Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 639
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 методов обработки изображений для автоматизации исследования оптических ловушек
Статья научная
Обоснование. Оптические ловушки на основе аксиконов широко применяются для манипуляции микрочастицами, однако автоматическая локализация областей стабильного удержания в 3D-объеме остается вычислительно сложной из-за экстремальной неоднородности распределения интенсивности. Цель. Разработка и верификация алгоритма автоматического поиска и характеризации трехмерных оптических ловушек в сложных интерференционных полях аксиконного типа. Методы. Численное моделирование распространения поля выполнялось в приближении Френеля с использованием БПФ. Детектирование осуществлялось адаптивной бинарной сегментацией по 2-му перцентилю интенсивности с последующей 3D-маркировкой связных компонентов. Валидация кандидатов проводилась на основе морфологического анализа контраста между центральной областью и окружающей оболочкой. Результаты. Для конфигурации аксикона (α = β = 0,002, k = 10000 кольцевая апертура R1 = 499, R2 = 125, R3 = 499, заглушка R4 = 82) алгоритм за ~2,4 с обработал объем 2563 ×100 вокселей и из 1510 первичных кандидатов отобрал 74 валидные ловушки в зоне Z = 140–160 мм. Ловушка с максимальным контрастом характеризуется значением 115,72×, покрытием оболочки 99,5 % и объемом 47 вокселей. Заключение. Предложенный метод демонстрирует высокую селективность и надежность детектирования в условиях экстремально неоднородного поля. Алгоритм легко адаптиру- ется под многокритериальную оптимизацию и может быть интегрирован в системы реального времени для автоматизации оптических пинцетов.
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
Статья научная
Обоснование. Управление диаграммой направленности решетки за счет изменения геометрии апертуры относится к классическим задачам антенной теории. В известных работах показано, что отказ от строгой периодичности и варьирование взаимного расположения элементов позволяют снижать уровень боковых лепестков. Однако в большинстве работ геометрические изменения рассматриваются как средство глобальной оптимизации диаграммы направленности, тогда как возможность уменьшения уровня боковых лепестков при малых смещениях конечного числа элементов аналитически описана недостаточно полно. Цель. Исследовать возможность подавления выбранного бокового локального максимума диаграммы направленности плоской фазированной решетки при малых смещениях элементов апертуры, а также получить аналитические соотношения, описывающие изменение уровня выбранного максимума и определить законы смещения элементов, обеспечивающие наибольшее ослабление бокового лепестка. Методы. Использованы представление боковых лепестков как стационарных точек функции мощности, асимптотическое разложение множителя решетки по малым смещениям координат элементов, методы дифференцирования комплексных функций и метод множителей Лагранжа. Результаты. Получена аналитическая модель изменения уровня выбранного невырожденного бокового локального максимума при малых смещениях конечного числа элементов плоской решетки. Показано, что в первом приближении вклад каждого элемента определяется только проекцией его смещения на направление отклонения выбранного максимума от главного лепестка. Выведены аналитические законы смещения элементов при ограничении на допустимый модуль перемещения и при минимизации суммарной квадратичной нормы смещений. Установлено, что дифракционные боковые лепестки соответствуют вырожденному случаю, поэтому их ослабление определяется квадратом смещения элементов. Заключение. Малые смещения конечного числа элементов могут использоваться для подавления выбранного бокового лепестка без изменения уровня главного лепестка. Для обычных боковых лепестков уменьшение уровня определяется самими смещениями элементов, а для дифракционных боковых лепестков – пропорционально квадрату смещения. Полученные соотношения задают аналитическую основу геометрической коррекции апертуры для подавления выбранного бокового лепестка и одновременно определяют ограничения такого подхода.
