линии передачи. Цель. Рассмотреть физическую сторону работы информационно-коммуникационной системы в диапазонах средних и коротких волн. Методы. Зависимость напряженности поля в туннеле с однопроводной и двухпроводной линиями, проложенными в туннеле, получены с помощью электродинамического моделирования методом конечных элементов. Результаты. Приведены значения затухания в выработках с различными параметрами среды и зависимости затухания, полученные экспериментально в угольной шахте. В среднем затухание сигнала составляет 15 дБ на 1 км. Заключение. Цифровая средневолновая система на основе двухпроводных линий имеет существенные преимущества при развертывании перед системами УКВ-связи. Она может быть использована в качестве базовой, а при необходимости - дополнена УКВ-технологиями (Bluetooth, Wi-Fi), например для работы персонала с использованием взрывозащищенного смартфона и в тех областях, где требуется повышенная пропускная способность, в местах активного ведения горных работ в шахтах и концентрации технологического оборудования и персонала.
Бесплатно
Операция перестановки и ее применение для исследования радиотехнических устройств и систем
Статья научная
В статье рассмотрен метод перестановки, который позволяет значительно упростить анализ процессов, происходящих в различных цепях, элементах и блоках, входящих в состав радиотехнических устройств и систем. В статье приведены условия и ограничения метода перестановки, а также описан пример применения этого метода для исследования цифрового амплитудного детектора.
Бесплатно
Описание цифровых систем различными схемами построения
Статья научная
В статье рассматриваются способы описания цифровых систем различными схемами, приводится сравнительная характеристика этих схем, указываются достоинства и недостатки разных схем. Описанные в статье четыре схемы построения цифровых систем являются эквивалентными, т. к. при одном и том же входном сигнале выходной сигнал для всех схем будет одинаковым, хотя внутри этих схем будут циркулировать разные сигналы. При выборе между прямой и канонической схемами предпочтение следует отдать канонической, так как в ней требуется в 2 раза меньше регистров памяти. Для построения адаптивных цифровых систем предпочтение следует отдавать схемам в пространстве состояний, т. к. в них проще осуществляется регулировка параметров цифровой системы. При выборе между последовательной и параллельной схемами предпочтение следует отдавать параллельной схеме, если коэффициенты в ней являются действительными. При комплексных коэффициентах реализация параллельной схемы усложняется, поэтому в этом случае следует выбирать последовательную схему в пространстве состояний, в ней все коэффициенты действительные.
Бесплатно
Определение влияния помех на изображения разных цветов посредством ПО
Статья научная
В данной работе производится исследование влияния помехи на изображения различных цветов и определение разницы в уровне этих влияний. Получены значения, характеризующие отношение сигнала к шуму в децибелах. Произведено сравнение значений, полученных в результате моделирования, со значениями математических расчетов. В результатах работы представлены подученные опытным путем данные. Благодаря использованию ПО, уникальной структуры, которой удалось добиться в результате собственного его написания, был проведен ряд моделирований и получено несколько групп значений. Компьютерную колориметрию по праву можно назвать цифровой колориметрией. Эта статья рассчитана для студентов старших курсов вузов, аспирантов и специалистов, работающих в области цветовоспроизведения, обработки изображений, цветовых измерений и других областях, связанных с цветовосприятием.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрена методика прогнозных моделей интегральных микросхем серии 564 на основе методов теории распознавания образов. Для построения моделей были использованы методы регрессионных моделей и дискриминантных функций. Проведено исследование полученных прогнозных моделей. Определены оптимальные значения порога дискриминантной и регрессионной функций. Оценены значения вероятности ошибочных решений, а также рисков потребителя и изготовителя.
