Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 624
Статья научная
Обоснование. В контексте экспоненциального роста трафика и повышения требований к спектральной эффективности систем беспроводной связи пятого и шестого поколений ключевую роль играют многопользовательские технологии с множественными входами и выходами и ортогональное частотное разделение каналов. При этом нелинейные методы прекодирования, в частности алгоритм Tomlinson – Harashima Precoding с редукцией решетки, демонстрируют высокую эффективность в подавлении межабонентской интерференции. Однако их практическая реализация в системах с ортогональным частотным разделением каналов затруднена из-за чрезвычайно высокой вычислительной сложностью, обусловленной необходимостью применения процедуры редукции для каждой поднесущей. Цель. Целью настоящей работы является решение указанной проблемы путем разработки и исследования гибридного алгоритма, обеспечивающего помехоустойчивость, сопоставимую с эталонным алгоритмом Tomlinson – Harashima Precoding с редукцией решетки, при кардинальном снижении средней вычислительной сложности. Методы. Для достижения поставленной цели в работе предложен гибридный алгоритм, объединяющий блочную диагонализацию для устранения межгрупповой интерференции и алгоритм Tomlinson – Harashima Precoding с редукцией решетки для подавления внутригрупповой. Ключевая научная новизна заключается в предложенном механизме селективной активации редукции решетки. В отличие от известных подходов, редукция решетки применяется не ко всем поднесущим, а адаптивно, только к тем, для которых матрица эффективного канала является плохо обусловленной. В качестве метрики для принятия решения используется число обусловленности матрицы канала. Результаты. Результаты имитационного моделирования подтверждают, что предложенный алгоритм достигает вероятности битовой ошибки, сопоставимой с эталонным алгоритмом Tomlinson – Harashima Precoding с редукцией решетки и значительно превосходящей классический Tomlinson – Harashima Precoding, при существенном снижении средней вычислительной сложности. Заключение. Разработанный подход представляет собой эффективный компромисс между производительностью и сложностью, что открывает перспективы для его практической реализации в базовых станциях современных и будущих систем связи.
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
Статья научная
Обоснование. Для работы квантового компьютера должен быть реализован набор универсальных вентилей, например двухкубитный вентиль типа контролируемое отрицание плюс однокубитные вращения. В качестве универсальной альтернативы возможно использование трехкубитных вентилей. В этой связи представляется весьма актуальной задача исследования динамики систем трех кубитов в микроволновых резонаторах, в частности изучение наиболее эффективных схем генерации, управления и контроля перепутанных состояний кубитов.
Бесплатно
Динамика синхронизации двухкаскадного генератора ван дер Поля
Статья научная
Представлены результаты численного моделирования процесса синхронизации автоколебаний в двухкаскадном кольцевом генераторе ван дер Поля гармоническим сигналом. Исследования проведены в рамках ДВ-модели динамической системы. Модель разработана на основе принципа соответствия в рамках метода медленно меняющихся амплитуд характеристик дискретной системы характеристикам аналогового прототипа. Получены укороченные уравнения для комплексных амплитуд колебаний в каскадах генератора. Установлено, что в автономной системе наблюдается эффект бистабильности амплитуд. В режиме синхронизации внешним гармоническим сигналом решения укороченных уравнений позволили рассчитать амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики синхронных колебаний. Показано, что в полосе удержания синхронных колебаний наблюдаются переходы между бистабильными состояниями. Проанализированы различия частотных характеристик синхронизации классического и двухкаскадного осцилляторов ван дер Поля.
Бесплатно
Дискретная бигармоническая модель томсоновских автогенераторов
Статья научная
Для моделирования автоколебаний в генераторах томсоновского типа предложен численно-аналитический метод, базирующийся на представлении автоколебательной системы в виде совокупности двух осцилляторов - основной частоты и ее третьей гармоники. Ведущий осциллятор генерирует строго монохроматические автоколебания в дискретном времени и возбуждает вынужденные колебания осциллятора третьей гармоники. Основное внимание уделено автоколебаниям в трехточечных схемах с емкостной и индуктивной связями. Показано, что предложенный метод моделирования позволяет давать сравнительные оценки амплитуд гармонических составляющих спектра автоколебаний.
Бесплатно
Дискретная модель связанных нелинейных осцилляторов
Статья научная
Дискретизирующие последовательности отсчетов импульсных характеристик квазигармонических осцилляторов использованы для перехода к дискретному времени в уравнениях движения нелинейных колебательных систем со многими степенями свободы. В результате предложен конечно-разностный алгоритм моделирования нелинейной динамики осцилляторов. Разностная схема имеет второй порядок точности по дискретному времени, сохраняет форму импульсных характеристик осцилляторов и хорошо стыкуется с методами цифровой обработки сигналов. Приведен пример моделирования нелинейного резонанса в двух связанных осцилляторах Дюффинга.
