Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 560
Прохождение фрактального импульса в зашумленном волоконно-оптическом канале с дисперсией
Статья научная
Рассмотрен результат численного эксперимента по исследованию прохождения фрактального импульса через одномодовый волоконный световод с учетом хроматической дисперсии. Наряду с полезным сигналом передавался маскирующий шумовой сигнал. Показано, что для эффективной очистки фрактального сигнала от шума на выходе волоконно-оптической линии связи необходимо наряду с кодом фрактального сигнала знать коэффициент дисперсии волоконного световода.
Бесплатно
Прохождение электромагнитной волны через прямоугольный волновод с активной прямоугольной пленкой
Статья научная
В предлагаемой работе рассматривается прохождение электромагнитной волны через прямоугольный волновод с активной пленкой и намагниченными ферритовыми слоями. Слои из ферромагнита располагаются между плоскостями, выполненными из металла, который обладает идеальной проводимостью. Получено дисперсионное уравнение для расчета постоянной распространения в рассматриваемой структуре. Дисперсионное уравнение решалось методом Дживса - Хука. Представлены графики, полученные при разных параметрах пленки и при разных значениях подмагничивающего поля.
Бесплатно
Прохождение электромагнитной волны через прямоугольный волновод с отрезком полупроводниковой пленки
Статья научная
Обоснование. В технике СВЧ большой интерес представляет создание усилителей и генераторов на основе тонкослоистых продольных неоднородностей в прямоугольных волноводах, которые являются неотъемлемой частью многих функциональных устройств СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Цель. Представляет практический интерес расчет одной из таких неоднородностей в прямоугольном волноводе. Методы. В качестве одного из методов расчета таких структур рассматривается дифракция электромагнитной волны на отрезке полупроводниковой пленки с отрицательной дифференциальной проводимостью на узкой стенке прямоугольного волновода. На основе граничных условий получено сингулярное интегральное уравнение для электрической составляющей электромагнитного поля. Методом обращения интегрального уравнения и при помощи разложения по полиномам Чебышева интегральное уравнение приведено в системе двух алгебраических уравнений. Коэффициенты системы вычисляются по теории вычетов. Затем получено уравнение для вычисления коэффициента прохождения, который и был рассчитан в среде MathCad. Результаты. На основе интегрального уравнения получены значения для расчета коэффициента прохождения для рассматриваемой структуры. Заключение. Из полученных графиков для рассчитанного коэффициента прохождения можно сделать вывод, что существуют частотные зоны, где в структуре происходит усиление электромагнитной волны. Значит, на основании рассматриваемой структуры возможно создание усилителей и генераторов СВЧ- и КВЧ-диапазонов.
Бесплатно
Статья научная
Радиофотонные сенсорные системы представляют собой широкий класс систем преобразования измерительной информации, в которых используются унифицированные на сегодняшний день оптические аналоговые звенья параллельного и последовательного типа с фильтрацией, позволяющие функционально отобразить информацию измерительного преобразования, полученную в оптическом диапазоне, в радиочастотном. Одним из основных, наиболее широко применяемых элементов в радиофотонных сенсорных системах, решающим задачи формирования, фильтрации и измерительного преобразования оптического излучения, в том числе для стадии дальнейшей генерации радиочастотных несущих, является волоконная брэгговская решетка. Совокупный анализ позволил предложить для построения радиофотонных сенсорных систем новый класс сенсоров - адресных волоконных брэгговских структур, построенных на основе волоконных брэгговских структур с двумя симметричными дискретными фазовыми сдвигами или двух идентичных волоконных брэгговских структур, потенциально обладающих улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками...
Бесплатно
Статья научная
Показана принципиальная возможность возбуждения упругих волн терагерцевого диапазона частот в графене и графеноподобных 2D-супракристаллах. В качестве пьезоэлектрического преобразователя, находящегося в акустическом контакте со звукопроводом, рекомендуется использовать его конец, перфорированный отверстиями определенной формы, размера и ориентации. Приведенные расчеты показывают, что изготовление подобных пьезопреобразователей соответствует возможностям современных нанотехнологий.