Бесплатно
Определение параметров кристаллической решетки на основе быстрого преобразования Фурье
Статья научная
В данной работе показано, что изображение, формируемое в результате прохождения когерентного излучения через кристалл, обладает определенными характерными особенностями. При повороте кристалла по отношению к оси распространения исследуемого пучка на выходе было обнаружено образование распределения интенсивности сложной структуры, связанное с преобразованием «плоского изображения» в «объемное». Кристаллические пластины могут быть применены для формирования распределения непрерывного «плоского» светового поля в реализации реальной 3D-сцены, что может обеспечить трехмерное изображение на телевизионном экране, а также на экране монитора компьютера. Также это можно использовать в рекламных щитах. Полученное таким образом трехмерное изображение можно наблюдать непосредственно глазами человека (без использования специальных очков. Таким образом повышается информационная емкость изображения на экране, а восприятие картины приближается к реальным условиям.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Классическая схема энергетического детектора широко используема в составе систем зондирования спектра. Простота реализации энергетического детектора и требуемый минимум априорных данных – главные его достоинства. Развитием этих схем, не требующих усложнения алгоритма работы или дополнительных данных, является «улучшенный» энергетический детектор, сближающий его по характеристикам с когерентными видами детекторов, активно рассматриваемых в последнее десятилетие. Цель. В статье исследуется проблема определения важнейшего параметра – порога детектирования (обнаружения) лицензированного пользователя по критерию минимума суммарной вероятности ошибок 1-го и 2-го рода, легко обобщаемого на критерий минимума среднего риска, более подходящего во многих практических случаях обнаружения ситуаций занятости спектра для когнитивных пользователей. Оптимизация порога рассматривается на примере известного и хорошо изученного канала с релеевскими замираниями. Методы. Значение порога определяется на основе решения дифференциального уравнения для суммы вероятностей ошибок. Результаты. Полученное решение в форме нормированного порога является функцией одной переменной: среднего отношения сигнал/шум. Заключение. Результаты позволяют соотнести характеристики усовершенствованного детектора энергии с характеристиками классического энергетического детектора, а также детектора CFAR, удовлетворяющего заданным техническим требованиям по уровню ложной тревоги. А также подтверждают важность для любого типа энергетического детектора показателей качества оценки мощности шума в канале, таких как интервал возможных значений этой мощности и диапазон достоверных результатов зондирования.
Бесплатно
Статья научная
Абсолютное большинство направляющих структур описывается [1-3] несамосопряженными электродинамическими операторами, под которыми понимается совокупность дифференциального уравнения и системы граничных условий. В [1-5] сформулированы условия несамосопряженности электродинамических операторов в приложении к методу разделения переменных. Указанным операторам можно поставить в соответствии с [5-6] интегральные уравнения. Краевым задачам для цилиндрических направляющих структур ставятся в соответствие интегральные уравнения Вольтерра, с использованием асимптотических решений которых проводится априорное определение спектров решений краевых задач для двухслойных открытых и экранированных волноводов.
Бесплатно
Определение цвета многоцветного объекта, имеющего относительно большие габариты
Статья научная
Использование стандартных приборов (колориметров) при измерении координат цвета и цветности многоцветных объектов, имеющих относительно большие габариты, практически невозможно. Это связано с тем, что обычные колориметры, неважно, какой метод в них реализован, созданы для определения цвета определенной точки измеряемого объекта. В данной статье рассматривается метод определения цвета многоцветного и сравнительно большого размера объекта, например автомобиля, цветной фотографии, художественной картины и др. Назовем данный метод компьютерной колориметрией. Практическое решение данного метода можно использовать в таких областях народного хозяйства, как, например, перекраска автомобиля после повреждения неких участков кузова с повреждением лакокрасочного покрытия, автоматический контроль и видеонаблюдение участков лесных массивов и торфяных угодий для обнаружения пожаров, экспертиза подлинности документов и художественных произведений искусства и др.
