Архив статей журнала
Рассматривается метод расчета электромагнитного поля, излучаемого апертурной антенной вблизи отражающей границы. Для анализа используется модель элемента Гюйгенса. Электромагнитное поле рассчитывается с использованием тензорных функций Грина, учитывающих неоднородную структуру среды под границей. В качестве источника рассматриваются электрический и магнитный токи. Стандартные программы электромагнитного моделирования, использующие численные методы решения, требуют определения компонентов поля во всей области выделенного бокса проектирования. Предложенный подход позволяет рассчитывать распределение амплитуды и фазы всех компонентов поля только в желаемой области. Параметры слоистой среды под отражающей границей учитываются в записи характеристических частей функций Грина, чем обеспечивается многократный выигрыш вычислительных ресурсов. Приведены картины электромагнитного поля, рассчитанные предложенным методом и в программе ANSYS HFSS. Показано, что использование объемной сетки дискретизации среды в программе ANSYS HFSS приводит к фантомным дефектам структуры поля, проявлению его асимметричности даже при симметричном положении источников. Приведены картины поля как для элемента Гюйгенса, так и открытого конца прямоугольного волновода для разных видов отражающей границы. Отмечена монотонность и физическая правдоподобность полученных решений. Рассмотрено изменение коэффициента отражения от границы с учетом кривизны фазового фронта излучателя в ближней зоне. Предложенная модель может быть применена для разработки отечественных программных средств электромагнитного моделирования.
В радиофотонных системах передачи СВЧ-сигналов, как и в любых радиоэлектронных системах, шумовые характеристики определяют потенциальные возможности по точности и дальности действия. Предложено в качестве меры отличия шумовых характеристик оптоэлектронных преобразователей СВЧ-сигналов от идеала использовать коэффициенты шума элементов, входящих в их состав. На примере оптоэлектронного (ОЭ) СВЧ-генератора показано действие такого критерия. Опираясь на результаты исследования шумовых параметров ОЭ СВЧ-генератора, получены количественные характеристики преобразования источников шумов элементов, входящих в состав ОЭ генератора, во флуктуации фазы и амплитуды выходного СВЧ-колебания. Выполнен анализ взаимодействия шумов элементов ОЭ генератора с СВЧ гармоническим колебанием. Разработана методика измерения характеристик преобразования шумов с использованием коэффициента шума. Приведены результаты измерения шумовых характеристик взаимодействия гармонического колебания с аддитивным и мультипликативным шумом оптоэлектронных компонентов. По значениям коэффициента шума оцениваются возможности уменьшения уровней шумов преобразователей СВЧ-сигналов и даются рекомендации по уменьшению влияния шумов.
Представлены результаты разработки и исследования детектора электромагнитного излучения 2-мм диапазона длин волн на основе последовательной пары диодов с барьером Шоттки (ДБШ). Описана реализованная волноводно-микрополосковая конструкция детектора и принцип действия. Рассмотрен линейный расчет характеристик детектора и модель нелинейного элемента на основе эквивалентных параметров ДБШ в рабочем режиме. Показаны методики измерения характеристик детектора. Приведены экспериментальные результаты чувствительности по напряжению, чувствительности по току, возвратных потерь входа детектора. Исследована зависимость падения напряжения на последовательной паре ДБШ от мощности КВЧ-сигнала. Также исследованы зависимости чувствительности по напряжению и КСВн-входа детектора от величины тока смещения. Рассмотрено влияние эквивалентных параметров нелинейного элемента на чувствительность по напряжению и КСВн входа детектора.
В статье исследуется эффективность модулярного кодирования для передачи информационного сообщения в условиях низкого отношения энергии бита к шуму. Анализ проводился в рамках проекта по совершенствованию действующей системы ГЛОНАСС и включал в себя сравнение с усеченным кодом Хэмминга (85,77). В ходе анализа были рассчитаны минимальные арифметические операции, необходимые для кодирования обоих кодов, и оценена помехоустойчивость модульного кодирования. При сравнении требуемых для кодирования арифметических операций модулярный код имеет преимущество только в тех случаях, когда числовая информация сопоставима с основаниями системы. Кроме того, его помехоустойчивость уступает коду Хэмминга при передаче того же количества информационных битов. Однако при уменьшении оснований системы модульный код все же будет иметь большее преимущество. Также следует отметить, что система обладает такими свойствами, как возможность параллельной обработки закодированной информации и гибкие методы декодирования информации.
