Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 588
Статья научная
Обоснование. По результатм эксплуатации различных изделий машиностроения установлено, что индивидуальные особенности микрорельефов их рабочих поверхностей во многом определяет их надежность и долговечность. В связи с этим разработка современных новых методов измерения параметров шероховатости микрорельефа с целью их дальнейшего использования в машиностроении является актуальной задачей в настоящее время. Цель. Целью работы стало исследование и разработка оптико-электронного метода, новых алгоритмов и программного обеспечения для цифровой обработки изображений исследуемых микрорельефов механически обработанных поверхностей, в результате которой измеряются параметры шероховатости микрорельефов непосредственно в ходе выполнения технологического процесса. Методы. Метод основан на компьютерной обработке изображений исследуемых микрорельефов. Сущность метода состоит в том, что строки видеосигналов изображения микрорельефа рассматриваются как реализации случайного стационарного процесса. При этом все изображение состоит из m таких реализаций – количества строк изображения. Количество пикселов в строке n соответствует ширине анализируемого изображения. В результате такой обработки изображения получается строчная матрица коэффициентов корреляции – функция корреляции, к которой затем применяются известные математические методы обработки стационарного случайного процесса для нахождения его нормированной автокорреляционной функции. Для повышения разрешающей способности корреляционного метода оценки параметров микрорельефа использован спектральный анализ полученных автокорреляционных функций. По результатам спектрального анализа определяется с заданной вероятностью шероховатость исследуемого микрорельефа. Результаты. Разработан корреляционно-спектральный метод измерения параметров микрорельефа, в основе которого лежит представление полутонового изображения исследуемой поверхности в виде совокупности реализаций стационарного случайного процесса. Для этого представления были рассчитаны корреляционные функции исследуемых микрорельефов и определены их спектральные плотности. Установлено, что микрорельефы с разной шероховатостью существенно различаются по спектральным плотностям. Представлены результаты применения данного метода для оценки параметров микрорельефа внутреннего кольца подшипника. Заключение. Показана перспективность применения оптико-электронного метода и цифровой обработки изображений микрорельефов механически обработанных поверхностей с целью оперативного измерения их параметров шероховатости. Разработан алгоритм вычисления автокорреляционной функции, характеризующей исследуемый микрорельеф, как совокупность реализаций случайного стационарного процесса, где каждая реализация является строкой видеосигнала. Затем для повышения разрешающей способности метода к полученным автокорреляционным функциям применяется преобразование Фурье и вычисляются спектральные плотности автокорреляционных функций. Методом наименьших квадратов строится зависимость, с использованием которой осуществляется измерение шероховатости исследуемого микрорельефа.
Бесплатно
Статья научная
Изучались характеристики плоских симметричных антенн осевого излучения длиной 150 мм с линейно расширяющимся раскрывом для углов раскрыва 30˚, 60˚ и 90˚. При этом теоретически рассчитаны, экспериментально измерены и проанализированы диаграммы направленности этих антенн: выявлено, что характеристики экспериментально измеренных диаграмм направленности хорошо согласуются с разработанными математическими моделями в диапазоне частот 5,9-12,5 ГГц. По полученным экспериментальным данным обнаружена зависимость коэффициента направленного действия исследовавшихся антенн от угла раскрыва.
Бесплатно
Импульсное поле круглой плоской апертуры
Статья научная
В работе проводятся моделирования излучения фронта волны сверхкороткого импульса плоской круглой апертурой и анализ характера распространения импульса. Рассмотрены особенности волнового фронта, в частности, образование тороидального волнового фронта на границе. Показана методика расчета импульсной переходной характеристики по известным входному и выходному сигналам системы. Проведено сравнение численных результатов с аналитическими первообразными ИПХ.
Бесплатно
Импульсный ускоритель пылевых частиц
Статья научная
Рассматривается импульсный метод ускорения и условия реализации данного метода. Проведен анализ конструкции ускорителя, работающего на импульсном методе ускорения частиц. Проведено математическое моделирование работы одной ступени импульсного ускорителя. Исследованы возможные способы управления генератором импульсного напряжения на основе физической модели. Рассмотрены возможные улучшения характеристик импульсного ускорителя.
Бесплатно
Статья научная
Анализ интеграла Фейнмана для одномерного квантовомеханического гармонического осциллятора приводит к введению радиона - квазичастицы радиосистем, понимаемой как объект, распространяющийся в фазовом пространстве осциллятора по фрактальным траекториям. Эти же соображения приводят к выводу о естественной фрактальности всех радиосистем, оперирующих со спектром сигнала. При излучении электромагнитной волны в среду с произвольной диэлектрической проницаемостью радион продолжает свое фрактальное движение по фазовому пространству. Взаимоотношения радиона и квантов электромагнитного поля - фотонов - также обсуждены.
Бесплатно
Интегральная модель дробного томсоновского автогенератора
Статья научная
Разработана модель автоколебательной системы дробного порядка, основанная на интегральном уравнении движения. Приведены численные результаты моделирования процесса установления автоколебаний. Они сопоставлены с приближенными аналитическими результатами, полученными в квазигармоническом приближении.