Бесплатно
Дискретные отображения томсоновских автоколебательных систем с запаздыванием
Статья научная
Предложены новые дискретные отображения автоколебательных систем томсоновского типа с запаздывающими обратными связями. Отображения получены методом структурного синтеза с использованием последовательностей дискретных отсчетов импульсных характеристик резонаторов, входящих в состав автоколебательных систем. Метод медленно меняющихся амплитуд использован для анализа динамических характеристик автоколебаний в дискретном времени. Приведен пример генерации автоколебаний дискретным отображением осциллятора Ван дер Поля с запаздыванием.
Бесплатно
Статья научная
Приводятся результаты исследования спектра азимутально-несимметричных волн круглого открытого слоистого феррит-диэлектрического волновода при отсутствии и наличии магнитных потерь в феррите. Для волны HE_11 волновода с потерями представлены частотные зависимости угла поворота большой полуоси эллипса поляризации и его эксцентриситета.
Бесплатно
Дифракционные характеристики линзы Люнеберга для поля круговой поляризации
Статья научная
Получены расчетные диаграммы рассеянья по основной и кросс-поляризационной составляющим линзы Люнеберга при падении плоской волны с круговой поляризацией электромагнитного поля. В качестве модели линзы выбрана шестислойная диэлектрическая структура с изменяющимися значениями диэлектрической проницаемости отдельных слоев. Для нескольких размеров линзы получены коэффициенты рассеяния. Коэффициент поглощения получен на основе использования оптической теоремы. Определена доля мощности рассеянная полем кросс-поляризации.
Бесплатно
Дифракция электромагнитных волн на спиральных элементах
Статья научная
Рассматривается задача дифракции электромагнитных волн на следующих структурах: однозаходной цилиндрической спирали и совмещении левои правовинтовой цилиндрической спирали. В качестве источника возбуждения выступает плоская линейно поляризованная волна вертикальной либо горизонтальной поляризации. Расчет осуществляется на основе интегральных представлений электромагнитного поля тонкопроволочной структуры, переходящих на поверхности излучающих элементов в систему интегральных уравнений для определения неизвестных распределений токов. Показано, что структура, состоящая из совмещения левои правовинтовой спиралей, обладает четко выраженным осевым переизлучением, которое наблюдается в широкой полосе частот.
Бесплатно
Диэлектрическая проницаемость борных нанотрубок с дефектами замещения
Статья научная
Из первых принципов произведен расчет частотной зависимости для действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости борных трубок без дефектов и с дефектами замещения атома бора атомами углерода и азота. Произведено сравнение и показана существенная роль данных дефектов в отклике структуры на электромагнитное воздействие. Симуляция взаимодействия света с веществом осуществлялась с помощью программы SIESTA.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Исследование перепутанных состояний модели Джейнса – Каммингса и ее многокубитных обобщений и расширений по-прежнему остается важной и актуальной темой современной квантовой оптики, квантовой информатики и физики твердого тела. Это связано с тем, что такие модели естественным образом описывают динамику взаимодействия логических элементов квантовых устройств (кубитов), таких как квантовые компьютеры или квантовые сети с микроволновыми полями резонаторов, используемыми для управления состояниями кубитов. В этой связи представляется весьма актуальной задача поиска наиболее эффективных схем генерации, управления и контроля перепутанных состояний кубитов в рамках моделей типа Джейнса – Каммингса. Цель. Исследовать особенности динамики перепутывания пары кубитов, каждый из которых заперт в одномодовом резонаторе и нерезонансно взаимодействует с модой вакуумного поля, при наличии расстроек частот переходов в кубитах и частот резонаторных мод и диполь-дипольного взаимодействия кубитов. Методы. Для анализа динамики рассматриваемой системы исследовано решение временного квантового уравнения Шредингера. Найдено точное решение указанного уравнения в случае начальных перепутанных состояний кубитов белловского типа. Точное решение уравнения эволюции использовано для вычисления критерия перепутывания пары кубитов – отрицательности. Проведено численное моделирование временной зависимости отрицательности для различных значений параметров рассматриваемой модели. Результаты. Показано, что наличие расстроек, разницы в константах кубит-фотонной связи и диполь-дипольного взаимодействия существенно влияет на максимальную степень перепутывания подсистемы кубитов в процессе их эволюции. Найдено, что для определенных параметров рассматриваемой модели начальные белловские перепутанные состояния кубитов могут рассматриваться в качестве долгоживущих устойчивых состояний. Заключение. Установлена возможность реализации долгоживущих устойчивых двухкубитных перепутанных состояний в рассматриваемой системе. Полученные результаты могут быть использованы для эффективного контроля и управления степенью перепутывания кубитов, взаимодействующих с микроволновыми полями резонаторов.
Бесплатно
Дробные лапласианы и распространение волн в трехмерном пространстве как квантовый процесс
Статья научная
В статье показано, что большое число задач распространения линейных волн различной физической природы может быть сформулировано как задача о фейнманоне. Мы назвали «фейнманоном» квантовый объект, двигающийся по фрактальным траекториям в фазовом пространстве динамической системы, связанной с трехмерным волновым уравнением, которое мы рассматриваем в рамках формализма интеграла Фейнмана. Методология введения фейнманонов обладает большой общностью и обусловлена нелокальностью дробных операторов Лапласа.
Бесплатно
