WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

Pages:   || 2 |

«Министерство связи и массовых коммуникаций РФ Министерство информации и связи Республики Татарстан Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН Поволжский государственный ...»

-- [ Страница 1 ] --

Российская академия наук

Министерство науки и образования РФ

Министерство связи и массовых коммуникаций РФ

Министерство информации и связи Республики Татарстан

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Казанский национальный исследовательский технический

университет им. А.Н. Туполева-КАИ

Радиоастрономический институт Национальной академии наук Украины

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королёва Уфимский государственный авиационный технический университет Саратовский государственный университет ФГУП ФНПЦ «Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова»

Редколлегия журнала «Физика волновых процессов и радиотехнические системы»

ОАО «Таттелеком»

Международная академия связи Посвящается 85-летнему юбилею КНИТУ-КАИ, 65-летнему юбилею ИРЭТ (РТФ)

II НАУЧНЫЙ ФОРУМ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ:

ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИИ

ТТТ-2017

ФИЗИКА И ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ

ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ

ФиТПВП-2017

XV МЕЖДУНАРОДНАЯ

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

Казань, 20 – 24 ноября 2017 г .

Казань 2017 УДК 537.8 (063) ББК 22.336я431 Н 34

Н 34 II НАУЧНЫЙ ФОРУМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ:

ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ТТТ-2017. Физика и технические приложения волновых процессов ФиТПВП-2017: материалы XV Международной научно-технической конференции «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» .

Казань, 20 – 24 ноября 2017 года / под ред. О.И. Антипова. – Казань: КНИТУ-КАИ, 2017. – 304 с .

ISBN 978-5-7579-2257-7 (отд.кн.) ISBN 978-5-7579-2251-5 Сборник содержит материалы докладов по наиболее актуальным проблемам современной физики волновых процессов и их техническим приложениям в СВЧ, КВЧ и оптическом диапазонах. Среди них: общая теория волновых процессов, электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, передача и обработка информации в радиотехнических системах, электродинамика и техника искусственных сред, СВЧ и КВЧ-техника в промышленности и на транспорте, оптические сети связи и их компоненты, фракталы и детерминированный хаос, активные и нелинейные устройства, антенны, линии передачи с неоднородными анизотропными, киральными и нелинейными средами .

Конференция проведена при поддержке РФФИ (грант № 17-02-20556\17) на базе ФБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (Татарстан, г. Казань, 20-24 ноября 2017 г.) .

Редакционная коллегия: Антипов О.И., д. ф.-м. н. (Самара); Табаков Д.П., д.ф.-м.н. (Самара); Клюев Д.С., д.ф.-м.н.(Самара); Осипов О.В. д.ф.-м.н. (Самара);

Ответственный секретарь оргкомитета: Майоров А.Г. (Самара)

–  –  –

Почетный президент:

Неганов В.А., д.ф.-м.н., проф., заслуженный работник высшей школы РФ (Самара);

Президент:

Гильмутдинов А.Х., д. ф.-м.н., действительный член академии Республики Татарстан, ректор Казанского национального исследовательского технического университета им. А. Н. Туполева (Казань);





Вице-президенты:

Литвиненко Л.Н., д.ф.-м.н., директор РИ НАНУ, академик НАНУ (Харьков);

Раевский С.Б., д.т.н., проф., заслуженный деятель науки РФ (Нижний Новгород);

Председатель:

Антипов О.И., д.ф.-м. н. (Самара)

Зам. председателя:

Морозов О.Г., д.т.н., проф.,заслуженный работник высшей школы Республики Татарстан, директор НИИ Прикладной электродинамики, фотоники и живых систем (Казань)

Члены оргкомитета:

Бурдин В.А., д.т.н. (Самара);

Бобрешов А.М., д.ф.-м. н. (Воронеж);

Горячкин О.В., д.т. н. (Самара);

Данилаев М.П., д.т. н. (Казань);

Ильин Г.И., д.т.н. (Казань);

Клюев Д.С., д.ф.-м.н. (Самара);

Митрохин В.Н., д.т.н. (Москва);

Морозов Г.А., д.т.н. (Казань);

Онищук А.Г., д.т.н. (Минск);

Панченко Б.А., д.т.н. (Екатеринбург);

Просвирнин С.Л., д.т.н. (Харьков);

Раевский А.С., д.т.н. (Нижний Новгород);

Ученый секретарь:

Веденькин Д.А., д.т.н. (Казань);

ПРОГРАММНЫЙ КОМИТЕТ

Председатель:

Никитов С.А., член-корреспондент РАН, д.ф.-м.н., проф., директор Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН (Москва);

Заместители председателя:

Дмитриков В.Ф., д.т.н., проф., заслуженный деятель науки РФ (Санкт-Петербург);

Ильин Г.И., д.т.н., проф., заслуженный деятель науки РФ (Казань);

Козлов В.А., д.т.н., проф. (Нижний Новгород);

Морозов Г.А., д.т.н., проф., заслуженный работник высшей школы РФ (Казань);

Надеев А.Ф., д.ф.-м.н., член-корреспондент академии Республики Татарстан, директор ИРЭТ КНИТУ-КАИ (Казань);

Члены программного комитета:

Польский Ю.Е., д.ф.-м.н. (Казань);

Пономарев Л.И., д.т.н. (Москва);

Потапов А.А., д.ф.-м.н. (Москва);

Разиньков С.Н., д.т.н. (Воронеж);

Седельников Ю.Е., д.т.н. (Казань);

Табаков Д.П., д.ф.-м.н. (Самара);

Усанов Д.А., д.ф.-м.н. (Саратов);

Чабдаров Ш.М., д.т.н. (Казань);

Шафигуллин Л.Н., ПАО «Таттелеком» (Казань);

Секретарь программного комитета:

Майоров А.Г. (Самара)

СЕКЦИИ КОНФЕРЕНЦИИ

Секция 1. Общая теория волновых процессов

Сопредседатели:

Яцышен В.В. д.т.н. (Волгоград);

Раевский С.Б. д.т.н. (Нижний Новгород);

Табаков Д.П. д.ф.-м.н. (Самара) .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах Сопредседатели: Воловач В .