Бесплатно
Статья научная
Обоснование. Широко известно, что традиционные подходы обработки сигналов страдают низкой эффективностью при наличии сильных шумовых воздействий. Поэтому актуальным становится использование современных технологий машинного обучения и нелинейных методов анализа для решения проблемы восстановления зашумленных данных. Цель. Исследование возможностей повышения устойчивости сверточных нейронных сетей к помехам путем интеграции фрактального анализа, позволяющего выявить скрытые закономерности и повысить качество распознавания зашумленных сигналов. Методы. Сочетание фрактального анализа с методами глубокого обучения. Анализировались свойства фрактальности сигналов, позволившие создать эффективные алгоритмы предварительной обработки данных перед подачей их на вход сети. Рассматривалось преобразование данных с целью усиления важных особенностей сигналов и снижения влияния шума. Результаты. Теоретически определено улучшение качества распознавания и фильтрации сигналов при применении предложенного метода. Рассмотрено, что интеграция фрактального анализа существенно улучшает способность сверточной сети восстанавливать зашумленные данные, а также снижает влияние внешних помех. Заключение. Применение фрактального анализа совместно со сверточными нейронными сетями является перспективным направлением для дальнейшего исследования, поскольку прослеживается возможность повышения помехоустойчивости систем обработки сигналов. Дополнительно, открываются новые возможности для эффективного анализа сложных данных в условиях высокого уровня шума.
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
Статья научная
Обоснование. Использование метаматериалов позволяет значительно расширить возможности устройств сверхвысоких частот. Киральные метаматериалы активно используются при создании частотно- и поляризационно-селективных дифракционных и волноведущих структур. Цель. В данной работе проводится расчет частотных зависимостей диэлектрической проницаемости и параметра киральности метаматериала, состоящего из равномерно распределенной совокупности хаотически ориентированных сложных частиц, состоящих из прямоугольной и S-образной полосок (хи-частица). Методы. На основе квазистатического подхода, а также с использованием дисперсионных моделей Лоренца и Кондона в работе построена математическая модель кирального метаматериала на основе хи-частиц, учитывающая материальную дисперсию, диэлектрические и магнитные резонансы в киральном метаматериале. Результаты. Проведен анализ зависимостей диэлектрической проницаемости, параметра киральности, эффективного показателя преломления и постоянных распространения волн с право- и левокруговыми поляризациями в исследуемом киральном метаматериале. Получены зависимости резонансной частоты хи-частицы от ее геометрических размеров. Заключение. Полученные в результате расчетов данные могут быть использованы при разработке частотно-селективных отражающих поверхностей и слоев на основе киральных метаматериалов.
Бесплатно
Исследование нагрузочной способности микросхем
Статья научная
В статье авторы предложили новое устройство для определения нагрузочной способности микросхем. Устройство для определения нагрузочной способности микросхем относится к области микроминиатюризации и технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано для контроля параметров микросхем при их производстве. Устройство содержит генератор прямоугольного напряжения, испытуемую микросхему, повторитель, элементы нагрузки, коммутатор, элемент И, компаратор, счетчик импульсов, источник опорного напряжения, одновибратор, реверсивный счетчик импульсов, дешифратор, индикатор. Техническим результатом при реализации заявленного решения являются повышение точности и достоверность определения нагрузочной способности микросхем; преимуществами устройства по сравнению с известными - возможность работы с микросхемами серий ТТЛ, ТТЛШ и МОП, определение нагрузочной способности микросхем в двух режимах работы без изменения состава его блоков, обеспечение автоматического режима работы и адаптированность к смене испытуемых микросхем и элементов нагрузки 8-1…8-k.
Бесплатно
Исследование оптических свойств фоточувствительных структур пониженной размерности на основе кремния
Статья научная
В данной работе предлагается метод снижения потерь энергии фоточувствительных структур на основе нанокристаллического кремния с применением пассивирующих покрытий из фторида диспрозия. Поскольку данный материал обладает хорошими оптическими и фотоэлектрическими свойствами, то при получении структур Si/DyF3 диэлектрическая пленка позволяет снизить количество рекомбинационных центров и увеличить поглощение света. Показаны методики создания и исследования фоточувствительных структур с покрытиями. Описана методика определения толщины покрытия фторида диспрозия за счет интерференции света. Приведены результаты исследования спектров фоточувствительности и коэффициента отражения полученных фоточувствительных структур. Показано положительное влияние наноструктур кремния, а также пленок фторида диспрозия на спектры фоточувствительности структур. С помощью полученных данных планируется улучшение имеющейся технологии создания фоточувствительных структур на основе пористого кремния с целью большего повышения их выходных характеристик.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются потенциальные характеристики пеленгационного рельефа, формируемого линейной антенной решеткой при использовании алгоритма Кейпона. Получены аналитические соотношения, устанавливающие взаимосвязь между параметрами антенны (число и шаг размещения излучателей) и пеленгационного рельефа (шириной по уровню половинной мощности и уровнем бокового излучения).
Бесплатно
