Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 550
Статья научная
В статье исследуется цифровое диаграммообразование по азимуту и углу места, что способствует более точному формированию нулей и максимума. Рассматриваются статистически оптимальный алгоритм минимума дисперсии, алгоритм обращения корреляционной матрицы с применением регуляризации, а также управления нулями на выходе цилиндрической, полусферической и планарной решеток. Проведена оценка отношения мощности полезного сигнала к результирующей мощности активной помехи и шума и вероятности битовой ошибки на выходе цифровых антенных решеток в зависимости от коэффициента направленного действия антенных элементов, числа выборок усреднения. Установлено, что полусферная антенная решетка позволяет значительно повысить надежность передачи в сравнении с рассматриваемыми, что снизит вычислительную нагрузку без привлечения усложненных алгоритмов диаграммообразования.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье исследуется влияние выбора анализируемых частотных диапазонов на повышение вероятности правильного дифференцирования состояний уровня активности головного мозга под световыми воздействиями различной интенсивности как результатов применения фрактальных методов детерминированного хаоса к анализу электроэнцефалограмм. Предложен способ оценки вероятности правильности определения наличия эффекта иррадиационных воздействий при применения фрактальных методов к анализу электроэнцефалограмм, а также способы повышения данной вероятности. Даны численные оценки повышения данной вероятности по результатам применения авторских методик.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассмотрено влияние пористого кремния и пленок фторида диспрозия на вольт-амперные характеристики фоточувствительных структур пониженной размерности на основе кремния. Описаны процессы создания и исследования полученных фоточувствительных структур. Приведены вольт-амперные характеристики структур до и после нанесения покрытия. В исследовании обнаружено положительное влияние пористого кремния и покрытия фторида диспрозия на вольт-амперные характеристики структур как с пористым кремнием, так и без него. Получены значения оптимальной толщины покрытия фторида диспрозия для пористых фоточувствительных структур. Показано, что покрытия фторида диспрозия оказывают не всегда положительное влияние на такие параметры фоточувствительных структур, как ток короткого замыкания и напряжение холостого хода, поскольку это связано с неравномерностью нанесения пленки на поверхность структуры.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрено решение задачи дифракции основной волны прямоугольного волновода H10 на планарной поперечной вставке из кирального метаматериала, созданного на основе тонкопроволочных проводящих спиральных микроэлементов. Для описания кирального слоя построена частная математическая модель, учитывающая свойства гетерогенности и дисперсии диэлектрической проницаемости и параметра киральности искусственной среды. Для учета свойства гетерогенности использовалась известная в физике модель Максвелла Гарнетта. Для учета дисперсии диэлектрической проницаемости была применена формула Друде - Лоренца, а для параметра киральности - формула Кондона. Решение задачи дифракции основной волны прямоугольного волновода на планарном слое из кирального метаматериала проводилось методом частичных областей и было сведено к системе линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных коэффициентов отражения и прохождения. Показано, что при наличии поперечного кирального слоя в волноведущей структуре возникает кросс-поляризованная по отношению к основной волна типа H01. Анализ частотных зависимостей модулей коэффициентов отражения и прохождения основной H10 и кросс-поляризованной H01 показал, что в некоторых узких интервалах частот в одноволновом режиме возникают ситуации, когда реализуется режим замены основного типа волны с H10 на H01 вблизи резонансных частот. Рассматриваемая линия передачи может найти применение при создании частотно-селективных фильтров и преобразователей поляризации СВЧ-диапазона.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрено решение задачи об отражении плоской линейно поляризованной электромагнитной волны от планарного слоя из метаматериала, который представляет собой матрицу из тонкопроволочных идеально проводящих элементов в виде двух взаимно ортогональных спиралей. Для рассматриваемого метаматериала построена дисперсионная модель. Задача решалась методом частичных областей и ее решение было сведено к системе линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных коэффициентов отражения и прохождения. В результате численного анализа были выявлены частотно селективные свойства исследуемого метаматериала. В частности, доказано, что на некоторых частотах структура является частотно селективным экраном для СВЧ-излучения.