И. д.т.н. (Тольятти);

Ильин Г.И. д.т.н. (Казань);

Захарченко В.Д д.т.н. (Волгоград);

Пономарев Л.И. д.т.н. (Москва) .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Сопредседатели: Клюев Д .

С. д.ф.-м.н. (Самара);

Разиньков С.Н. д.ф.-м.н. (Воронеж);

Седельников Ю.Е. д.т.н. (Казань) .

Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос

Сопредседатели:

Потапов А.А. д.ф.-м.н. (Москва);

Антипов О.И. д.ф.-м.н. (Самара);

Афанасьев В.В. д.т.н. (Казань) .

Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение

Сопредседатели:

Бобрешов А.М. д.ф.-м.н. (Воронеж);

Усанов Д.А. д.ф.-м.н. (Саратов);

Морозов Г.А. д.т.н. (Казань);

Радионов А.А. д.т.н. (Нижний Новгород) .

Секция 6. Мета- и наноструктуры

Сопредседатели:

Осипов О.В. д.ф.-м.н. (Самара);

Шатров А.Д. д.ф.-м.н. (Москва);

Данилаев М.П. д.т.н. (Казань) .

Секция 7. Волновые процессы в биологии и медицине

Сопредседатели:

Антипов О.И. д.ф.-м.н. (Самара);

Щербакова Т.Ф. к.т.н. (Казань);

Аглиуллин А.Ф. к.т.н. (Казань) Секция 8. Оптические сети связи и радиофотоника

Сопредседатели:

Бурдин В.А. д.т.н. (Самара);

Морозов О.Г. д.т.н. (Казань);

Раевский А.С. д.ф.-м.н. (Нижний Новгород);

Султанов А.Х. д.т.н. (Уфа) Секция 9. Устройства и системы электропитания

Сопредседатели:

Дмитриков В.Ф. д.т.н. (Санкт-Петербург);

Евдокимов Ю.К. д.т.н. (Казань);

Лукин А.В. д.т.н. (Москва)

–  –  –

СЕКЦИЯ 1. ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ

Сопредседатели: Яцышен В.В. д.т.н. (Волгоград);

Раевский С.Б., д.т.н. (Нижний Новгород);

Табаков Д.П. д.ф.-м.н. (Самара) .

–  –  –

эксцентриситет эллипса поляризации волны. Верхний и нижний знаки = ± 1 отвечают волне с круговой правой и левой поляризацией соответственно, знак нелинейности учитывается коэффициентом s = sgn (1 p) = ±1 при нелинейном члене;

= r A / 2, r A = v A / 0i .

Уравнения (1) не являются в общем случае полностью интегрируемыми, и вопрос существования неодномерных солитонных (устойчивых) их решений требует специального исследования. Рассмотрим этот вопрос отдельно для уравнений ОКП и 3-DNLS .

Уравнение ОКП. Полагая, что диссипация в среде отсутствует (=0), запишем уравнение ОКП в гамильтоновском виде t u = x ( H/ u ) (2)

–  –  –

нения (2) определяются из вариационной задачи (H + vP x ) = 0 ( Px = (1 / 2) u 2 dr проекция импульса на ось x; v имеет смысл множителя Лагранжа), которая иллюстрирует тот факт, что все финитные решения уравнения (2) являются стационарными точками гамильтониана при фиксированном P x. Согласно теореме Ляпунова, в динамической системе абсолютно устойчивыми будут те стационарные точки, которые реализуют минимум или максимум H. Если данный экстремум является локальным, то возможны локально устойчивые решения. Неустойчивые состояния соответствуют монотонной зависимости H от своих переменных, т.е. случаям, когда стационарная точка является седловой. Таким образом, требуется доказать ограниченность H (снизу) при фиксированном P x .

Рассмотрим в действительном векторном пространстве R масштабные преобразования вида u ( x, r ) 1 / 2 (1d ) / 2 u( x /, r / ) (d размерность задачи;, R), сохраняющие проекцию

–  –  –

Решая совместно системы уравнений, представляющих собой необходимые условия существования экстремума гамильтониана, и системы неравенств, имеющих смысл достаточных условий существования локального минимума Н для d =2, 3, получим следующие результаты. В 2D случае при = 1, 0 гамильтониан при фиксированном P x ограничен снизу и, следовательно, 2D решения абсолютно устойчивы, т.е. представляют собой 2D солитоны уравнения ОКП. В случаях = 1, 0 и = 1, 0 гамильтониан имеет локальные минимумы, и уравнение (2) может иметь локально устойчивые (солитонные) решения для некоторых значений параметров. Все остальные случаи отвечают неустойчивым 2D решениям .

