Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 639
Статья научная
Нахождение электромагнитного поля, возбуждаемого зарядом, пролетающим вблизи диэлектрического объекта, является одной из важных задач теории излучения заряженных частиц. Нередко необходимо знать главным образом поле излучения в геометрооптической области. В настоящей статье на примере диэлектрической призмы большого (в масштабе рассматриваемой длины волны) размера сравниваются два подхода к решению подобной задачи. Один из них основан на применении геометрической оптики, а другой - на асимптотическом расчете «апертурных интегралов». Показано, что в геометрооптической области первый способ обладает рядом преимуществ. Например, выражение для сечения лучевой трубки, получаемое при использовании геометрической оптики, позволяет вычислять каустики или показывать их отсутствие, что и продемонстрировано в статье на примере трех объектов различной формы.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье рассмотрены основные вопросы проектирования фильтров на поверхностных акустических волнах. Представлен тип полосно-пропускающего фильтра на основе продольных резонансных мод. Рассмотрены особенности расчета на базе двух подходов: модель связанных мод и метод конечных элементов. Предложены практические рекомендации для сокращения времени расчета фильтров при численном моделировании. Приведены и сопоставлены результаты расчета и измерения коэффициента передачи фильтра на вытекающих поверхностных акустических волнах на подложке 36° YX-среза танталата лития. Выделены и проанализированы основные аспекты и направления, по которым можно сравнить рассмотренные в работе способы моделирования. Показано, что использование разных подходов моделирования позволяет повысить эффективность разработки, а быстрые аналитические модели необходимы для синтеза и оптимизации параметров фильтров.
Бесплатно
Статья научная
Сравниваются три метода расчета дисперсионных характеристик открытых диэлектрических волноводов. Рассматривается спектральный метод, подразумевающий автономное разложение компонент поля. Численные результаты, полученные данным методом, сравниваются с результатами, даваемыми методом частичных областей, который в применении к анализу круглых открытых диэлектрических волноводов позволяет найти точное решение. Рассматривается вопрос корректности применения лучевого метода к расчету полосковых диэлектрических волноводов.
Бесплатно
Статья научная
Дается сравнительная оценка методов расчета открытых диэлектрических волноводов. Отмечается, что только в случае цилиндрических открытых диэлектрических волноводов с соосными слоями возможна постановка краевой задачи в замкнутой форме. Показывается, что спектральный метод, в котором используются автономные разложения компонент поля, позволяет производить строгий расчет открытых диэлектрических волноводов произвольного поперечного сечения.
Бесплатно
Сравнительный анализ алгоритмов поэлементного приема в каналах с межсимвольной интерференцией
Статья научная
Обоснование. Многие современные системы связи работают по каналам с межсимвольной интерференцией. В этом плане представляет интерес сравнительный анализ алгоритмов поэлементного приема при работе в таких каналах. Цель. Целью данной работы являются характеристики качества субоптимальных демодуляторов на основе правила обобщенного максимального правдоподобия и демодуляторов на основе линейных выравнивателей. Методы. Для получения этих характеристик качества был использован метод имитационного компьютерного моделирования. При моделировании были использованы модели однолучевого и двухлучевого канала связи при повышенной удельной скорости манипуляции (быстрее чем скорость Найквиста). Результаты. Были рассмотрены оптимальные и субоптимальные алгоритмы переборного типа, а также алгоритмы на основе линейных выравнивателей. Получены характеристики качества на основе имитационного компьютерного моделирования. Заключение. Результаты имитационного моделирования показали, что применение обратной связи по решению улучшает помехоустойчивость переборных алгоритмов, несмотря на эффект размножения ошибок. Демодуляторы на основе линейных выравнивателей имеют характеристики качества, сопоставимые с демодуляторами переборного типа. При этом также наблюдалось положительное влияние обратной связи по решению.