Статья посвящена проблеме определения ракурса надводного корабля по его радиолокационному изображению, полученному в радиолокаторах с синтезированной апертурой. К основным методам решения названной задачи относятся классический байесов метод многоальтернативной проверки гипотез и его модификации и/или метод классификации надводных кораблей, расположенных под различными ракурсами, с помощью искусственных нейронных сетей (ИНС). В работе показано, что для достижения высокой эффективности распознания ракурсов при использовании ИНС необходимо обладать значительными вычислительными ресурсами, а также иметь доступ к большой, репрезентативной и масштабной обучающей выборке. При наличии достаточных вычислительных и временных ресурсов ИНС демонстрирует высокие результаты в разнообразных условиях наблюдения, однако стоит отметить, что для их эффективного обучения требуется значительное количество процессорного времени, составляющее несколько часов. В то же время классические методы способны проводить вычисления за доли секунды, даже на сравнительно маломощных устройствах. Также стоит учесть, что с увеличением числа распознаваемых классов ИНС могут потреблять до десятков гигабайт оперативной памяти, что ограничивает доступность этого метода в задаче распознавания ракурсов пространственно-распределенных целей.
В работе проводится обзор текущего состояния области разработки широкополосных рупорных антенн. Основными конструктивными особенностями большинства антенн такого типа является наличие двух согласующих ребер, встроенных в апертуру после некоторого прямого участка. Во многих работах преобладают различные формы рупоров, стандартными для самого популярного диапазона рабочих частот 1-18 ГГц являются пирамидальный и рупор с периодичными боковыми стенками. Коаксиально-волноводный переход (КВП) имеет множество конструкций и является очень важным элементов всех конструкций антенн. Стандартная конструкция КВП и резонансной камеры - это прямоугольная полость, внутрь которой вставляются два согласующих ребра, образуя Н-образный волновод, данная конструкция не является популярной, так как не обладает широкой полосой рабочих частот, а также отрицательно влияет на вид диаграммы направленности. Внутри рупора, часто в промежутке между согласующими ребрами, на их концах, можно увидеть разнообразные линзы, которые улучшают вид диаграмм направленности в высокочастотном диапазоне. Выявлена зависимость, связанная с тем, что нестандартные структуры (со встроенными внутрь согласующими элементами) резонансной камеры обычно имеют более широкую полосу рабочих частот, при этом, как было выяснено, также на нее сильно влияет, но в меньшей степени, конструкция согласующих ребер и конструкция самого рупора.
В настоящее время технические объекты различной степени подвижности могут применяться в широком спектре задач, имея как гражданское, так и военное назначение. Эксплуатация таких объектов невозможна без использования надежных каналов передачи видеоинформации и управления. Однако требования к таким каналам связи существенно усугубляются различием условий эксплуатации данных систем. Имеющиеся на данный момент решения, позволяющие передавать видеопоток с камеры беспилотных летательный аппаратов (БпЛА), как правило, не могут обеспечить такое же качество связи для управления наземными технические объекты малой степени подвижности различного назначения. Целью данного исследования является анализ технологий передачи видеоинформации и оценка эффективности их применения в каналах связи с техническими объектами различной степени подвижности. В рамках данной статьи была разработана имитационная модель приемника и передатчика, осуществляющих обработку сигнала в основной полосе частот, исследовано влияние параметров кодеков с малой плотностью проверок на четность (LDPС) и Боуза - Чоудхури - Хоквингема (БЧХ) на качество приема видеоинформации. Проведенное исследование позволило определить параметры кодеков, обеспечивающих наилучшее качество приема сигнала видеоинформации при разных отношениях сигнал/шум. Автором выполнена оценка влияния многолучевого распространения радиоволн, что позволило предложить модель приемника, обеспечивающего передачу видеоинформации для наземных технических объектов с малой степенью подвижности.