В 3D случае решение соответствующей системы уравнений и неравенств позволяет установить, что абсолютно устойчивые 3D решения (3D солитоны уравнения ОКП) будут существовать при = 1, 0, а локально устойчивые – при = 1, 0, если удовлетворяется условие ab 2 e / c 4 9 / 512 на интегральные коэффициенты гамильтониана (3). Это весьма примечательный факт, что уравнение ОКП, в отличие от обычного уравнения КП, может иметь устойчивые 3D солитонные решения. Приложение этого анализа к задаче распространения 3D пучка БМЗ волн в замагниченной плазме позволяет нам, например, доказать, что такой пучок, распространяющийся под углом к магнитному полю, не фокусируется и становится стационарным и устойчивым в конусе углов arctan ( M / m)1 / 2, если выполняется условие (m / M cot 2 ) 2 [cot 4 (1 + cot 2 )] 1 4 / 3 .

Отметим также, что полученные нами результаты дают возможность корректной интерпретации наших результатов по динамике солитонов ВГВ, возбуждаемых на высотах F-слоя ионосферы источниками Секция 1. Общая теория волновых процессов

–  –  –

условие будет выполняться, правополяризованные волны с положительной нелинейностью и левополяризованные волны с отрицательной нелинейностью будут устойчивыми .

Итак, анализ трансформационных свойств гамильтониана уравнения 3-DNLS позволил нам установить области значений коэффициентов уравнения и значения гамильтониана (который имеет смысл энергии системы), отвечающие устойчивым и неустойчивым 3D решениям .

HAMILTONIAN ANALYSIS OF STABILITY OF

MULTIDIMENSIONAL NONLINEAR WAVE STRUCTURES OF

SOLITON TYPE

Belashov V.Yu., Belashova E.S .

(Kazan Federal University, Kazan National Research Technical University named after A N. Tupolev KAI) The stability of two-dimensional and three-dimensional solitons and nonlinear wave packets which are described by the KadomtsevPetviashvili and DNLS equations classes is analytically studied on the basis of Hamiltonian approach. The sufficient conditions of stability of the solutions are formulated on the basis of the analysis of the transformational properties of the Hamiltonians .

ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ОБЪЕМНЫЕ МОДЫ В

ВОЛНОВОДНОЙ СТРУКТУРЕ «ГРАФЕНДИЭЛЕКТРИК-ГРАФЕН-ДИЭЛЕКТРИК-ГРАФЕН»

Евсеев Д.А., Семенцов Д.И .

(ФГБОУ Ульяновский Государственный Университет) В работе исследуются особенности распространения объемных и поверхностных ТЕ и ТМ мод в волноводной структуре, которая состоит из двух слоев диэлектрика ( = = )

–  –  –

решению с тремя графеновыми слоями (один в центре и два по краям), пунктирные – к решению без графеновых слоев .

Рис. 2. Распределение электрического поля и плотности потока энергии ТЕ волны в структуре .

Из приведенных зависимостей следует, что наличие графеновых слоев приводит к образованию в центре структуры Секция 1. Общая теория волновых процессов минимума электрического поля E y и потока S x / S0 для волны ТЕ поляризации. Для ТМ поляризации наличие графеновых слоев приводит к скачку величины S x / S0 на слоях графена, вызванный токами вдоль проводящих слоев. Для обеих поляризаций наблюдается уменьшение плотности потока энергии внутри волновода по модулю .

Работа поддержана Российским научным фондом (проект №17-72-10135) .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

L.A. Falkovsky,S.S. Pershoguba, Phys. Rev. B. 76, 153410 1 .

(2007) .

SURFACE AND VOLUME MODES IN THE WAVEGUIDE

STRUCTURE "GRAPHENE-DIELECTRIC-GRAPHENEDIELECTRIC-GRAPHENE"

Evseev D.A, Sementsov D.I .

(Ulyanovsk State University) The thesis presents the solution of the boundary value problem for a waveguide structure. The waveguide structure consists of two dielectrics ( = = ) of arbitrary thickness ( d1 d= d ) and has =2 three leading boundaries. As a conductor, graphene is used. The waveguide is bounded by a cover layer ( c ) and an infinite substrate ( s ). Generally, dispersion relations are obtained for the surface modes of the TE and TM polarizations. The presence of graphene in the middle of the structure causes a distortion of the electric field profile and the energy flux density along the structure .

УДК 551.506.8

К ТЕОРИИ КВАЗИГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Абдульманов Ш.Р., Ильин Г. И .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева –КАИ) Квазигармонические колебания находят широкое применение на практике. Основным свойством квазигармонических колебаний является выполнение условия того, что ширина спектра колебания намного меньше средней частоты Секция 1. Общая теория волновых процессов

–  –  –

Как показали наши исследования длительность импульса практически не зависит от количества составляющих квазигармонического колебания .

Выводы:

1. Характер огибающей квазигармонических колебаний зависти от количества гармоник в спектре. При четном количестве импульсы чередуются, меняется полярность выбросов. При нечетном – огибающая представляет собой последовательность положительных импульсов .

2. Период следующих импульсов зависит от четного и нечетного количества гармонической составляющей, при больших значениях N период следования импульсов в 2 раза больше, чем в случае четного количества составляющих .

3. Длительность импульса при больших количествах N не изменяется .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ильин А.Г., Польский Ю.Е. Структура и информационная емкость узкополосных шумов в лидарных системах с гетеродинным приемом // Оптика атмосферы и океана. — Томск, 1995. — Вып. 8, № 5. — С. 92—97 .

2. Ильин А.Г., Ильин Г.И. Особенности преобразования Гильберта, для описания квазигармонических колебаний с произвольной структурой // Инфокоммуникационные технологии.-2007.- № 4с.13-15 .