Бесплатно
Сравнительный анализ данных о внезапных ионосферных возмущениях
Статья научная
Рассмотрено влияние внезапных ионосферных возмущений на фазу принимаемого сигнала на четырех трассах. Экспериментальные данные получены по приемам фазы сигналов радионавигационной системой «Омега». Трассы практически одинаковой длины. Передатчики расположены в двух точках. Показано, что отклонение фазы принимаемого сигнала подчиняется распределению Пуассона. Необходимо учитывать сезонные вариации электронной плотности.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. В современных условиях применения земных станций спутниковой связи различных диапазонов остро стоит вопрос их совместной работы с различными излучающими средствами в условиях компактного размещения, что накладывает существенные ограничения на характеристики направленности антенн. Рассмотрены основные нормативно-правовые документы Российской Федерации и международные рекомендации, определяющие требования к характеристикам направленности антенн земных станций спутниковой связи для наиболее часто применяемых типоразмеров круглой апертуры диаметром, 0,6 м для «C»- 0,3 м для «X»- 0,2 м для «Ku»- и 0,6 м для «Ka»- диапазонов. Проведен их сравнительный анализ, выполненный по результатам расчетов регламентирующих (справочных) диаграмм направленности, определяемых нормативными документами, и диаграмм направленности плоской круглой апертуры с единичным синфазным амплитудным распределением, которая при сравнении принята за эквивалент зеркальных антенн земных станций спутниковой связи. Для сравнительного анализа использована величина процентной доли превышения уровней максимумов боковых лепестков диаграммы направленности круглой плоской апертуры. Цель. Выявление и рассмотрение различий между основными требованиями нормативно-правовых документов Российской Федерации и международных норм, предъявляемых к характеристикам направленности антенн земных станций спутниковой связи, а также оценка соответствия характеристик направленности эквивалента зеркальных антенн земных станций спутниковой связи данным требованиям. Методы. При проведении сравнительного анализа использованы численные методы расчета справочных диаграмм направленности и величины процентной доли превышения уровней максимумов боковых лепестков, согласно рекомендациям Международного союза электросвязи, а также диаграмм направленности круглой плоской апертуры с применением функции Бесселя первого порядка. Результаты. Представлены результаты расчетов справочных диаграмм направленности, определяемых нормативными документами Российской Федерации и рекомендациями Международного союза электросвязи, а также огибающих диаграмм направленности круглой плоской апертуры. Приведены расчетные данные по величине процентной доли превышения уровней максимумов боковых лепестков диаграммы направленности круглой плоской апертуры. Заключение. Показано, что наиболее жесткие требования по форме огибающей диаграммы направленности задаются рекомендацией МСЭ-R S.580-6 для «X»- и «Ku»- диапазонов, а также рекомендацией МСЭ-R S.524-9 для «Ka»-диапазона, и рекомендацией МСЭ-R S.465-6 для «C»- диапазона. Наиболее мягкие требования к форме огибающей диаграммы направленности определяются Дополнением 3 к Приложению 8 Регламента радиосвязи, при этом огибающая диаграммы направленности плоской круглой апертуры не имеет превышений ни на одном из участков рассматриваемого диапазона. Для остальных рассмотренных нормативных документов имеются как незначительные, так и существенные превышения огибающей диаграммы направленности. Требования к огибающей диаграммы направленности, определяемые нормативными документами Российской Федерации, в основном соответствуют рекомендациям Международного союза электросвязи.
Бесплатно
Статья научная
С использованием оценок максимального правдоподобия времени прихода и парциальных характеристик передачи-приема негармонических волновых процессов исследована среднеквадратическая ошибка определения угловых координат сверхширокополосных источников радиоизлучения в пространственно распределенных системах с линейными антенными решетками. Проведен анализ точности пеленгования излучателей при пространственной фильтрации импульсных и квазинепрерывных помех путем формирования нулей парциальных диаграмм направленности с минимизацией потерь энергетических коэффициентов направленного действия решеток.
Бесплатно
Статья научная
Теоретически исследована динамика полупроводникового лазера с асимметричной токовой модуляцией и инжекцией внешнего оптического излучения. Лазер с асимметричной модуляцией генерирует оптические импульсы нерегулярные как по амплитуде, так и по поляризации. В данной работе показано, что инжекция внешнего оптического излучения позволяет добиться генерации регулярных субнаносекундных оптических импульсов. Исследована зависимость статистических характеристик генерируемых импульсов от параметров инжектируемого излучения.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы, связанные с анализом статистических характеристик сигналов и помех радиотехнических устройств ближнего действия. Приведены результаты анализа статистических характеристик огибающей доплеровских сигналов при воздействии мультипликативных помех. Показано, что для аппроксимации огибающих таких сигналов наиболее оптимальным является использование плотности распределения вероятности Накагами и Вейбулла. Проведена оценка статистических характеристик выбросов огибающих доплеровских сигналов. Определены зависимости коэффициента пропадания от порогового уровня обработки сигнала.