Бесплатно
Радиолокационный комплекс для беспилотных летательных аппаратов
Статья научная
Обоснование. Разработка радиолокационного комплекса для обнаружения воздушных, морских, и наземных объектов, а также определение их расстояния, скорости и геометрических параметров с автоматизированной обработкой.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены принципы работы, оценка метрологических характеристик и варианты реализации радиофотонных способов зондирования группы однотипных ВБР в интеррогаторах на основе интерферометрии со смещением частоты и вариации разностных частот. Впервые показана возможность применения в них двухчастотных зондирующих излучений, полученных с помощью радиочастотного модуляционного амплитудно-фазового преобразования оптической несущей по методу Ильина - Морозова. Определены перспективы применения указанных способов в структуре волоконно-оптических сенсорных сетей.
Бесплатно
Радиофотонные методы генерации и обработки радиочастотных сигналов
Статья научная
В данной работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований устройств генерации и преобразования радиосигналов, реализованных в соответствии с принципами радиофотоники. Приведены различные варианты построения волоконно-оптических линий задержки, малошумящих широкополосных оптоэлектронных генераторов, умножителей и смесителей радиочастотных сигналов.
Бесплатно
Радиофотонный смеситель СВЧ радиосигналов: теоретическое описание и экспериментальное исследование
Статья научная
В настоящей статье приведены теоретический расчет радиофотонного смесителя с применением методов спектрального анализа сигналов и результаты экспериментального исследования спектрального состава оптических сигналов в радиофотонном смесителе. Представлена экспериментальная установка, которая состоит из источника оптического излучения, двух модуляторов Маха - Цандера, оптического анализатора спектра и вспомогательного оборудования для задания напряжений смещения и формирования СВЧ-сигналов. Получены выражения для определения амплитудных коэффициентов гармонических составляющих в спектре сигнала радиофотонного смесителя на выходе второго электрооптического модулятора. В результате экспериментального исследования были определены амплитуды комбинационных составляющих в оптическом спектре на выходе исследуемого смесителя.
Бесплатно
Разностная модель дробного осциллятора Ван дер Поля
Статья научная
Предложен алгоритм численного моделирования автоколебательной системы, определяемой уравнением движения с производной дробного порядка - дробного осциллятора Ван дер Поля. Для дискретизации времени в уравнении движения использован метод инвариантности импульсных характеристик линейных резонаторов в сочетании с формулами дробных дифференциальных преобразований дискретных гармонических функций. Приведен пример моделирования процесса установления автоколебаний в дробном осцилляторе. Обсуждается трансформация конечно-разностного вычислительного алгоритма в объект нелинейной динамики в дискретном времени. Приведены спектрально-корреляционные характеристики хаотических автоколебаний дробного осциллятора Ван дер Поля в дискретном времени.
Бесплатно
Статья научная
Показано, что для индивидуального прогнозирования показателей качества и надежности элементов бортовых радиотехнических систем с малоинформативными параметрами целесообразно использовать методы экстраполяции. Предложены алгоритмы прогнозирования показателей качества на основе квазидетерминированных моделей. Установлено, что наилучшие результаты прогнозирования достигаются при использовании моделей логарифмического вида. Предусмотрено приведение нелинейных моделей к линейным. Алгоритмы рекомендованы для использования на этапах обучения и экзамена.
Бесплатно
Статья научная
Переключение силовых полупроводниковых приборов в источниках вторичного электропитания является основным источником электромагнитных помех. Чтобы соответствовать стандартам электромагнитной совместимости необходимо снизить уровень кондуктивных помех. Это снижение может быть достигнуто различными методами, включая фильтры радиопомех, технология изготовления которых основана на использовании катушек индуктивности (дросселей) и конденсаторов. Дроссели и конденсаторы являются ключевыми элементами при разработке фильтров радиопомех и требуют знания их точных высокочастотных моделей в широком диапазоне частот до 100 МГц и выше. Статья посвящена разработке высокочастотной модели конденсаторов и дросселей на основе электрических эквивалентных схем, параметры которых выражены либо через электрофизические величины, либо через частотно-зависимую диэлектрическую проницаемость диэлектрика и магнитную проницаемость магнитопровода. Результаты моделирования подтверждаются измерениями импедансов конденсатора с диэлектриком на основе сегнетоэлектрика и пироэлектрика и дросселя с сердечником из нанокристаллического сплава на основе железа ГМ414.