Бесплатно
Статья научная
В статье построена математическая модель кирального метаматериала на основе составных тонкопроволочных спиральных элементов, учитывающая свойства киральности, гетерогенности и дисперсии. При построении модели киральный метаматериал рассматривался как гетерогенная система и описывался моделью Бруггемана. Были получены аналитические соотношения для вычисления резонансных частот составных спиральных элементов. Дисперсионные свойства метаматериала описывались с помощью известной модели Кондона. В качестве примера применения построенной математической модели было проведено решение задачи об отражении (прохождении) плоской электромагнитной волны линейной поляризации от планарного слоя исследуемой структуры на основе составных спиральных микроэлементов. Для определения коэффициентов отражения и прохождения основной и кросс-поляризованной компонент поля была получена система линейных алгебраических уравнений. В результате проведения численного моделирования были обнаружены частотно-селективные свойства метаструктуры, а также выявлены частоты, на которых электромагнитная волна «захватывается» планарным слоем метаструктуры. Подобный эффект может быть использован для создания частотно селективных концентраторов (хабов) СВЧ-энергии.
Бесплатно
Исторические аспекты возникновения фрактальной теории
Статья научная
В статье дано краткое определение фрактала, приведены основные его свойства, подробно рассмотрены исторические предпосылки возникновения фрактальной теории в контексте терминов «множество» и «функция», развитие которых рассматривается с момента их возникновения до формирования их понятийного аппарата. Приведены имена, годы жизни и фотографии ученых, внесших основной вклад в развитие рассматриваемых терминов. В результате ретроспективного анализа показано, что возникновение фрактальной теории является неотъемлемым этапом в развитии математики и физики. Кратко перечислены основные направления практического применения фрактальной теории в области радиотехники и электроники, среди которых выделены некоторые ученые, внесшие практическую лепту в развитие современной науки и практических ее приложений. В частности, приведены первооткрыватели фрактальной теории, которая нашла широкое практическое применение.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен итерационный алгоритм совмещения телевизионных изображений. Совмещение определяется параметрами смещения, масштабом и поворотом. Также на изображения оказывают влияние аддитивная и мультипликативная помеха. Алгоритм разрабатывался с целью уменьшения времени обработки изображений при вычислении параметров совмещения. Уменьшение времени обработки происходит за счет значительного сокращения вариантов перебора реперных точек, от которых зависит результат совмещения. Первоначально выбранные координаты реперных точек уточняются в ходе работы алгоритма и обеспечивают приемлемое совмещение телевизионных сигналов. Параметры совмещения разделены на две группы: смещения вдоль координатных осей (первая группа), масштаб и поворот (вторая группа). Они оцениваются отдельно друг от друга. Итерационная процедура заключается в использовании смещений для оценки масштаба и поворота, а затем в использовании масштаба и поворота для оценки смещений. Этот процесс повторяется несколько раз, и с каждой новой итерацией вычисленные параметры приближаются к действительным значениям. Разработанный алгоритм позволил уменьшить время обработки в 25 раз по сравнению с алгоритмом полного перебора для изображений, использованных для тестирования. Первое изображение имело размеры 288 × 384 пикселя, второе - 128 × 128 пикселя. Второе изображение являлось фрагментом первого. В заключении статьи приведены результаты численного моделирования, определяющие зависимость погрешности оценки параметров от мощности шума.
Бесплатно
Итерационный подход к расчету фотонно-кристаллических элементов
Статья научная
Обоснование. Изложен подход к расчету фотонно-кристаллических элементов, отличающийся от уже известных методов оптимизации общего назначения (например, генетического алгоритма или градиентных процедур) использованием информации о дифракционных картинах на разных частотах при оптимизации элемента, предназначенного для работы на одной выбранной длине волны. Фактически речь идет о расчете функциональных структур с ожидаемыми характеристиками (например, волноводов) под определенную длину волны (пусть заданную монохроматическим источником излучения).
