Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы
Все статьи: 519
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
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
Исследование плоских симметричных антенн с линейно-расширяющимся раскрывом для антенных решеток
Статья научная
Получены математические модели для плоских симметричных антенн СВЧ-диапазона с линейно расширяющимся раскрывом, позволяющие рассчитывать их диаграммы направленности в зависимости от конфигурации раскрыва. Экспериментально измерены диаграммы направленности для аналогичных антенн (в диапазоне 5,9–12,5 ГГц), установлено хорошее соответствие расчетных и экспериментальных результатов. Выявлены закономерности влияния конфигурации раскрыва исследовавшихся антенн на форму главного лепестка их диаграмм направленности, что принципиально важно для оптимизации электродинамических характеристик антенных решеток на их основе.
Бесплатно
Статья научная
Антенные системы на основе полусферических линз позволяют осуществлять полноазимутальное сканирование или секторное сканирование с электронным управлением луча. В статье проведено численное моделирование широкополосной многолучевой антенной системы на основе полусферической метаматериальной линзы из параллельных печатных плат с металлическими рассеивателями малых электрических размеров. Исследованы эффективные параметры метаматериала на основе печатных иерусалимских крестов с впаянными поперечными металлическими штырями. Подобранные геометрические размеры метаматериала позволили уменьшить влияние анизотропии. Рассмотрены диаграммы направленности при возбуждении линзы системой широкополосных вибраторов с двумя ортогональными поляризациями. Для каждой поляризации сделаны выводы о рабочем диапазоне и о величине потерь. Полученные в работе результаты планируется использовать в дальнейшем при проектировке широкополосных линзовых антенн из параллельных печатных плат.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы исследования стойкости полупроводниковых приборных структур к действию факторов открытого космического пространства. Показана необходимость комплексного исследования электрофизических параметров полупроводниковых слоев в течение космического полета. Предложены образцы приборных структур, позволяющие исследовать влияние факторов космического пространства на удельное сопротивление полупроводникового слоя, на свойства контактов металл - полупроводник, на состояние границы диэлектрик - полупроводник. Рассмотрены методы измерения удельного сопротивления, контактного сопротивления, коэффициента Холла, вольтамперных и вольт-фарадных характеристик образцов приборных структур. Предложены схемы измерения перечисленных параметров, адаптированные для работы в составе автоматических измерительных систем.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложена схема системы опроса волоконно-оптического датчика, основанного на явлении рассеяния Мандельштама - Бриллюэна. В качестве источника опорного излучения предлагается использовать сигнал вынужденного рассеяния Мандельштама - Бриллюэна, формируемый в эталонном оптическом волокне. В работе представлены результаты анализа характеристик вынужденного рассеяния Мандельштама - Бриллюэна в зависимости от мощности накачки и параметров оптического волокна.
Бесплатно
Статья научная
В предлагаемой работе рассматриваются антенны на основе подмагниченного гиромагнитного резонатора с различными типами объемных резонаторов. Подмагниченный гиромагнитный резонатор возбуждается через фидерную линию СВЧ-полем, он в свою очередь возбуждает объемный резонатор ОР или рупорную антенну, которые излучают в пространство электромагнитное поле вращающейся поляризации. Такие излучатели обладают рядом уникальных свойств, которые обеспечиваются подмагниченным гиромагнитным резонатором: излучение поля круговой поляризации; электрическая коммутация направления вращения, высокая частотная избирательность и магнитная перестройка центральной частоты излучения. Изменение направления вращения векторов поля происходит за счет переключения тока в электромагните. Смещение центральной частоты излучения можно произвести путем изменения тока в подмагничивающей катушке с проводом. В осевом направлении коэффициент эллиптичности поля излучения близок к единице. В работе экспериментально исследуются пять типов объемных резонаторов и рупорный излучатель. Проводится сравнение характеристик излучения исследуемых резонаторов.
Бесплатно
Статья научная
Равноконтрастность цветового пространства играет значительную роль при определении цветового различия в системах передачи цвета. Строго равноконтрастными цветовыми пространствами можно считать только те цветовые пространства в которых обеспечиваются равные изменения визуального восприятия цвета при равном изменении координат цвета в данном цветовом пространстве. В настоящее время Международным комиссией по освещению (CIE) принят ряд цветовых пространств называемых равноконтрастными. В статье приведены результаты исследования цветовых пространств, принятых CIE, на равноконтрастность, т. е. на различия в порогах цветоразличения в разных областях цветового локуса. В рамках статьи исследовались такие цветовые пространства, как МКО 1931 (RGB), МКО 1931 (x, y), МКО 1960 (u, v), МКО 1976 (u*, v*), CIE LAB (a*, b*).
Бесплатно
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
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