3. Ф. Крауфорд Волны. Берклеевский курс лекций. Т. 3 Издательство Наука г. Москва,1976

TO THE THEORY QUASIHARMONIOUS FLUCTUATIONS

Sh.Abdulmanov, G.I. Ilin The purpose of the given work is finding-out of the basic structural properties given quasiharmonious fluctuation and also an estimation and definition of its spectrum bending around .

The most learned in fluctuations are signals of pulsation two harmonious fluctuations and the peak-modulated signals. At the analysis quasiharmonious fluctuations it is necessary to consider structure of fluctuation. The specified structural distinctions are expedient for tracking on more complex quasiharmonious fluctuations .

–  –  –

diffraction by a system of bodies and screens // Proceedings of the International Conference “Days on Diffraction” 2015, St. Petersburg, Russia, 2015. – 4 p .

NUMERICAL METHODS TO SOLVE DIFFRACTION

PROBLEMS ON THE SYSTEM OF BODIES AND SCREENS OF

COMPLEX FORM

Moskaleva M. A .

(Penza State University) The project is devoted to development numerical methods to solve 3D vector electromagnetic diffraction problems on bodies and screens. Since such problems find a lot of applications the project topic is actual. It is important to note the wavelength is commensurable with the size of scatterers and thus the problem under consideration are studied in the resonant frequency range. In additional difficulty is that the considered problems are not elliptic in the general case. The problems are studied using surface and volume integral equations approaches. With these approaches the original problem is reduced to a system of integro-differential equations on the bodies and screens .

УДК 621.396

О ПРЕОБРАЗОВАНИЯХ НАПРАВЛЯЕМЫХ МОД В

КОМПОЗИЦИОННЫХ НАНОСТРУКТУРАХ С

ГРАДИЕНТНЫМИ ТЕНЗОРАМИ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И МАГНИТНОЙ

ПРОНИЦАЕМОСТЕЙ

Киреева А.И., Руденок И.П .

(Волгоградский государственный технический университет) Градиентная анизотропия диэлектрической и магнитной проницаемостей в наноструктурах говорит о том, что их собственными модами являются смешанные гибридные поверхностные и псевдоповерхностные моды. Несмотря на существенный прогресс в области создания и использования в оптоэлектронике и интегральной оптике волноведущих структур на основе градиентных анизотропных наноматериалов, процессам Секция 1. Общая теория волновых процессов распространения и взаимодействия гибридных поверхностных мод посвящено мало работ. Анализ дискретного спектра оптических волн тонкоплёночных наноструктур рассматриваемого типа проведён для однородных анизотропных сред и отдельных частных случаев ориентации главных осей тензора диэлектрической и магнитной проницаемостей .

Рассмотрена анизотропная композиционная плёнка, элементы тензора диэлектрической проницаемости которой плавно изменяются по толщине. Волноведущий слой окружён покрытием и подложкой со скалярными градиентными материальными характеристиками. Магнитную проницаемость нанокристаллической плёнки также полагаем тензором с переменными элементами, зависящими от одной из поперечных координат. В качестве эталонной взята градиентная анизотропная структура с тензором диэлектрической проницаемости, главные оптические оси которого совпадают с осями координат и с переменной скалярной магнитной проницаемостью .

Вводя двухкомпонентные амплитудные векторы с учётом ортонормированной системы мод эталонной структуры, получили векторную систему связанных интегродифференциальных уравнений. Найдены её векторные решения, определяющие структуру электрических и магнитных векторов собственных гибридных мод нанокристаллической структуры. Проведён анализ состава гибридных мод (суперпозиция и комбинация мод эталонного волновода), распределения электрических и магнитных полей в поперечном сечении структуры, поведения поперечных и продольных волновых чисел в зависимости от приведённого поперечного размера волноведущей плёнки. Представлены зависимости постоянных распространения гибридных мод от произвольного угла между оптической осью, которая лежит в плоскости структуры yz и направлением распространения мод для различных значений параметров градиентности распределений элементов тензора диэлектрической и магнитной проницаемостей и видов их пространственных профилей. Если в составе гибридной поверхностной моды доминируют поперечно-магнитные моды, то

–  –  –

зависимость продольного волнового числа от угла между оптической осью и направлением распространения значительна .

ON THE TRANSFORMATIONS OF DIRECTIONAL MODES IN

COMPOSITE NANOSTRUCTURES WITH GRADIENT TENSORS OF

DIELECTRIC AND MAGNETIC PERMEABILITY

Kireeva A. I., Rudenok I. P .

(“Volgograd State Technical University”) Gradient anisotropy of the dielectric and magnetic permeabilities in nanostructures suggests that the intrinsic modes of thin films are mixed hybrid surface and pseudo-surface modes. Despite significant progress in the field of creating and using waveguide structures based on gradient anisotropic nanomaterials in optoelectronics and integrated optics, few studies have been devoted to the propagation and interaction of hybrid surface modes. An analysis of the discrete spectrum of optical waves of thin-film nanostructures of the type considered is carried out for homogeneous anisotropic media and individual particular cases of orientation of the principal axes of the dielectric and permeability tensor .

An anisotropic compositional film is considered, the elements of the permittivity tensor of which smoothly vary in thickness. The waveguide layer is surrounded by a coating and a substrate with scalar gradient material characteristics. The magnetic permeability of a nanocrystalline film is assumed to be variable from one of the transverse coordinates. As a reference, a gradient anisotropic structure with a dielectric permittivity tensor is taken, whose main optical axes coincide with the coordinate axes and with a variable scalar magnetic permeability .