Бесплатно
К вопросу использования когнитивной технологии "белых пятен" ТВ-диапазона в сетях VANET
Статья научная
В статье рассматриваются проблемы передачи сообщений о безопасности дорожного движения в сети VANET в режиме вещания по радиоканалам между двумя двигающимися автомобилями. Рассматриваемые проблемы вызваны низким расположением передающей и приемной антеннами над земной поверхностью. Волны используемого в VANET канала с частотой 5,89 ГГц, из-за слабой способности к дифракции, испытывают значительное затухание вплоть до полной блокировки линии прямой видимости. Нарушения нормальных условий приема сообщений о безопасности дорожного движения вызывают увеличение времени доставки и вероятности приема этих сообщений. Для решения проблемы обеспечения надежной доставки сообщений о безопасности дорожного движения предлагается дополнить их передачу в канале 5,89 ГГц передачей в дециметровом ТВ-диапазоне по когнитивной технологии «белых пятен». Распространение волн в этой части спектра частот имеют более выраженную способность к дифракции, меньшее ослабление сигнала в зависимости от расстояния между передатчиком и приемником, что способствует эффективной доставке сообщений о безопасности дорожного движения в сети VANET.
Бесплатно
К вопросу повышения пропускной способности радиотехнических систем
Статья научная
В работе произведен анализ фундаментальных и прикладных работ по теории информации, позволяющий оценить ее современное состояние. Выявлено, что для реальных радиотехнических систем передачи информации, пропускная способность при отсутствии шумов ограничена динамическими свойствами линейных избирательных систем, входящих в их состав. Указаны факторы, приводящие к негауссовской сигнально-помеховой обстановке и необходимости эффективно работать в нестационарных параметрических каналах современных систем связи.
Бесплатно
К вопросу сходимости барицентрического метода в решении задач дифракции на проводящих тонких экранах
Статья научная
В статье авторы для численного решения задач дифракции электромагнитных волн на бесконечно тонких идеально проводящих экранах произвольной формы предлагают применение барицентрического метода. Численное решение формируется в проекционной постановке метода Галеркина. Суть барицентрического метода состоит в порядке формирования глобальной системы базисных функций для раскрыва экрана при определении аппроксимации искомой функции плоскости тока на его поверхности. Базисные функции задаются полиномами типа Бернштейна через барицентрические координаты, вводимые для раскрыва экрана при его представлении в виде замкнутой односвязной многоугольной области. Рассмотрены особенности алгоритмической реализации барицентрического метода в решении задач дифракции на проводящих тонких экранах. Определена оценка скорости сходимости. Представлены сравнительные результаты расчетов, выполненные при равнозначных условиях барицентрическим методом и методом RWG.
Бесплатно
К вопросу формирования шумов и помех в комплексном виде
Статья научная
В работе представлен новый подход, обеспечивающий решение проблемы «Амплитуда, фаза, частота», для моделирования в комплексном виде гауссова белого шума и сложных полигармонических помех, присутствующих в реальных каналах связи. Получены оценки необходимого числа компонент при формировании белого гауссова шума для достижения заданной точности его аппроксимации.
Бесплатно
Катушечный ускоритель твердых тел
Статья научная
Проведены анализ катушечных электромагнитных ускорителей; математическое моделирование работы одной ступени электромагнитного ускорителя. Исследовано влияние параметров тяговых катушек, начальных условий и материала частиц на конечную скорость.
Бесплатно
Квазигармонические автоколебания в дискретном времени: анализ и синтез динамических систем
Статья научная
Для дискретизации времени в дифференциальном уравнении движения осциллятора (генератора) томсоновского типа предложено использовать сочетание численного метода конечных разностей и асимптотического метода медленно меняющихся амплитуд. Разностные аппроксимации временных производных выбираются таким образом, чтобы, во-первых, сохранить в дискретном времени консервативность и собственную частоту линейного контура автоколебательной системы. Во-вторых, требуется совпадение разностного укороченного уравнения для комплексной амплитуды автоколебаний в дискретном времени с аппроксимацией Эйлера укороченного уравнения для амплитуды автоколебаний в аналоговой системе-прототипе. Показано, что реализация такого подхода позволяет сформировать дискретные отображения осцилляторов томсоновского типа, в частности, осциллятора ван дер Поля. Адекватность дискретных моделей аналоговым прототипам подтверждена также численным экспериментом.
