Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 624
Устройство коррекции циркадианных ритмов человека
Статья научная
В статье описана связь секреции мелатонина и циркадианных ритмов человека. Рассмотрено влияние синего света на выработку этого гормона. Особое внимание выделено полосе 440-460 нм, спектр излучения которой полностью приходится на спектр действия фотохимического повреждения сетчатки глаза. Приведено описание получения искусственного белого света у современных белых светодиодов. Описано современное применение светотерапии для различных целей. Авторами статьи разработано и создано устройство коррекции циркадианных ритмов человека, которое способно изменять уровень и спектральный состав света, тем самым искусственно регулировать биоритм человека в помещениях с недостаточным естественным освещением.
Бесплатно
Статья научная
В статье описывается работа предлагаемого устройства фиксирования момента мышечной активности на электроэнцефалограмме, которое позволит выделять вызванные потенциалы, появляющиеся в коре головного мозга при сложных мультимодальных стимуляциях с целью использования результатов при создании нейроинтерфейсов. Устройство позволяет использовать любой регистратор электроэнцефалограмм для целей выделения вызванных потенциалов, применяемых в нейроинтерфейсах. Приводится описание самого устройства и принципов его работа. Показаны некоторые результаты применения устройства, которые проводятся в рамках программы разработки интерфейсов «мозг-компьютер».
Бесплатно
Статья научная
В статье предлагается уточненная методика расчета ширины проводников печатных плат на металлическом основании для бортовых приборов космических аппаратов в зависимости от протекающего тока. Описывается построенная уточненная математическая модель процесса кондуктивного теплообмена между печатаными проводниками и металлическим основанием. Приводятся результаты расчетов различных наиболее распространенных, схем расположения слоев печатных плат. Проведен анализ, и разработана уточненная методика на базе полученных результатов. Она позволяет легко (без громоздких расчетов) вычислять необходимые значения ширины печатных проводников. Эта методика основывается на графических методах, но позволяет с достаточной точностью проводить технические расчеты. Точность достигается применением специальных формул, упрощающих определение значения физической величины на логарифмической шкале. Указываются недостатки предложенной методики.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается связь фрактальной геометрии с биофизикой, в частности с патогенными воздействиями электромагнитных излучений на персонал предприятий и учреждений. Патогенность воздействия на человека в группе риска персонала должна учитываться в системах контроля и дозиметрии как распространение электромагнитных волн во фрактальной биологической среде.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен вопрос о переходе к дискретному времени в математических моделях нелинейных динамических систем, осциллирующих в непрерывном времени. На примерах генераторов Дмитриева - Кислова и ван дер Поля описан подход, основанный на сохранении в процессе временной дискретизации импульсного отклика линейного колебательного контура, входящего в состав генератора. Такая «физически обоснованная» дискретизация позволяет сформулировать модели нелинейной динамики в дискретном времени, адекватно воспроизводящие характеристики аналоговых прототипов, что не всегда удается с помощью широко используемой комбинации явного и неявного методов Эйлера.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены физические свойства, условия охлаждения и структура углеродных пленок; достоинства и недостатки алмазоподобных углеродных пленок, области применения; методы PVD. Предложена модель связывания атомов углерода, имплантированных в аморфную углеродную матрицу, согласно которой единственным и достаточным условием является ограничение температуры матрицы. Модель sp^3-связывания позволяет оценить понимание механизма PVD углеродных пленок, а также нестабильных фаз других веществ и материалов.
Бесплатно
Фильтрация гармонического и хаотического сигналов в нелинейных радиоэлектронных системах
Статья научная
Создание нелинейных радиотехнических систем является перспективным направлением. В радиотехнической системе в качестве информационного используется хаотическое колебание. Применяется нелинейная фильтрация смеси хаотического колебаний и шума. Нелинейный фильтр содержит бистабильную систему - триггер Шмитта и линейный фильтр. Фильтрация происходит за счет эффекта стохастического резонанса. Сигнал на выходе нелинейной системы усиливается при некоторой оптимальной интенсивности шума. Исследован эффект стохастического резонанса для узкополосных сигналов. Приведены результаты экспериментального исследования в программе Multisim.