Бесплатно
Интегральные представления в краевых задачах о расчете устройств СВЧ- и КВЧ-диапазонов
Статья научная
При электродинамическом расчете СВЧ(КВЧ)-устройств с использованием методов, приводящих к алгоритмам в незамкнутой форме, весьма полезным являются строгие интегральные соотношения (представления): лемма Лоренца, теорема взаимности, условие ортогональности собственных волн и т. д., с помощью которых осуществляется контроль получаемых результатов, улучшается их сходимость, а в ряде случаев расчет характеристик, не рассчитываемых без указанных представлений. Интегральные представления - это запись уравнений электродинамики (в любом унифицированном виде) и их решений в той или иной обобщенной форме, связывающих в целом электромагнитные поля в электродинамических структурах, описываемых краевыми задачами. Интегральные представления используются для контроля получаемых результатов; в ряде случаев позволяют получать аналитические решения; приводят к самосогласованным задачам, учитывающим обратное влияние поля излучения на первичные источники; позволяют получать априорную информацию о спектре возможных решений; решать присоединенные задачи как специфические задачи о возбуждении. Рассмотрение явления комплексного резонанса в этой статье показывает, что интегральные представления позволяют установить связь между несамосопряженностью и самосогласованностью краевых задач.
Бесплатно
Интерференционное управление поглощательной способностью магнитной пленки
Статья научная
Исследуется возможность интерференционного управления поглощательной способностью тонкого слоя магнетика за счет изменения разности фаз встречных когерентных волн, падающих на его противоположные стороны, и внешнего магнитного поля. В зависимости от указанных параметров слой может быть как сильно-, так и слабопоглощающим. При этом возможны как полное поглощение, так и практически бездиссипативное прохождение энергии через поглощающий слой, т. е. «затемнение» слоя или его «просветление».
Бесплатно
Искажения цветности в телевидении и метод их уменьшения
Статья научная
Показаны источники цветовых искажений в телевидении и что цвета координаты цветности, которых находятся внутри треугольника цветового охвата экрана телевизионного возможно воспроизвести колориметрически точно, т. е. без цветовых искажений. Предложен способ реализации телевизионной системы с колориметрически точным воспроизведением цветности изображения.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматривается распространение солитоноподобных вихревых пучков в оптическом сегменте системы радио-по-волокну (Radio-over-Fiber, RoF). Подход основан на решении нелинейного уравнения Шредингера для керровской нелинейной среды, какой является оптическое волокно. В работе получено численное решение нелинейного уравнения Шредингера для вихревых солитонов; проведено моделирование распространения солитоноподобных вихрей по оптическому волокну. Кроме того, проведено моделирование фазового амплитудного фильтра, формирующего оптические сигналы с заданным состоянием орбитального углового момента и сохранением поляризации при распространении по оптическому волокну. Расчет амплитудно-фазового фильтра проводился на основе спинорного представления уравнений Максвелла.
Бесплатно
Использование нейронной сети для обнаружения и идентификации помех при приеме шумоподобного сигнала
Статья научная
Основной задачей системы связи является своевременная надежная и достоверная передача сообщений между абонентами. В случае воздействия помех система связи выполняет свою задачу в соответствии с той помехозащищенностью, которой она обладает. В то же время смесь полезного сигнала, шума и помех, поступающая на вход приемника, после необходимой обработки может служить источником информации о существующих в канале помехах. Полученная таким образом информация о наличии и характере помех может быть полезна как для изменения параметров радиоканала (модуляции, частоты, режима), так и для внешнего заказчика. Настоящая статья посвящена использованию нейронных сетей для извлечения из поврежденных информационных сигналов информации о характере помех, вызвавших такое повреждение.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен вопрос регистрации частиц с помощью пьезодатчиков, принцип действия пьезодатчиков, их классификация и уравнение пьезоэффекта. Кроме того, приведена методика определения координат места удара высокоскоростных частиц о корпус космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
В статье исследуются три различных алгоритма борьбы с межсимвольной интерференцией в MIMO-системах связи, с конфигурацией 2x2 (алгоритм сведения к нулю, алгоритм наименьших квадратов и алгоритм «приема» в целом «с поэлементным принятием решения»). Проведено математическое моделирование и дана сравнительная характеристика эффективности алгоритмов фильтрации.
Бесплатно
Статья научная
Настоящая статья посвящена исследованиям возможностей повышения спектральной эффективности в системах MIMO путем использования антенн с подложками из биизотропных и бианизотропных киральных метаматериалов и различными типами фрактальных излучателей, в частности, были использованы фрактальные структуры в виде треугольника Серпинского, кривых Коха и Гилберта, а также дипольной треугольной антенны сложной конфигурации - ФРМ. Расчет спектральной эффективности проводился путем использования одной из вариаций формулы Шеннона, в которую входит полная матрица Z-параметров. В свою очередь, данная матрица определялась с помощью программного комплекса электродинамического моделирования. Показано, что использование таких антенн с фрактальной геометрией излучателей, расположенных на киральных подложках, позволяет снизить взаимное влияние между излучателями и, в свою очередь, повысить спектральную эффективность в нескольких частотных диапазонах по сравнению с традиционными решениями.
