Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 578
Волновые структуры в комплексных сплошных средах, включая атмосферу, гидросферу и космическую плазму
Статья научная
Представлены результаты теоретического и численного изучения структуры и динамики 2- и 3-мерных солитонов и нелинейных волн, описываемых обобщенными уравнениями системы Белашова - Карпмана (такими как классы уравнений Кадомцева - Петвиашвили и 3-DNLS), а также вихревых систем, описываемых уравнениями эйлерового типа. Рассматриваются обобщения (относящиеся к различным комплексным физическим средам), учитывающие дисперсионные поправки высокого порядка и диссипацию. При изучении устойчивости неодномерных решений этих уравнений используется метод исследования ограниченности гамильтониана при его деформациях, сохраняющих импульс системы, путем решения соответствующей вариационной задачи. В результате получены условия существования 2- и 3-мерных солитонных решений в системе Белашова - Карпмана в зависимости от значений коэффициентов уравнений, т. е. от параметров среды и распространяющейся волны. Устойчивость 2- и 3-мерных вихревых систем исследуется на основе критериев устойчивости, полученных ранее. Эволюция и взаимодействие неодномерных солитонов и вихревых систем изучается численно. Отдельное внимание уделяется приложениям теории в различных областях современной физики, включая физику плазмы (БМЗ, ИЗ и альфвеновские волны в космической плазме), гидродинамику (поверхностные волны на «мелкой» жидкости и океанические вихри) и физику атмосферы (внутренние гравитационные волны на высотах F слоя ионосферы, вихри циклонического типа и торнадо в земной атмосфере и т. д.).
Бесплатно
Волны, описываемые краевой задачей на присоединенном уравнении Гельмгольца
Статья научная
Формулируется краевая задача о несобственных волнах экранированного волновода на основе присоединенного уравнения Гельмгольца. Показывается, что такая задача является самосогласованной, поскольку в ней учитывается обратное влияние поля на источник и волновые числа в функциях поля и в функциях источника совпадают.
Бесплатно
Восстановление диаграммы направленности антенны, измеренной в неидеальных условиях
Статья научная
Анализируется процедура измерения диаграммы направленности испытуемой антенны, включающая обследование облучающего поля с помощью зонда, перемещаемого вокруг рабочей зоны. Это поле представляется в виде сходящегося пучка плоских волн, пространственный спектр которого используется на этапе восстановления диаграммы направленности. На примере двухмерной скалярной задачи (измерение в плоскости и в условиях, когда поляризации антенны и облучающего поля одинаковы) внутри и вне рабочей зоны демонстрируются рельефы полей, образованных пучками плоских волн при аппроксимации сферической волны от относительно близкого источника. Сопоставляется методическая погрешность восстановления диаграммы направленности при использовании изотропного зонда и зонда с кардиоидной диаграммы направленности. Худшая обусловленность соответствующей системы алгебраических уравнений в первом варианте приводит к яркому росту осцилляций в аппроксимированном облучающем поле и к менее точному восстановлению диаграммы направленности.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена разработке и исследованию распределенных волоконных систем аэроакустического контроля параметров газовоздушного потока на срезе сопла турбомашин. Рассмотрена задача локализации источников и восстановление акустического поля турбомашин. Рассмотрено управление аэроакустической системой контроля на основе волоконнооптических датчиков основанное на принципах самообучения, так как экстремальные регуляторы, хотя и просто технически реализуются, однако обладают низким быстродействием, что особенно сказывается при большом числе управляющих элементов.
Бесплатно
Статья научная
Для вырожденного четырехволнового преобразователя излучения на резонансной и тепловой нелинейностях получено аналитическое выражение, связывающее временную зависимость пространственного спектра объектной волны с временной зависимостью пространственного спектра сигнальной волны. Показано, что одновременный учет двух типов нелинейностей приводит к появлению в объектной волне дополнительной волны. Найдена связь времени выхода на стационарное значение этой дополнительной волны с временами выхода на стационарное значение объектных волн, обусловленных наличием только тепловой или только резонансной нелинейностей.
Бесплатно
Вторичная электронная эмиссия и методы ее исследования
Статья научная
В статье рассмотрены и приведены физическая и математическая модели процесса вторичной электронной эмиссии – вторичных электронов, вырванных из метала при облучении поверхности металла потоком первичных электронов. Предложен анализ процессов, протекающих в эффективных эмиттерах, при условии облучения сканирующим пучком и выбор необходимых аппаратных и технических средств. Выполнен анализ погрешности измерения коэффициента вторичной электронной эмиссии при различных схемах контроля. Содержатся теоретические обоснования для построения математической модели выхода вторичных электронов из твердого тела под действием падающего на него потока первичных электронов. На основе математической модели, являющейся результатом решения кинетического уравнения, разработан алгоритм расчета коэффициента истинной вторичной электронной эмиссии в зависимости от энергии первичных электронов. Изложена структурная схема автоматизированного программно-технического комплекса, позволяющего измерять коэффициент вторичной электронной эмиссии различных материалов с высокой степенью достоверности.