Бесплатно
Статистический метод анализа электрокардиосигналов в задаче обнаружения аритмий
Статья научная
Представлен алгоритм определения и различения различных видов аритмий, основанный на статистическом методе анализа электрокардиосигналов. Использованы реализации сигналов таких аритмий, как бигеминия, тригеминия, пароксизмальная наджелудочковая тахикардия, а также электрокардиосигналы с нормальным сердечным ритмом («норма»). Найдены теоретические вероятности принятия ошибочного решения. Исследована работа предложенного алгоритма, и вычислены аналогичные экспериментальные вероятности принятия ошибочного решения. Предложены пути развития проделанной работы.
Бесплатно
Статистическое распределение фазы сигнала ОНЧ-диапазона при внезапных ионосферных возмущениях
Статья научная
Рассматривается влияние внезапных ионосферных возмущений на фазу принимаемого сигнала. Экспериментальные данные получены по приемам фазы сигналов радионавигационной системой «Омега» (диапазон частот от 10 до 14 кГц) относительно эталонного генератора вторичного эталона времени и частоты. Трассы различной длины и ориентации. Показано, что отклонение фазы принимаемого сигнала подчиняется распределению Пуассона.
Бесплатно
Стенд полунатурного моделирования асинхронных радиосистем передачи информации
Статья научная
Обоснование. Статья посвящена математическому описанию стенда полунатурного моделирования асинхронных радиосистем передачи информации. В настоящее время разработка новых асинхронных радиосистем передачи информации подразумевает множество проблем перед внедрением в эксплуатацию. Необходимость разработки стенда полунатурного моделирования асинхронных радиосистем передачи информации является актуальной задачей, так как позволит обеспечить снижение затрат на разработку за счет своевременного выявления и устранения недостатков радиосистем на этапе испытаний. Цель работы заключается в разработке математического описания запросного канала стенда полунатурного моделирования, формирующего сигнально-помеховую обстановку, которая учитывает свойства распространения радиоволн, а также воздействия различных видов помех.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Симметричные щелевые линии на идеально отражающей полуплоскости являются адекватными математическими моделями для щелевых антенн на идеальной плоскости конечных размеров, которые на практике обладают высоким усилением и функционируют в широком диапазоне частот. Такие антенны используются в системах сверхбыстрой обработки информации на основе объемных интегральных схем микроволнового и оптического диапазонов. Цель. В работе представлено решение задачи излучения идеально отражающей полуплоскости, которая возбуждалась симметричной щелевой линией с различным законом расширения щели. Методы. Задача была решена методом разделения переменных Фурье, с помощью которого была получена тензорная функция Грина, которая связывает две составляющие поля излучения антенны с возбуждающим полем в щели. Результаты. Показано, что в дальней зоне поле излучения идеально отражающей полуплоскости имеет две компоненты: основную и кроссполяризационную. Тензорная функция Грина имеет сложный вид и состоит из двух слагаемых. Анализ тензорной функции Грина показывает участие каждого слагаемого в формировании поля в дальней зоне, демонстрирует механизм излучения и приводит к известным частным случаям для щелевых излучателей. Заключение. Справедливость представленной математической модели подтверждена экспериментальными исследованиями.
Бесплатно
Сходимость рядов Вольтерры при анализе нелинейных динамических схем
Статья научная
Проведено исследование закономерностей поведения модели Вольтерры для нелинейных динамических схем. Показано, что критические для сходимости рядов Вольтерры уровни воздействия - это точки явного или скрытого перехода модели нелинейной системы из одного состояния в другое. Этот переход сопровождается ростом рекурсивных взаимодействий нелинейных продуктов из-за петель обратной связи и появлением точек ветвления решений на комплексной области, что, в конечном счете, приводит к разрушению концепции разделения взаимодействий по уровням нелинейности. Ряды Вольтерры с их слабой рекурсивной устойчивостью теряют способность описывать интенсивные повторные комбинационные взаимодействия спектральных составляющих, и это проявляется в их расходимости.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Антенны обычно измеряют по центру металлического листа, поэтому их характеристики могут сильно отличаться при установке на реальном объекте. Цель. Исследование влияния формы подвижного объекта и места установки сверхширокополосной антенны на неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной (азимутальной) плоскости при угле места 0° с целью определения оптимальной конструкции антенны и ее расположения. Методы. Компьютерное моделирование диаграмм направленности в азимутальной плоскости при угле места 0° методом конечных элементов с использованием программного обеспечения ANSYS HFSS 2014.0.2 и сравнение полученных результатов в зависимости от места установки антенны, типа объекта и типа антенны. Результаты. Показаны: электромагнитные характеристики сверхширокополосных вибраторных антенн, а именно коэффициент усиления в горизонт на различных местах установки подвижных объектов; зависимости неравномерностей диаграмм направленности в горизонт от конструкции сверхширокополосной антенны и типа подвижного объекта, т. к. несимметричная и симметричная вибраторная антенна будут вести себя по разному; модели симметричной и несимметричной совмещенной сверхширокополосной антенны, полотно которых разбивается на участки для излучения определенного диапазона частот и используется только одно согласующее устройство для всего рабочего диапазона; сравнительные графики неравномерностей диаграмм направленности в зависимости от места установки сверхширокополосной антенны на объекте. Заключение. Предложена оптимальная конструкции совмещенной сверхширокополосной вибраторной антенны, а также даны рекомендации по установке антенн на подвижных объектах.