Бесплатно
Статья научная
В работе проводятся исследования возможности управления агроценозом сельскохозяйственных систем при воздействии неинвазивными уровнями энергии электромагнитных полей КВЧ-диапазона. Приводятся результаты лабораторных и полевых испытаний. Критерием оценки используется коэффициент эффективности агроценоза.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуется возможность использования акустооптического эффекта для демодуляции последовательности радиоимпульсов. Предложены схемы измерительных установок для определения параметров последовательности. Описаны методы анализа дифракционной картины, связывающие распределение интенсивности с характеристиками сигнала. Построены экспериментальные и теоретические кривые. На основе полученных данных сделан вывод относительно требований к материалам кристаллов, лежащих в основе акустооптических ячеек. Описаны условия появления областей неопределенности.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. В радиолокационных системах широко применяются фазокодоманипулированные сигналы. Непрерывные сигналы данного вида имеют преимущество, заключающееся в низком уровне боковых лепестков взаимной функции корреляции и высокой помехозащищенности, но имеют ограничения по размерам зоны обзора, связанные с наличием пиков неоднозначности. Цель. В статье рассматривается возможность повышения однозначности определения временной задержки фазокодоманипулированного сигнала в корреляционном измерителе на основе комбинированного правила кодирования на базе ПЛИС. Методы. Для достижения поставленной цели выполнялось численное моделирование корреляционного измерителя временной задержки с модулирующими сигналами, образованными различными правилами кодирования. Результаты. Предлагается в корреляционном измерителе при непрерывном приеме фазокодоманипулированного сигнала для повышения однозначности измерения временной задержки в качестве модулирующего применять сигнал, образованный двумя псевдослучайными последовательностями, одинаковыми по правилу кодирования, но разными по длительности. Приводятся результаты численного моделирования системы последетекторной цифровой обработки, основанной на предлагаемом методе. Заключение. Применение предлагаемого правила кодирования позволяет реализовать корреляционный измеритель с минимальным количеством вычислительных ресурсов при повышении однозначности и расширении диапазона измеряемых временных задержек.
Бесплатно
Исследование динамики квадратной решетки оптических вихрей в модели широкоапертурного лазера
Статья научная
С помощью системы уравнений Максвелла - Блоха аналитически и численно исследована динамика квадратной решетки оптических вихрей, образующейся в широкоапертурных лазерах. При накачке, близкой к порогу генерации, реализуется стационарная решетка вихрей. При увеличении накачки решетка вихрей теряет устойчивость в результате бифуркации Андронова - Хопфа, что приводит к возникновению в решетке колебаний. Далее решетка разрушается, и наблюдается нерегулярное движение отдельных оптических вихрей. Построены бифуркационные диаграммы.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрен искусственный киральный метаматериал, созданный на основе однородного контейнера из вспененного диэлектрика, в котором равномерно размещены и произвольно ориентированы плоские проводящие микроэлементы S-образной формы. Для описания исследуемого метаматериала построена частная математическая модель, учитывающая киральность, дисперсию и гетерогенность структуры. Для учета гетерогенности использовалась модель Максвелла Гарнетта. Для учета дисперсии параметра киральности была использована модель Кондона, известная из теории оптически активных сред. Методом частичных областей была решена задача о падении плоской электромагнитной волны линейной поляризации на планарный слой, созданный на основе исследуемого кирального метаматериала. Решение задачи было сведено к неоднородной системе линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных коэффициентов отражения и прохождения с учетом кросс-поляризации электромагнитного поля. Анализ численных результатов показал, что структура обладает ярко выраженными частотно селективными свойствами, в частности, как и в случае кирального метаматериала на основе трехмерных проводящих элементов, были определены дискретные частоты, на которых структура концентрирует падающее СВЧ-излучение внутри себя, в то время как на других частотах она является прозрачной для СВЧ-излучения. Киральный метаматериал на основе C-образных микроэлементов может быть использован для создания узкополосных частотно селективных концентраторов СВЧ-энергии планарного типа.
Бесплатно
Исследование коэффициентов взаимного влияния в двухполяризационных антенных решетках
Статья научная
Обоснование. Антенные решетки находят широкое применение в различных областях радиотехники, например в радио- и телекоммуникациях, спутниковых системах связи и др. Одной из важных характеристик антенной решетки является ее диаграмма направленности. Оценку матриц импеданса, матриц рассеяния, а также парциальных диаграмм направленности обычно производят по результатам численного электродинамического моделирования. В случае большого числа антенных элементов такое моделирование и оптимизация решетки требует значительного времени.
Бесплатно