Бесплатно
Вычисление цветовых различий между двумя цветами
Статья научная
В данной работе рассматриваются проблемы вычисления цветовых различий между двумя заданными цветами в существующих колориметрических системах МКО, а также точности цветовых различий полученных с помощью специальных формул: JРС -79; СМС на основе JРС -79, разработанной Комитетом по колориметрии Королевского общества красильщиков и колористов; а также формулой, рекомендованной в 1994 г. МКО. В свое время, одним из авторов (проф. Ложкиным Л.Д.) была предложена строго равноконтрастная цветовая система, защищенная патентом на изобретение, но в этой системе был применен достаточно сложный математический аппарат, основанный на тензорном исчислении. В данной работе используется простая методика вычисления цветовых различий, и достаточно несложный математический аппарат. Приведены результаты вычисления цветовых различий между двумя заданными цветами. Для этого была специально создана компьютерная программа, позволяющая проводить вычисления цветовых различий.
Бесплатно
Вычислительная модель оценки эффективности систем многочастотной цифровой радиосвязи
Статья научная
Обоснование. Развитие современных беспроводных систем связи во многом обусловлено использованием многочастотных сигналов в качестве функций-носителей информации, которыми описывается физический колебательный процесс, выступающий носителем информации при ее передаче получателю. Именно такие системы радиосвязи позволили существенно увеличить скорость беспроводной передачи данных, в том числе в сложных условиях многолучевого распространения радиосигнала. Одной из задач, направленной на проектирование и разработку связной радиоаппаратуры, является предварительная оценка ее эффективности с точки зрения использования выделенных ей ресурсов.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Статья посвящена разработке вычислительно эффективного численного решения задачи дифракции на бесконечно тонком идеально проводящем круглом диске. Основное внимание уделяется вопросу нахождения распределения поверхностной плотности тока с каждой стороны диска в отдельности, который остался нераскрытым в других известных исследованиях. Цель настоящей статьи состоит в устранении указанного недостатка путем формирования вычислительно эффективного алгоритмического решения, основанного на методе моментов и позволяющего численно задавать гладкую аппроксимацию поверхностной плотности тока на освещенной и теневой сторонах бесконечно тонкого идеально проводящего круглого диска.
Бесплатно
Гармоническая модель нелинейного резонанса в дискретном времени
Статья научная
Нелинейность колебательной системы является источником высших гармоник основной частоты. Гармоники искажают форму колебаний и усложняют их динамику. В работе предложена новая математическая модель классического нелинейного явления - нелинейного резонанса. Модель описывает резонанс в дискретном времени. Ее особенность состоит в строгой монохроматичности вынужденных колебаний нелинейного осциллятора. В основе модели лежит популярный в прикладной теории нелинейных колебаний метод эквивалентной (гармонической) линеаризации. Свойство монохроматичности дискретных колебаний подтверждено в рамках численного эксперимента.
Бесплатно
Генератор монохроматических автоколебаний в дискретном времени
Статья научная
Для проектирования генераторов автоколебаний в дискретном времени предложено использовать гармонически линеаризованные модели автоколебательных систем томсоновского типа. Необходимые для этих моделей оценки скорости и мгновенной мощности осцилляций проведены на основе формулы численного дифференцирования гармонических сигналов с известными частотами. Показано, что в рамках такого подхода в дискретном времени удается реализовать нелинейные системы, генерирующие строго монохроматические автоколебания.
Бесплатно
Генетико-математическое моделирование взаимодействия популяций
Статья научная
Представлено решение генетико-математической задачи взаимодействия человеческой популяции и вирусной популяции применительно к проблеме пандемии COVID-19. Отмечено, что вирус взаимодействует не со всем организмом человека как совокупностью сложных органов, а с отдельными его клетками. Использована математическая модель, основанная на законе Харди - Вайнберга, состоящая из двух линейных взаимозависящих дифференциальных уравнений относительно частоты аллеля с различной правой частью. Уравнения отражают временную динамику клеток человеческой и вирусной популяций в процессе их взаимодействия. В уравнении для вирусной популяции правая часть - постоянная величина, характеризующая гибель вирусов за счет иммунной системы человека. В уравнении для клеток человеческой популяции правая часть линейно зависит от частоты аллеля вирусной популяции. Правая часть в этом уравнении характеризует гибель клетки при встраивании в ее ДНК вируса для его размножения. Найдены решения дифференциальных уравнений и проанализированы результаты этих решений. Получена оценка длительности пандемии при использовании параметров клеток печени человека и вируса гриппа.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается вопрос влияния шероховатой поверхности на распространение волн в экранированных структурах с учетом конечной проводимости металла. Представлен краткий обзор наиболее значимых моделей таких структур, и предложен новый метод расчета, в основу которого положены принцип градиентной модели шероховатой поверхности и концепция парциальных волн Бриллюэна. С помощью разработанной методики получено простое выражение для эквивалентной проводимости шероховатой поверхности, которое можно использовать в известных формулах для погонных потерь различных направляющих структур.