Бесплатно
Флуктуации интенсивности сигнала в атмосферных оптических системах передачи информации
Статья научная
Рассматриваются распределения плотности вероятностей флуктуаций интенсивности оптического сигнала при турбулентных возмущениях различной степени. Показано, что в экспериментальных работах по исследованию флуктуаций интенсивности сигнала в атмосфере необходимо учитывать влияние флуктуаций интенсивности светового фона.
Бесплатно
Формирование веерных ионосферных радиоканалов
Статья научная
Обоснование. Ионосферные информационные радиоканалы в диапазоне высоких частот ранее широко использовались для радиосвязи и радиовещания, в том числе иновещания. Система иновещания проектировалась, планомерно развивалась и наращивалась в течение более полувека и обеспечивала круглосуточное радиовещание в диапазоне ВЧ практически на все страны. Технически это было реализовано построением нескольких десятков передающих центров и радиостанций зарубежного радиовещания, базировавшихся по всей территории Союзного государства. В настоящее время возможность технической реализации схем ионосферной доставки сигналов высоких частот многочисленными радиостанциями необратимо утрачена. Цель. Ставшая актуальной проблема ускоренного восстановления дальнего радиовещания решается разработкой способа и универсальных технических средств создания веерных ионосферных радиоканалов. Методы. Задача может быть решена применением антенных систем с механическим позиционированием. Они позволяют в значительной степени уменьшить количество антенн на один передатчик, сохраняя при этом возможности суточного поддержания частотного расписания. Результаты. Анализ и исследования сложившейся ситуации выявили возможность введения в состав передающей позиции логичной, классической для подобных ситуаций конструкции антенной системы, содержащей в простейшем случае две синфазные горизонтальные диапазонные антенны, которые для создания веерных радиовещательных каналов поворачиваются в горизонтальной плоскости, что можно обеспечить их перемещением по дугообразной траектории, например, по общему двухрельсовому дугообразному пути. Размеры и кривизна рельсового участка подбирается с учетом профиля и размеров выбранной площадки, эксплуатационных требований и обеспечения секторов работы антенн, в которых формируются веерные радиоканалы. В качестве примеров показано, как с помощью одной антенной системы можно обеспечить территорию Западной Европы веерным интервальным информационным обслуживанием радиосигналами, а также иллюстрируется возможность информационного обслуживания небольшим количеством антенных систем сопредельных территорий вдоль границы России на глубину до 3500 км. Заключение. Представленный способ формирования веерных ионосферных радиоканалов в сочетании с передающей позицией как инструментом реализации способа защищены патентом на изобретение. Они дают возможность поэтапно создавать многофункциональные передающие позиции формирования веерных ионосферных радиоканалов, ориентированные на радиовещание или радиосвязь, постановку помех или доставку сигналов пассивной радиолокации по технологии одного скачка, т. е. решаетяся существенный объем задач, характерных для радиопередающих центров дальнего радиовещания прошлого.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен способ формирования двумерных панорамных радиолокационных изображений объектов сложной формы с использованием радиолокационного измерительного комплекса открытого типа.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты исследований макета антенной решетки для перспективной базовой станции сотовой связи диапазона частот 1,8-1,88 ГГц, включающей в себя линейную антенную решетку из 12 щелевых элементов с директорами прямоугольной формы, в качестве диаграммообразующей схемы которой использована модификация линзы Ротмана, отличающаяся тем, что ради уменьшения ее габаритных размеров линза свернута пополам - в центре расположена земля, а по обе стороны ее - половинки тела линзы с экспоненциальными полосковыми трансформаторами. Показано, что для уменьшения уровня боковых лепестков антенной системы в режиме приема могут использоваться интерполяционная и экстраполяционная антенные решетки. Экстраполяционная антенная решетка может также формироваться с целью повышения коэффициента направленного действия приемной антенной системы и разрешения источников радиоизлучения, не разрешимых «реальной» антенной решеткой.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье автор рассматривает процесс генерации волоконных мод, переносящих орбитальный угловой момент (вортексных мод) с помощью вихревых волоконных брэгговских решеток; в данном контексте формирование вихревых мод осуществляется за счет конвертирования фундаментальной моды в моды более высоких порядков. В рамках статьи приведена обобщенная математическая модель вихревых волоконных брэгговских решеток, включающая в себя произвольную функцию аподизации и чирпирования, что позволяет рассчитывать решетки, формирующие вортексные моды заданного порядка для требуемого частотного диапазона с требуемым коэффициентом отражения. Предложен матричный способ описания вихревых волоконных брэгговских решеток, основанный на математическом аппарате теории смешанных мод и матриц рассеяния. Подобный матричный подход удобен для описания сложных и/или каскадных решеток. Проведено также имитационное моделирование рассматриваемых волоконных структур.