Introducing two-component amplitude vectors with allowance for the orthonormal system of modes of the reference structure, we obtained a vector system of coupled integro-differential equations. Its vector solutions determining the structure of the electric and magnetic vectors of the intrinsic hybrid modes of a nanocrystalline film are found. The analysis of the composition of hybrid modes (superposition and combination of modes of the reference waveguide), the distribution of electric and magnetic fields in the cross section of the structure, the behavior of the transverse and longitudinal wave numbers, depending Секция 1. Общая теория волновых процессов on the transverse size of the waveguiding film. Dependences of the propagation constants of hybrid modes on an arbitrary angle between the optical axis that lies in the plane of the yz film and the direction of mode propagation for different values of the gradient parameters of the distributions of the elements of the permittivity tensor and the types of spatial profiles of the magnetic permeability are presented. If transverse-electric modes predominate in the hybrid surface mode, then the dependence of the longitudinal wave number on the angle between the optical axis and the direction of propagation is insignificant .

ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ. ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СКОРОСТИ ГРАВИТАЦИИ

Тамбовцев В.И .

(Южно-Уральский государственный университет) В работе обсуждаются пост Эйнштейновские результаты исследований эффектов гравитационных взаимодействий, в частности, при солнечных затмениях. Показано, что открытие чёрных дыр подтверждает справедливость расчётов Лапласа о значительном превышении скорости гравитационных взаимодействий скорости света .

В 1905 г. Альберт Эйнштейн публикует знаменитую работу «К электродинамике движущихся сред» [1]. В последствии эта работ была названа специальной теорией относительности, в которой какое-либо движение быстрее света невозможно. Постулат переносится и на гравитационные волны, и гравитационные взаимодействия .

–  –  –

О первом прямом детектировании гравитационных волн коллаборациями LIGO и VIRGO было объявлено 11 февраля 2016 года [2]. Событию присвоено обозначение GW150914. Необходимо отметить, что Нобелевской премии по физике за 2017 год удостоятся американцы Барри Бэриш, Райнер Вайсс и Кип Торн «за решающий вклад в детектор LIGO и наблюдение гравитационных волн». Результаты моделирования сливающихся чёрных дыр, излучающих гравитационные волны, представлены на рис. 1. Эти волны как бы являются рябью пространства, распространяющиеся во времени с некоторой скоростью. Вопрос о скорости (по мнению автора) пока остаётся открытым, что и требует дополнительных исследований .

В настоящее время существуют, по меньшей мере, две противоречивых модели тяготения, с помощью которых, например, производится прогноз и расчёт траекторий космических аппаратов [3]. Это, с одной стороны, статическая модель Ньютона для точечных масс, где скорость гравитационного взаимодействия ничем не ограничивается. С другой стороны – уточняющая модель Пуанкаре и постулат Эйнштейна, в котором считается, что скорость любого взаимодействия, в том числе и гравитационного, должна быть меньше или равна скорости света в вакууме [4]. В академических кругах предпочитали обходить это противоречие .

Другие гипотетические модели гравитации и теоретические оценки её скорости пока не получили необходимого подтверждения из-за сложности организации, проведения и обработки результатов Секция 1. Общая теория волновых процессов астрофизических измерений [5]. Однако, в связи с открытием при солнечном затмении аномального эффекта изменения гравитации (Морис Алле, 1954 г.) [6], появилась возможность проводить наблюдения в земных условиях и находить скорость гравитации (или гравитационного взаимодействия) по сдвигу времени запаздывания между световым затмением и «гравитационной тенью». Напомним, что напряжённость гравитации на поверхности Земли численно равна ускорению свободного падения (и по размерности) .

Первым попытку оценить скорость гравитации предпринял Лаплас ещё в 1797 г. [7]. По наблюдениям за вековыми изменениями ускорений Луны и Юпитера (не испытывали изменений с допустимой в то время точностью) было получено нижнее пороговое значение скорости гравитации в 75 миллионов большее, чем уже хорошо измеренная в то время скорость света .

Поэтому, не опасаясь какой-либо заметной погрешности, принято передачу силового действие тяготения принять за мгновенное .

Лаплас также высказал гипотезу о существовании невидимых звёзд, для которых вторая космическая скорость (для горизонта событий) равняется скорости света с=3.108 м/сек. Эти, так называемые Чёрные Дыры (ЧД), можно обнаружить через эффект гравитационное воздействие на окружающие (и не только окружающие) космические объекты .

Открытия пришлось ждать почти два столетия. В 1964 году во время суборбитального полёта был обнаружен ярчайший источник рентгеновского излучения в созвездии Лебедя, связанный с яркой звездой переменной светимости, массой в 20 раз большей массы Солнца и с удалением на 6500 св. лет. Анализ результатов показал, что источником рентгеновского излучения являлась не эта звезда с периодом изменения светимости 5,6 суток, а космическая пыль, сносимая на соседнюю невидимую звезду (эффект аккреции). Это Лебедь X-1 с массой в 16,8 раз большей массы Солнца [8]. Звезда слишком компактна, чтобы быть каким-либо объектом кроме Чёрной Дыры [9]. Радиус горизонта событий (по второй космической скорости, равной с) составляет 26 км. В настоящее время открыто более 50-ти ЧД, что подтверждает Секция 1. Общая теория волновых процессов объективность расчётов Лапласа для скорости гравитации. Из современных авторитетов по разработанной методике, но с использованием современных данных, Томас Ван Фландерн получил значение на 1010 большее скорости с [5] (за что в своей научной среде был предан анафеме?!) .