Бесплатно
Статья научная
Выполнен анализ типов коммутаторов приходящих сигналов. Сделан выбор конструктивной реализации коммутатора. Предложена методика его проектирования и моделирования. Для реализации методики было использовано программное обеспечение NI AWR Design Environment. Построена модель СВЧ-фильтра на основе микрополосковых элементов. Проведено сравнение коэффициентов рассеяния и стоячей волны по напряжению полученной модели и топологии фильтра. Установлено, что коммутатор обеспечивает работоспособность как с непрерывными, так и с импульсивными радиосигналами с любыми видами модуляции. Он имеет коэффициент передачи радиосигналов в рабочем диапазоне частот в открытом состоянии входов без ослабления аттенюатором от 0 до +10 дБ при максимальном ослаблении от -28 до -4 дБ, а в закрытом состоянии входов при максимальном ослаблении аттенюатора - от -80 до -100 дБ. Уровень развязки между входами составляет не менее -50…-55 дБ. Коэффициент передачи радиосигналов со входов на выход регулируется с шагом 0,5 дБ, глубиной не менее минус 15 дБ, с переходом перестройки не более 100 нс. КПС обеспечивает линейный режим функционирования с уровнем шумов и паразитных составляющих на выходах не более -90 дБ/Вт и отношение сигнал/шум не менее 10 дБ в линейном режиме функционирования. Неравномерность коэффициентов передач радиосигналов на каждом из выходов в рабочем диапазоне частот при открытом состоянии входов без ослабления аттенюаторами и линейном режиме функционирования составляет не более ±1,0 дБ. Коэффициент интермодуляционных искажений второго и третьего порядков при подаче на входы двух наносекунд радиосигналов не превышает -60 дБс.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Интерес к исследованию метаматериалов СВЧ-диапазона связан с возможностью их использования для достижения заранее требуемых частотно и поляризационно селективных свойств взаимодействия с электромагнитным излучением, которые невозможно получить для структур на основе гомогенных сред. Цель. В работе рассмотрено построение математической модели кирального метаматериала на основе периодической матрицы произвольно ориентированных проводящих тонкопроволочных цилиндрических спиральных элементов, расположенных в однородной изотропной среде-контейнере. В отличие от известных моделей, она учитывает явный вид зависимости эффективной диэлектрической проницаемости и относительного параметра киральности от концентрации спиральных микровключений. Методы. При построении математической модели учитывается гетерогенность кирального метаматериала посредством формулы Максвелла Гарнетта, позволяющей определять эффективную диэлектрическую проницаемость по значениям проницаемостей среды-контейнера и области, занятой проводящими зеркально асимметричными включениями. В модели учтена дисперсия диэлектрической проницаемости с использованием квадратичной формулы Лоренца, а также дисперсия параметра киральности на основании модели Кондона. Результаты. Для исследуемого кирального метаматериала получены аналитические частотно-зависимые выражения для эффективной диэлектрической проницаемости и параметра киральности, учитывающие концентрацию спиральных включений и их геометрические параметры. Получена формула связи безразмерной объемной концентрации включений от расстояния между соседними элементами. Для расчета резонансной частоты проводящих тонкопроволочных цилиндрических спиральных элементов был применен квазистатический поход. Заключение. Предложенная методика построения математической модели может быть применена для киральных метаматериалов на основе периодических матриц проводящих элементов произвольной зеркально асимметричной пространственной конфигурации.
Бесплатно
Разработка методов и алгоритмов определения аритмий сердца
Статья научная
Представлен алгоритм обнаружения аритмий сердца, основанный на спектральном анализе электрокардиосигнала. Для анализа взяты сигналы бигеминии, тригеминии и пароксизмальной наджелудочковой тахикардии. Введен коэффициент, зависящий от граничной частоты, который отображает различия в спектрах сигналов. Найдена граничная частота, при которой суммарная вероятность ошибки минимальна. Определены пороги принятия решения на найденной граничной частоте.