Бесплатно
Формирование панорамного изображения внутренней поверхности трубы
Статья научная
Обоснование. Визуальный неразрушающий контроль внутренней поверхности труб является важным аспектом при их производстве и эксплуатации. Вовремя обнаруженный и устраненный дефект может существенно сократить количество брака при производстве и предотвратить различные чрезвычайные происшествия при эксплуатации. Формирование полного панорамного изображения внутренней поверхности труб, пригодных для анализа качества, является актуальной и востребованной задачей, которая может быть решена с помощью систем компьютерного зрения.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследования формирования структур и хаотических режимов при помощи численного моделирования нелинейной колебательной системы. Проведено сравнение режимов работы, формирующих пространственно-временную структуру, показан путь перехода к хаотическому режиму колебаний.
Бесплатно
Формирование сверхкоротких импульсов с помощью сумматора конструкции Уилкинсона
Статья научная
В работе исследована возможность увеличение амплитуды сверхкоротких импульсов и формирования моноцикла Гаусса путем сложения сигналов с нескольких генераторов. Для этого были использованы кольцевые сумматоры конструкции Уилкинсона, конструкция которых была выбрана из-за низких потерь и высокой развязки входов. Было произведено моделирование S-параметров сумматоров с разными геометрическими параметрами в полосе частот до 5 ГГц. Полученные результаты совпали с экспериментально измеренными характеристиками. С помощью сумматоров путем сложения сверхкоротких импульсов одинаковой и различной полярностей была увеличена амплитуда монополярного импульса и сформирован импульс биполярной формы. Данный подход возможностью подстройки параметров выходного сигнала путем подбора задержек запускающих сигналов.
Бесплатно
Формулировка некоторых самосогласованных задач радиоэлектроники
Статья научная
Самосогласованная задача электромагнетизма определяется, как замкнутый математический цикл, в котором первичные источники электромагнитного поля корректируются обратным воздействием на них вторичных источников, возникающих в результате взаимодействия поля излучения с окружающей средой. В стационарном состоянии такой цикл описывается однородной краевой задачей либо на дифференциальном, либо на интегральном, либо на интегро-дифференциальном уравнениях, то есть задачей на собственные функции и собственные значения. Формулируются четыре наиболее распространенные варианты самосогласованных краевых задач.
Бесплатно
Фотоэлектрические свойства структур на базе пористого кремния с одно- и двухслойными покрытиями
Статья научная
Исследованы спектральные зависимости коэффициента отражения и вольтамперные характеристики структур для ФЭП на базе пористого кремния с одно- и двухслойными покрытиями из сульфида цинка и фторида диспрозия. Показано, что ФЭП на основе структур с двухслойным покрытием обладают наибольшей эффективностью преобразования, что подтверждает пассивирующие свойства фторида диспрозия на различных типах рабочей поверхности.