Бесплатно
Тепловое перепутывание в двойной модели Джейнса - Каммингса
Статья научная
В данной работе мы исследовали динамику перепутывания двух изначально перепутанных двухуровневых атомов (кубитов), взаимодействующх с двумя модами теплового поля двух независимых резонаторов в рамках резонансной двойной модели Джейнса - Каммингса. Нами получено точное решение для рассматриваемой модели, и на его основе найдена временная зависимость параметра перепутывания кубитов (отрицательности). Результаты расчетов показывают, что взаимодействие изначально перепутанных кубитов с тепловыми полями резонаторов не приводит к полному разрушению квантовых корреляций кубитов в процессе их эволюции даже при относительно высоких температурах резонаторов.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Интерес к изучению перепутанных состояний систем естественных и искусственных атомов (кубитов), взаимодействующих с выделенными модами микроволновых резонаторов, связан с их использованием в качестве логических элементов квантовых компьютеров. При этом важнейшей задачей физики квантовых вычислений является выбор наиболее эффективных механизмов контроля и управления перепутанными состояниями кубитов в таких устройствах. Цель. В работе исследована динамика перепутывания двух дипольно-связанных сверхпроводящих джозефсоновских кубитов, индуцированного тепловым шумом копланарного резонатора, для различных начальных состояний кубитов. Методы. На основе точного решения квантового уравнения Лиувилля для полной матрицы плотности рассматриваемой системы найдено временное поведение параметра перепутывания кубитов (отрицательности) для хаотических тепловых, чистых сепарабельных и перепутанных начальных состояний кубитов. Результаты. Показано, что перепутывание кубитов, индуцированное тепловым шумом резонатора, возможно как для хаотического теплового состояния, так и сепарабельных состояний кубитов, за исключением случая, когда оба кубита возбуждены. Установлено также, что для малых значений параметра диполь-дипольного взаимодействия учет такого взаимодействия приводит к увеличению степени перепутывания. Для значений параметра диполь-дипольного взаимодействия, больших некоторого предельного значения, имеет место обратный эффект. Найдено, что для перепутанных начальных состояний кубитов включение прямого взаимодействия слабо влияет на динамику перепутывания. Показано, что начальная когерентность состояний кубитов может приводить к существенному увеличению степени их перепутывания при наличии диполь-дипольного взаимодействия. Заключение. Диполь-дипольное взаимодействие может выступать в качестве эффективного механизма контроля и управления перепутаванием кубитов.
Бесплатно
Технологии ТВ-вещания в мультисервисных сетях передачи данных
Статья научная
Рассматриваются современные технологии предоставления услуг цифрового телевизионного вещания в сетях широкополосного доступа и их классификация на основе модели OSI. Показана эволюция протоколов доставки мультимедиа-контента по IP-сетям. Выполнен сравнительный анализ технологий кодирования и передачи мультимедиа-контента для организации услуг в локальных и глобальных сетях передачи данных.
Бесплатно
Технологии и методы получения нанотрубок
Статья научная
В статье рассмотрены основные понятия о фуллеренах, представляющих собой молекулярную форму углерода, и об углеродных однослойных и многослойных нанотрубках. Показаны структуры нанотрубок. Приведены основные методы получения многослойных нанотрубок. Углеродные нанотрубки обычно получают при конденсации углеродно-металлического пара путем каталитического пиролиза углеводородных композиций из CO, CH 4, C 2H 2, C 2H 4. В простейшем случае их можно представить как свернутый в цилиндр лист графита моноатомной толщины, в котором атомы углерода расположены в вершинах шестиугольников. Углеродные нанотрубки различаются по диаметру и размещению шестиугольников по их длине. На концах нанотрубок образуются шапочки конической или полусферической формы.
Бесплатно