Бесплатно
Статья научная
В статье обобщены и сформулированы методики экспериментального извлечения информации о скрытых параметрах радиационно-стойкой технологии больших интегральных схем, включая методику извлечения дефектных центров оксида кремния. Описаны радиационно-физические методы неразрушающего контроля изделий электронной компонентной базы при ее производстве. Рассмотрены теоретические механизмы ионизационных явлений космического пространства с учетом не локализованных электронных состояний и поляризационных явлений в кристаллах полупроводника и промежуточного слоя диэлектрика. Рассмотрены методы обеспечения помехозащищенности электронной компонентной базы, и сделан вывод о безусловном преимуществе развития технологии «кремний-на-диэлектрике», обеспечившей радиационную стойкость приоритетного уровня как к дозовым эффектам воздействия заряженных частиц космического пространства, так и одиночным сбоям под действием протонов высокой энергии и тяжелых заряженных частиц.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрена методика разработки прогнозной модели (оператора прогнозирования) качества бортовой аппаратуры методом экстраполяции. Показано, что наиболее оперативно информацию о качестве и надежности аппаратуры можно получить по результатам автономных испытаний. Сделан выбор объекта испытаний. В качестве объекта автономных испытаний был выбран микропроцессорный контроллер температуры. В качестве прогнозируемого параметра было выбрано переходное сопротивление между электрическими цепями микропроцессорного контроллера температуры. Приведены результаты обучающего эксперимента. Для построения оператора прогнозирования использованы квазидетерминированные модели линейного, логарифмического, экспоненциального и параболического вида. При разработке моделей использовалась нормировка прогнозируемого параметра по математическому ожиданию. Выбор прогнозных моделей основывался на критериях минимальной средней дисперсии, вычисленной при контрольных временных точках испытаний, и минимальных значениях вероятности ошибочных решений и риска потребителя. Проведено исследование разработанного оператора, получены вероятностные характеристики его эффективности.
Бесплатно
Статья научная
На основе оригинального алгоритма генерации трехпериодических поверхностей, реализованного в информационно-аналитической системе ToposPro, была разработана математическая модель пористого материала. Написано программное обеспечение TPS Extractor для компьютерной реализации этой модели. В разработанном программном обеспечении были реализованы оригинальные алгоритмы триангуляции, трансляции, сглаживания и наращивания толщины. Разработанные алгоритмы триангуляции были использованы для построения 103 трехпериодических поверхностей, и на их основе были построены модели соответствующих пористых материалов. На основе моделей пористых материалов было проведено исследование работоспособности алгоритмов сглаживания и трансляции. С помощью алгоритма наращивания толщины были созданы модели пористого материала, подходящие для 3D-печати. Также была проведена распечатка образцов данных пористых моделей из термопластика методом послойного наплавления.
Бесплатно
Статья научная
Приведен алгоритм оценки усталостной надежности паяных соединений радиоэлектронных модулей 1 и 2 уровня. В качестве исходных данных были использованы математические модели Энгельмайера. Разработана программа расчета на объектно-ориентировочном языке Java. Рассмотрена тестовая задача. Она имеет 9 классов и обеспечивает высокие быстродействия и скорость расчетов.
Бесплатно
Статья научная
Произведена разработка строгих математических моделей для антенн бегущей волны с постоянной шириной щели на основе тензорной функции Грина с учетом как основной, так и кросс-поляризационной составляющей поля в дальней зоне излучения. Обоснована возможность использования этих моделей в качестве базовых моделей для исследования электродинамических свойств антенн бегущей волны с другой конфигурацией щели (линейно-, экспоненциально расширяющиеся и др.). С применением полученных математических моделей изучалось влияние геометрических параметров исследовавшихся антенн бегущей волны на их характеристики. Установлено, что для электродинамической плоскости Е при увеличении длины и ширины щели главный луч диаграммы направленности сужается, что приводит к повышению направленных свойств антенн. В электродинамической плоскости Н ширина главного луча диаграммы направленности уменьшается только при возрастании длины щели антенн бегущей волны и практически не зависит от ее ширины. Показано, что полученные теоретические результаты исследования хорошо согласуются с результатами экспериментов, которые также позволили выявить ограничения применимости разработанных моделей. Исследование характеристик антенн бегущей волны производилось на средней частоте 10 ГГц в диапазоне частот 8-12 ГГц.
Бесплатно