Начиная с работ Алле Мориса [6], в земных условиях более шестидесяти лет проводятся наблюдения с целью определения скорости распространения гравитации по сдвигу времени запаздывания между световым затмением и «гравитационной тенью» от луны [10]. Согласно эксперментальным данным Тома Ван Фландерна временная разница между максимумом видимого затмения и центром гравитационных изменений составила 38+1.9 секунд времени. Это даёт оценку того, что скорость распространения гравитационного возмущения в 20 раз быстрее скорости света [5]. Минимум, ограничивается разрешающей способностью гравиметрических измерений (здесь 1.9 секунд) .

На рис. 2. наблюдается эффект аномальной гравитации во время полного солнечного затмения в Париже 30-го июня 1954 года [6, 10]. Обозначения: А) – начало затмения (11:21 U.T.); В) – максимальная фаза (12:40 U.T.); С) – завершение затмения (13:56 U.T.). Луч от Солнца до Земли, как известно, проходит за 500 сек .

Рис. 2. Изменение гравитации при солнечном затмении. Париж, 30-го июня 1954 года. Наблюдаемый эффект аномальной гравитации [9] .

Резкое увеличение гравитации (возможно «рефракция»!) происходит в начале затмения с точностью до временного разрешения .

По развёртки для гравитационной зависимости видно, что временное разрешение не меньше 10 секунд. Также сложно определить и положения центра гравитационного пятна: здесь это Секция 1. Общая теория волновых процессов конец ската за центральным пунктиром, что смещено относительно «В» на 450 сек. Абсолютное положение проекции Солнца находится впереди от «В» на интервал в 500 секунд. На этот момент абсолютного времени находится скорость гравитации с минимальным значением – это 50 с! Качественно соответствует экспериментальным данным Тома Ван Фландерна [5] .

Возможный максимум скорости (но не бесконечность!) здесь не определяется из-за большой погрешности для разрешения по времени .

Автору пока не удалось найти необходимых данных по последним наблюдениям, полученным в Китае и Казахстане. Но можно сказать, что скорость гравитации значительно превышает скорость света. В перспективе возможно участие и в спутниковых исследований гравитации [3, 11] .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Krper .

Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891-921. Juni 1905 .

2. Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger (Наблюдение гравитационных волн от слияния двух черных дыр). B.P. Abbott et al. – LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration (2016). Physical Review Letters 116 (6) .

3. Гневко А. И. и др. О скорости гравитации/ А. И. Гневко, М .

В. Мукомела, С. Н. Соловов, В.А.Янушкевич // Международный научно-исследовательский журнал. – 2017. – № 01 (55) Часть 2. – С. 87– 90 .

4. Тамбовцев В.И. О распространении гравитационного возмущения // Материалы YIII Междунар. науч.-техн. конф .

«Физика и техн. приложения волн. Процессов». С.-Пб. - 2009 .

5. Van Flandern T. What the Experiments Say// Phys. Lett. A, 250 (1-3) (1998), pp. 1–11 .

6. Allais M.F.C. Should the Laws of Gravitation be reconsidered/ part 1, Aero/Space.Engineering, Sept. 1959; ibid. part 2, Oct. 1959;

ibid., part 3, Nov. 1959 .

7. Лаплас П. С. Изложение системы Мира. – Ленинград:

«Наука», 1982. – 376 с .

Секция 1. Общая теория волновых процессов

8. Ninkov Z., Walker G. A. H., Yang S. The primary orbit and the absorption lines of HDE 226868 (Cygnus X-1)»// Astrophysical Journal, (1987). Part 1321: рр 425–437 .

9. Хокинг Стивен. Краткая история времени. От большого взрыва до Чёрных дыр. – Санкт-Петербург: Амфора, 2007 г., 232 с .

10. Ren Zhenqiu, Lin Yi. Post-Einstein gravitational effects (Гравитационные эффекты после Эйнштейна)// The International Journal of Systems & Cybernetics (Международный журнал систем и кибернетики). 2001. Volume 30. Number 4, pp. 433-448 .

11. Торге В. Гравиметрия. Москва: Мир, 1999 г. 429 с .

BLACK HOLES. THE PROBLEM OF DETERMINING THE SPEED

OF GRAVITY V.I. Tambovtsev This paper discusses the post Einstein the results of studies of the effects of gravitational interactions, in particular during solar eclipses. It is shown that the discovery of black holes confirms the validity of Laplace's calculations of a significant excess of the speed of gravitational interactions of the speed of light .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

СЕКЦИЯ 2 .

ПЕРЕДАЧА И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

В РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Сопредседатели: Воловач В.И. д.т.н. (Тольятти);

Ильин Г.И. д.т.н. (Казань);

Захарченко В.Д д.т.н. (Волгоград);

Пономарев Л.И. д.т.н. (Москва) .

УДК 621.396.969.181.2

МОБИЛЬНЫЙ БИСТАТИЧЕСКИЙ

РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС VHF-P

ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ СВЕРХВЫСОКОГО

РАЗРЕШЕНИЯ Борисенков А.В., Горячкин О.В., Дмитренок В.И., Женгуров Б.Г., Долгополов В.Н., Курков И.Г., Суханов Д.В., Хохлов Е.Н .

(ФГБОУ ВО Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики) Широкополосная радиолокация с синтезированной апертурой в диапазонах 20-500МГц в полосе частот 100МГц с борта БПЛА и мобильных носителей отрывает возможности для новых применений данных систем в задачах ДЗЗ и обороны .