Бесплатно
Квазиоптимальное обнаружение сверхширокополосного сигнала при воздействии узкополосной помехи
Статья научная
Проведено исследование влияния гауссовской узкополосной помехи с неизвестными характеристиками на эффективность обнаружения сверхширокополосных сигналов неизвестной формы на фоне гауссовского белого шума.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты теоретического исследования влияния структурных модификаций борных нанотруб на их электронное строение и проводящие характеристики, а также результаты изучения сорбционной активности однослойных борных нанотубуленов в отношении атомарного водорода. Обсуждаются особенности механизмов внешней адсорбции атома водорода на поверхности борных нанотруб малого диаметра различной поверхностной конфигурации и вызванные этим процессом изменения проводящего и зарядового состояния гидрогенизированных нанотубулярных систем. Расчеты выполнены с помощью моделей ионно-встроенного ковалентно-циклического и молекулярного кластеров в рамках полуэмпирической схемы MNDO.
Бесплатно
Квантовые ограничения восприятия удаленных излучающих объектов
Статья научная
При достаточном удалении от источников излучений слабые электромагнитные сигналы проявляют квантовые свойства. Последние приводят к тому, что обнаружение источников становится вероятностным. Анализ спектрального распределения интенсивности принимаемых квантов позволяет дать оценки предельной (при конечной экспозиции) дальности обнаружения светил определенного класса. При квантовой интерпретации результатов измерения космического фона частота температурного максимума (закон Вина) уменьшается в 1.77 раза. При этом оценка абсолютной температуры реликтового излучения меняется с 2.73 на 4.83 градусов Кельвина.
Бесплатно
Квантовые ограничения различимости сигналов
Статья научная
С учетом того, что из корпускулярного представления радиоволн следует, что достаточно малые локационные сигналы являются дискретными и могут пропадать полностью, предельная дальность локации имеет, таким образом, фундаментальные ограничения, не зависящие от уровня шума; при уровне средней энергии порядка единиц квантов дискретный сигнал подчиняется распределению Пуассона (которое объясняет мерцание целей на экранах локаторов), получены выражения необходимого времени для регистрации слабых сигналов и эффективности предельного обнаружения с учетом динамики объекта. Идентификация целей при таких сигналах является проблематичной ввиду равенства средних значений сигнала его вариации. Высказывается гипотеза, что аномальное влияние инфразвуков связано с явлением противоположного характера – с очень высокой концентрацией квантов при низких частотах излучаемых волн.
Бесплатно
Клиент-серверная система мониторинга качества ТВ-вещания в России
Статья научная
В стратегии развития телерадиовещания в Российской Федерации до 2025 года особо указывается на необходимость обеспечения надежности бесперебойного телерадиовещания. Качество телерадиовещания стандарта DVB-T2 оценивается скоростью передачи данных и запасом устойчивости по коэффициенту битовых ошибок BER (Bit Error Ratio) «на последней миле» в зонах вещания ретрансляторов. Предлагаемая в статье распределенная клиент-серверная система мониторинга качества вещания в РФ использует необходимое оборудование, включая датчики битовых ошибок BER на базе программируемых приемников в сочетании с одноплатными микрокомпьютерами, реализованными на SoC-процессорах. Сбор и обработка данных в областях вещания с помощью предлагаемой системы мониторинга позволит специалистам, занимающимся на практике развитием сетей, дать объективное заключение о необходимости и путях реконструкции сетей SFN для обеспечения бесперебойного телерадиовещания в РФ. Модернизация и техническое перевооружение сетей SFN обеспечат решение проблем, связанных с сертификацией спутниковых земных станций и передатчиков сетей SFN, предоставлением различных сервисов и услуг телерадиовещания стандарта DVB-T2 населению с высоким качеством.
Бесплатно