Бесплатно
ДВ-модель автоколебаний с уширенной спектральной линией
Статья научная
Представлен алгоритм генерации квазигармонических автоколебаний с однородно уширенной спектральной линией. Алгоритм основан на уравнении движения ДВ-осциллятора томсоновского типа, в которое введено случайное воздействие в виде полосового белого шума. Реализовано два типа воздействий: аддитивное и параметрическое. Спектральные характеристики генерируемых автоколебаний проанализированы методом численного эксперимента. Показано, что аддитивный алгоритм формирует автоколебания с амплитудно-частотными флуктуациями. Флуктуации частоты задают лоренцеву (резонансную) форму центральной части спектра мощности автоколебаний, флуктуации амплитуды образуют шумовой пьедестал спектральной линии. На основе анализа статистических характеристик флуктуаций частоты ДВ-осциллятора с аддитивным шумовым воздействием предложен параметрический алгоритм генерации квазигармонических автоколебаний. В нем случайным возмущениям подвержена резонансная частота колебательной системы томсоновского ДВ-осциллятора. Приведены результаты численных экспериментов с генераторами квазигармонических колебаний.
Бесплатно
Статья научная
Разработаны T - и L -методы решения краевых задач для электродинамических структур с гиротропным заполнением в цилиндрической системе координат. Методы основаны на двух линейно независимых решениях обобщенного уравнения Гельмгольца для гиротропной среды. Получен полный спектр резонансных частот собственных колебаний цилиндрического однородного гиротропного резонатора. Рассчитаны дисперсионные характеристики собственных волн однородного гиротропного радиального волновода. Иллюстрируется эффект преобразования структуры электромагнитного поля собственных колебаний однородного гиротропного резонатора при изменении параметра невзаимности.
Бесплатно
Двухполяризационный излучатель с высокой развязкой для фазированных антенных решеток
Статья научная
Рассматривается малогабаритный двухполяризационный волноводный излучатель с высокой развязкой между входами, предназначенный для использования в фазированных антенных решетках с широким сектором сканирования. Подобный излучатель может также использоваться для построения активной решетки для спутниковых радиолокаторов с синтезированной апертурой. Проведена оптимизация геометрических параметров излучателя и четырехэлементного модуля, а также их основных антенных характеристик. Приводятся результаты оптимизации по основным характеристикам излучателя и модуля (КСВ, развязке, КПД, форме ДН) в 6 %-й полосе частот в Х-диапазоне.
Бесплатно
Диагностика новообразований кожи методом комбинационного рассеяния
Статья научная
Разработан фазовый метод определения типа новообразований кожи, основанный на локализации в фазовой плоскости изменений спектральных интенсивностей комбинационного рассеяния в полосах 1300–1340 см-1 и 1640–1680 см-1 по отношению к интенсивности линии 1450 см-1 На основании ex vivo экспериментов, проведенных на 28 образцах кожи с новообразованиями, показано, что чувствительность предложенного метода близка к абсолютной, а специфичность метода превышает 90 %. Фазовый метод может быть использован для диагностики меланомы и базалиомы в массовом скрининге и мониторинге кожных патологий.
Бесплатно
Динамика перепутанной пары ридберговских атомов, последовательно пролетающих тепловой резонатор
Статья научная
В настоящей работе нами исследована динамика перепутывания двух ридберговских атома, приготовленных в белловском перепутанном состоянии, и последовательно пролетающих одномодый резонатор одноатомного мазера в тепловом состоянии. На основе точного решения рассматриваемой модели найден параметра Переса-Хородецких для атомов. Проведено численное моделирование параметра перепутывания атомов для различных параметров модели. Показано, что взаимодействие атомов с тепловым полем резонатора может приводить к частиному восстановлению начального перепутывания.
Бесплатно
Статья научная
Исследовано влияние штарковского сдвига энергетических уровней на атом-атомное перепутывание двух идентичных атомов, взаимодействующих с модой электромагнитного поля в идеальном резонаторе посредством вырожденных двухфотонных переходов. Показана возможность контроля за степенью перепутывания атомов, а также исчезновения эффекта мгновенной смерти перепутывания за счет включения штарковского сдвига.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе нами исследована динамика двух дипольно-связанных сверхпроводящих кубитов, приготовленных в перепутанном состоянии и взаимодействующих с двумя модами вакуумного электромагнитного поля двух независимых идельных резонаторов. Показано, что диполь-дипольное взаимодействие кубитов является эффективным механизмом стабилизации перепутывания кубитов.
Бесплатно