Бесплатно
Фракталы в радиолокации и радиофизике: 40 лет научных исследований
Статья научная
В данной статье представлен обзор основных научных результатов по созданию новых информационных технологий на основе текстур, фракталов, дробных операторов и нелинейных динамических методов. Исследования проводятся в рамках научного направления «Фрактальная радиофизика и фрактальная радиоэлектроника: проектирование фрактальных радиосистем», которое разрабатывается автором с 1979 г. и по настоящее время. Показано, что впервые в мире были предложены, а затем и применены новые размерностные и топологические (а не энергетические!) признаки или инварианты, которые объединены под обобщенным понятием «топология выборки» ~ «фрактальная сигнатура». Предложены текстурные и фрактально-скейлинговые (топологические) методы обнаружения сверхслабых сигналов и полей в интенсивных шумах и помехах. Открыт, предложен и развит новый вид и новый метод современной радиолокации, а именно фрактально-скейлинговая или масштабно-инвариантная радиолокация, что влечет за собой коренные изменения в самой структуре теоретической радиолокации, а также в ее математическом аппарате. Разработаны постулаты фрактальной радиолокации: 1 - интеллектуальная обработка сигнала/изображения, основанная на теории дробной меры и скейлинговых эффектов, для расчета поля фрактальных размерностей D; 2 - выборка принимаемого сигнала в шумах относится к классу устойчивых негауссовых распределений вероятностей D сигнала; 3 - максимум топологии при минимуме энергии входного случайного сигнала (т. е. максимальный «уход» от энергии принимаемого сигнала). Данные постулаты открывают новые возможности для обеспечения устойчивой работы при малых отношениях сигнал / (шум + помеха) или увеличения дальности действия радиолокаторов. Выполненные исследования являются приоритетными в мире и служат базой для дальнейшего развития и обоснования практического применения фрактально-скейлинговых и текстурных методов в современной радиофизике, радиоэлектронных системах и нанотехнологиях, а также в создании принципиально новых и более точных фрактально-текстурных (топологических) методов обнаружения и измерения параметров радиосигналов в пространственно-временном радиолокационном канале распространения электромагнитных волн с рассеянием.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Классические сетевые топологии, такие как двумерная решетка, накладывают ограничения на масштабирование фотонных нейроморфных процессоров, приводя к экспоненциальному росту оптических потерь, квадратичному увеличению занимаемой площади и линейному росту задержек с увеличением числа узлов. Биологические нейронные сети демонстрируют альтернативный, эволюционно оптимизированный принцип построения своей структуры, используя самоподобные и иерархические законы для обеспечения высокой связности при малой средней длине пути. Следовательно, исследование и адаптация подобных фрактальных топологий представляют собой актуальную задачу для преодоления барьеров масштабирования фотонных нейроморфных вычислительных систем. Цель. Выполнить теоретический анализ и количественное сравнение основных параметров самоподобных топологий для обоснования границ их применимости в задачах масштабирования фотонных нейроморфных процессоров; сформулировать рекомендации по выбору и адаптации архитектур межсоединений. Методы. Проведен систематический сравнительный анализ 13 типов сетевых топологий, включая стохастические (фрактальные дендриты, нейронные кластеры, малую мировую сеть, масштабно-инвариантные сети) и детерминированные фрактальные структуры (деревья, ковры Серпинского, кривая Гильберта, снежинку Коха), а также традиционные. Для каждой топологии рассчитаны и проанализированы пять ключевых параметров при масштабах до N = 107 узлов: диаметр, средняя длина пути, коэффициент кластеризации, критическая вероятность отказа и максимальные оптические потери. На основе многофакторного сравнения произведена итоговая классификация топологий по их практической применимости. Результаты. Установлено, что топологии с логарифмическим масштабированием диаметра (малая мировая сеть, фрактальные деревья) обеспечивают минимальные задержки и оптические потери. Однако многие детерминированные фракталы имеют нулевую локальную кластеризацию, а стохастические модели технологически сложно реализуемы. По результатам балльной оценки по пяти критериям (масштабируемость, кластеризация, надежность, максимальные оптические потери, технологическая реализуемость) оптимальной признана топология «малая мировая сеть». Для оптимизации баланса ключевых характеристик предложена концепция гибридных «инженерных фракталов» – детерминированных усеченных иерархий, сочетающих фрактальную основу для глобальных связей с регулярными кластерами на локальном уровне. Заключение. Показано, что потенциал фрактальных топологий для масштабирования фотонных нейроморфных систем является специфичным и реализуемым преимущественно через их адаптированные, гибридные формы. Основной рекомендацией для проектирования крупномасштабных процессоров является использование детерминированной иерархической реализации «малой мировой сети» или «инженерных фракталов», что позволяет сочетать логарифмическое масштабирование задержек, высокую отказоустойчивость и технологическую реализуемость в планарной интегральной фотонике.
Бесплатно
Функциональный однокристальный преобразователь свет-частота на основе высокоомного n-GaAs
Статья научная
В работе описывается опытный вариант однокристального преобразователя свет-частота, представляющего собой мезапланарную фоторезисторную структуру на основе высокоомного арсенида галлия с N-образной вольт-амперной характеристикой. Показаны функциональность и перспективность применения предложенного фотоэлектрического преобразователя для оптоэлектроники. Приведены основные характеристики, проанализированы преимущества и недостатки предложенного преобразователя перед имеющимися аналогами.
Бесплатно