Бесплатно
Определение цветовых различий между двумя цветами
Статья научная
В данной статье рассматриваются вопросы расчетов цветовых различий двух заданных цветов в существующих колориметрических системах МКО, а также полученных цветовых различий с помощью специальных формул JРС-79, разработанной формулы Комитетом по колориметрии Королевского общества красильщиков и колористов на основе JРС-79, а также и формулой цветового различия, рекомендованная в 1994 г. МКО. В свое время автором была предложена строго равноконтрастная цветовая система, но в этой системе предполагается достаточно сложный математический аппарат, основанный на тензорном исчислении. Поэтому в этой статье предлагается простая методика расчета цветовых различий, использующая достаточно простой математический аппарат. В статье приведены результаты расчетов цветовых различий между конкретных двумя цветами. Для чего, в процессе подготовки статьи была специально написана компьютерная программа, позволяющая проводить эти расчеты.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Многочисленными исследованиями установлено, что шероховатость микрорельефа рабочей поверхности различных деталей машин и механизмов во многом определяет их эксплуатационную надёжность и долговечность. В связи с этим исследование и разработка бесконтактных методов для оперативной оценки характеристик микрорельефа является актуальной задачей в настоящее время. Цель. Целью работы является исследование и разработка оптико-электронного метода, алгоритмов и программного обеспечения обработки растровых изображений исследуемых микрорельефов, полученных малогабаритными видеокамерами, для оперативной оценки их шероховатости непосредственно в ходе технодолического процесса. Методы. Метод основан на компьютерной обработке изображений исследуемых микрорельефов, в результате которой определяются параметры шероховатости этих микрорельефов. С этой целью полутоновые изображения микрорельефов эталонных образцов с определенными гостовскими методами параметрами шероховатости вначале преобразуются в бинарные изображения. Затем по бинарным изображениям с использованием квазиоптимального корреляционного алгоритма рассчитываются двухмерные корреляционные функции. Для этих функций рассчитываются средние амплитуды Uср переменных составляющих коэффициентов корреляции и строится аналитическая зависимость гостовского параметра шероховатости Ra от Uср. Для изображения исследуемого микрорельефа с неизвестными параметрами шероховатости также определяется переменная составляющая двухмерной корреляционной функции, и по полученной зависимости Ra = (Uср) находится среднее арифметическое отклонение профиля от средней линии Ra. Результаты. Предложен новый оптико-электронный метод оценки параметров шероховатости микрорельефов прецизионных поверхностей, который базируется на корреляционной обработке изображений исследуемых микрорельефов. Приведены результаты применения этого метода к оценке параметров шероховатости поверхностей лопатки ГТД. Получены поля шероховатости поверхностей корыта и спинки лопатки 1-й ступени турбины ГТД. Заключение. Показана целесообразность применения корреляционного подхода к обработке изображений микрорельефов с целью определения параметров шероховатости прецизионных поверхностей. При этом также устраняется негативное влияние побочных неинформативных факторов на результаты измерения параметров микрорельефа, в частности колебаний мощности светового потока и угла его падения на исследуемую поверхность. С целью сокращения временных затрат на корреляционную обработку изображений был использован квазиоптимальный корреляционный алгоритм. Определены поля шероховатости для рабочих поверхностей лопатки газотурбинного двигателя, на основе которых стало возможным определять опасные участки с недопустимыми значениями концентрации напряжений.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Необходимость проведения исследований защитных экранов и систематизация полученных результатов в части экранирующих свойств входящей в его состав металлической сетки с различными параметрами (материал проволоки, диаметр проволоки, размеры и форма ячеек, покрытие сетки/проволоки) для оптимального выбора защитного экрана в широком диапазоне частот. Цель. Получение расчетных значений эффективности экранирования (коэффициента затухания электромагнитного излучения) защитного экрана с различными параметрами входящей в его состав металлической сетки в диапазоне частот от 10 кГц до 10 ГГц; проведение сравнительного анализа полученных расчетных значений; формирование предложений по выбору металлических сеток для изготовления защитного экрана с наиболее эффективными параметрами обеспечения затухания в заданном диапазоне частот. Методы. Математическое моделирование процесса распространения электромагнитных волн в защитных экранах с металлическими сетками, что позволяет значительно сократить затраты на решение задачи. Результаты. Получены расчетные значения эффективности экранирования (коэффициента затухания электромагнитного излучения) защитного экрана с различными параметрами входящей в его состав металлической сетки в диапазоне частот от 10 кГц до 10 ГГц. Проведен сравнительный анализ полученных расчетных значений. Сформулированы предложения по выбору металлических сеток для изготовления защитного экрана с наиболее эффективными параметрами обеспечения затухания в заданном диапазоне частот. Заключение. Предложенный подход позволяет эффективно оценивать экранирующие свойства защитных экранов, не прибегая к их изготовлению, что приводит к значительной экономии средств и времени при их проектировании.
Бесплатно