В статье показано, как выбор типа аппроксимации фильтра влияет на частотные характеристики направленного ответвителя, в который они установлены вместо четвертьволновых отрезков для его миниатюризации. В работе представлены результаты моделирования Т-образных и П-образных фильтров нижних частот (ФНЧ) с помощью пакета «QucsStudio». Были исследованы различные характеристики мостов, включая коэффициенты отражения и передачи, а также разность фаз между сигналами. Авторы приходят к выводу, что при разработке компактных направленных ответвителей следует использовать П-образные схемы для уменьшения размеров устройства и более высокий порядок фильтра для обеспечения более широкой полосы рабочих частот. Оптимальным вариантом является Т-образный ФНЧ 5-го порядка Чебышева с коэффициентом отражения |S11| = 5 %.
Целью работы являются анализ и выбор способов преобразования симметричного фильтра нижних частот (ФНЧ) в несимметричный при различии сопротивлений источника и нагрузки. Например, для преобразования в половине симметричного ФНЧ, синтезированного для равных нагрузок, умножаем все сопротивления на коэффициент преобразования r и соединяем преобразованные части фильтра. Рассмотрены трехэлементные П и Т-образные ФНЧ с чебышевской аппроксимацией квадратов модулей функций передачи |S21(Ω)|2 и коэффициентов отражения |S11(Ω)|2. Выполнено сравнение ФНЧ преобразованных различными методами. Составлены таблицы нормированных значений элементов ФНЧ для различных отношений сопротивлений источника сигнала и нагрузки. Показано, что использование оптимальных ФНЧ позволяет учесть в их составе большее значение реактивности источника сигнала (активного прибора) либо расширить полосу частот.
В статье рассматриваются вопросы определения местоположения базовых станций (БС) сетей подвижной радиосвязи и зон их покрытия. Применение в методике статистических методов анализа позволяет определить реальную зону покрытия операторов связи. Рассматриваемая методика включает получение статистических данных по качеству подвижной радиотелефонной связи; построение на основе открытых источников зон покрытия БС в локальном районе; моделирование плотности покрытия БС сетей подвижной радиосвязи в конкретном субъекте России. Приведен пример инструментальной оценки качества покрытия сети одного из операторов в районе Уральского федерального университета имени Б. Н. Ельцина, графически определена зона покрытия его БС и границы их «секторов».
Представлен обзор принципов построения автодинных интерферометров и возможностей их применения в системах и устройствах оптического приборостроения. При этом проанализировано современное состояние теории автодинных интерферометров, приведены основные уравнения, описывающие формирование сигналов, и рассмотрены особенности автодинных характеристик при различных уровнях отраженного излучения, характеризуемого параметром обратной связи. Представлены примеры реализации автодинных интерферометров и результаты их использования в метрологии. Отмечены перспективы применения автодинных интерферометров в системах и устройствах оптического приборостроения.
В работе представлены результаты разработки и тестирования радиоволнового дефектоскопа полимерных композитов в терагерцовом диапазоне частот. Дефектоскоп был реализован по квазиоптической схеме, состоящей из генератора монохроматического излучения (лампа обратной волны), детектора (акустооптический преобразователь), системы позиционирования объекта на основе линейных трансляторов, модуля ввода-вывода и тефлоновых линз. Тестирование дефектоскопа проводилось на частоте 872 ГГц на многослойном объекте, включающим дефекты в виде текста, изготовленные методом послойного наплавления из электропроводящего полимерного материала между оптически непрозрачными диэлектрическими пластинами из акрилонитрилбутадиенстирола. Сопоставление результатов визуализации и оптической микроскопии поверхности подтверждает возможность использования терагерцового дефектоскопа в аддитивном производстве конструкций.