Наиболее захватывающие из них связаны с возможностью наблюдать малоразмерные подповерхностные или скрытые растительностью объекты. Системы подповерхностного радиолокационного зондирования земли с летательных аппаратов появились в конце 80-х годов прошлого века. В 1988 году в JPL стартовал проект многочастотной платформы AIRSAR, предполагавший установку радара в диапазоне VHF. Примерно в тоже время начата разработка длинноволновых радаров в Stanford Research Institute и Sweden’s Defence Research Agency. В Советском союзе аналогичные работы начаты в 1989 году в ИРЭ РАН УССР (г.Харьков) и ЦСКБ (г.Самара) под руководством проф. А.И .

Калмыкова. Современное состояние данных систем характеризуют следующие аналоги: CARABAS FOPEN DEMONSTRATOR – РСА на борту БПЛА, разработанная в корпорации Saab (Швеция);

FOPEN Reconnaissance, Surveillance, Tracking and Engagement Radar

- радиолокатор предназначенный для разведки целей укрытых листвой; TRACER - РСА в двойной полосе (UHF/VHF); Boeing Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах A160T – радиолокационная система P диапазона, размещенная на борту БПЛА. В период с 2005 по настоящее время научный коллектив центра радиолокационного дистанционного зондирования Земли ПГУТИ (г.Самара) занимается РТС ДЗЗ, которые развиваются не только в направлении создания глобальных, весьма дорогостоящих космических и/или авиационных систем, но и в направлении создания локальных, при этом относительно дешевых технологий, обеспечивающих приемлемый уровень качества решения различных задач ДЗЗ, базирующихся на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), наземном транспорте или некоторой стационарной наземной инфраструктуре [1,2] .

В докладе описан бистатический радиолокатор с синтезированной апертурой, работающий одновременно (синхронно) в VHF и Р-диапазонах частот, разработанный в ЦРДЗЗ ПГУТИ в 2013-2017гг. Приводятся результаты экспериментальной отработки данного радиолокатора, цель которой была в получении сверхвысокой разрешающей способности, которая обусловлена увеличением полосы частот с 30МГц в P диапазоне и 50МГц в VHF диапазоне до 80МГц в совмещенном режиме .

Рис. 1. Радиолокационное изображение (РЛИ) местности, полоса частот 30МГц в P диапазоне и 50МГц в VHF диапазоне, шаг пикселей 1.51.5м, время синтеза 40с .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горячкин О.В., Женгуров Б.Г., Бакеев В.Б., Барабошин А.Ю., Невский А.В., Скоробогатов Е.Г. Бистатический радиолокатор с синтезированной апертурой P-диапазона для МКА «АИСТ-2» // Электросвязь. 2015. № 8. С. 34-39 .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

2. Горячкин О.В. Центр радиолокационного дистанционного зондирования Земли ПГУТИ // Вестник связи. 2016. № 2. С. 24-26 .

THE MOBILE BISTATIC RADIOLOCATION COMPLEX VHF-P

FREQUENCY BAND ULTRAHIGH RESOLUTION

Borisenkov A.V.,Goryachkin O.V.,Dmitrenok V.I.,Zhengurov B.G.,Dolgopolov V.N., Kurkov I.G.,Sukhanov D.V.,Khokhlov E.N .

(Povolzhskiy state university of telecommunications and informatics) Abstract: The new results of research in ultra wide band radiolocation with synthetic aperture in frequencies from 20 to 500 MHz was shown in this paper .

УДК 621.396

ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВЫСОТЫ

РЕЛЬЕФА БИСТАТИЧЕСКИМ РСА Р-ДИАПАЗОНА

ДЛЯ ДВУХ ВАРИАНТОВ СЪЁМКИ

Горячкин О.В., Маслов И.В .

(Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, АО «РКЦ «Прогресс») В настоящее время космические радиолокаторы с синтезированной апертурой антенны являются (РСА) важным и достаточно эффективным инструментом дистанционного зондирования Земли. Одно из главных преимуществ использования радиолокационных систем, по сравнению с оптическими системами, является возможность применения интерферометрической обработки пары радиолокационных изображений, которая наряду с возможностью построения цифровых моделей рельефа (ЦМР) позволяет количественно оценивать важные био- и геофизические параметры Земли .

Одним из вариантов получения радиолокационных изображений может выступать бистатический РСА, у которого передатчик расположен на космическом аппарате (КА), а приемник стационарно на господствующей высоте .

Бистатический радиолокационный комплекс (БиРЛК) малого космического аппарата «Аист-2Д» (Россия) является

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

первым в истории космического ДЗЗ радиолокационным комплексом, работающим в P-диапазоне частот .

Рассматривается возможность применения интерферометрической бистатической съемки в P-диапазоне при конфигурации малый космический аппарат – наземный пункт приема. Оценивается ошибка определения высоты цели при воздействии аддитивного шума на интерферометрическую разность фаз, без учета влияния атмосферы (ионосферы), при двух вариантах съемки: однопроходной и двухпроходной. Дается количественное сравнение ошибки определения высоты для двух вариантов съёмки при различном удалении цели от наземного пункта приема. Проводится оценка временной декорреляции при горизонтальном смещении цели. Полученные результаты показывают возможность использования двухпроходной интерферометрической бистатической сьёмки в Р-диапазоне при пролете малого космического аппарата по близким виткам с приемлемой погрешностью .

REASONABILITY ESTIMATION APPLICATION REPEAT PASS

BISTATIC INTERFEROMETRY SAR

P-BAND Goriachkin O.V., Maslov I.V .

(Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics, Joint Stock Company Space Rocket Centre Progress) One of the priorities of the development of modern means of remote sensing is getting digital elevation models. At the present time synthetic aperture radar is quite developing actively. Synthetic aperture radar make it possible radar images obtaining with high spatial resolution and an interferometric pair of radar images obtaining for digital elevation models of a good quality. The article considers of using interferometric bistatic acquisition in the P-band with the configuration of a small spacecraft – fixed ground base receiving point. Error estimate in definition the height of the target influence of additive noise on the interferometric phase difference, without effect of atmosphere (ionosphere), with two types of acquisition: single pass and repeat pass .

A quantitative comparison of the height definition error for the two variants acquisition with the different distance of the target from the ground receiving point is given. An estimation of temporal decorrelation is present with a horizontal displacement of the target .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах These results demonstrate the ability to use a repeat pass interferometric bistatic image P-band by close formation flights .

УДК 621.383

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕДАЧИ

МУЛЬТИМАСШТАБНЫХ И

МУЛЬТИСПЕКТРАЛЬНЫХ СНИМКОВ

ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ НА

РАДИОКАНАЛЕ «СПУТНИК – НАЗЕМНАЯ

СТАНЦИЯ»

Ахметгалиев Р.В., Султанов А.Х .

(Уфимский государственный авиационный технический университет) В настоящее время большинство космических аппаратов (КА), выполняющих задачи дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), оснащаются аппаратурой мультиспектральной съемки поверхности планеты. Увеличение числа спектральных каналов неблагоприятно сказывается на передаваемых снимках по радиоканалу «спутник – наземная станция», так как при ограниченной полосе частот и сравнительно невысокой пропускной способности увеличение числа спектральных каналов приводит к уменьшению скорости и качества передачи снимков .

Одним из выходов в сложившейся ситуации является применение оптико-электронных комплексов с мультиспектральной и мультимасштабной технологией получения снимков, которые сочетают в себе информативность и высокую четкость, за счет большего пространственного разрешения .

Самым оптимальным решением по увеличению пропускной способности радиоканала является преобразование получаемых снимков с помощью различных алгоритмов сжатия, выполняемых бортовой аппаратурой КА. Большой вклад в развитие идей сжатия снимков с помощью различных методов преобразования сигналов оказали работы сотрудников кафедры «Телекоммуникационные системы» Уфимского государственного авиационного технического университета: Мешкова И.К., Багманова В.Х., Кузнецова И.В., Филатова П.Е. и Воронкова Г.С .

Секция 2.

Передача и обработка информации в радиотехнических системах Для повышения эффективности передачи мультиспектральных снимков по радиоканалу «спутник – наземная станция» были предложены следующие методы:

метод мультимасштабного сжатия на основе использования • квазинепрерывных рекурсивных разверток типа Пеано-Гильберта и вейвлет-преобразований; [1] метод координированного предсказания сигналов, • использующий дифференциальный импульсно-кодовый преобразователь; [2] метод дифференциального преобразования • OFDMсигналов, отличающийся координированной поканальной экстраполяцией сигналов. [3] Всё вышеприведенные методы используются при непрерывной передаче снимков ДЗЗ или же с помощью команд управления КА с наземного центра управления полетом. В качестве альтернативного метода повышения эффективности передачи ДЗЗ предлагается использовать метод дифференциальнокорреляционного сканирования мультиспектральных снимков .

Суть предлагаемого метода заключается в предварительном сканировании получаемых мультиспектральных снимков бортовой аппаратурой КА. Сканирование проводится микропроцессорным оборудованием между двумя космическими снимками, сделанными над одним участком земной поверхности, но в различное время. Для КА низкоорбитальной группировки этот период приблизительно равен ста минутам. Наличие различий в двух мультиспектральных снимках, сделанных с временным интервалом, будет сигнализировать о необходимости провести более детальную съемку «проблемного» участка земной поверхности. Именно этот «проблемный» мультиспектральный снимок будет отправлен в радиоканал «спутник – наземная станция» при последующем сеансе связи с наземным пунктом управления, т.е. появлении в зоне радиовидимости наземной станции. Отказавшись от непрерывной передачи снимков по радиоканалу на Землю, а наделив бортовую аппаратуру КА возможностью автономно определять различия в получаемых снимках можно сделать систему оптико-электронного комплекса полностью независимой от команд съемки с Земли. Отказ от постоянной передачи снимков на Землю также приводит к более эффективному энергопотреблению КА, т.к. аппаратура передачи Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах данных ДЗЗ будет активироваться намного реже, чем при постоянной передаче. Блок-схема оптико-электронного комплекса с системой автономного дифференциально-корреляционного сканирования приведена на рисунке 1 .

Рис. 1. Блок-схема оптико-электронного комплекса Мультиспектральный снимок после устройства синтеза изображений поступает в устройство обработки, который находит в базе данных сохраненных снимков, расположенных на твердотельном накопителе, снимок с соответствующим участком земной поверхности, но сделанным ранее. Снимок из базы данных выбирается путем поиска соответствующих геотегов координатных точек участка поверхности планеты. Далее полученный и сохраненный снимки поступают в устройство сравнения изображений, где производится анализ на наличие неоднородностей и различий. Если различия в снимках не обнаружены, то полученный снимок записывается в память базы данных на накопитель, а сохраненный снимок удаляется из памяти .

Если различия в ходе анализа были выявлены, то оба снимка последовательно поступают в устройство сжатия изображений, где производится их преобразование, в соответствии с одним из указанных выше методов [1], [2], [3]. Далее снимки поступают в передатчик ДЗЗ и подготавливаются к отправке в радиоканал «спутник – наземная станция» .

Представленные в статье методы обработки и передачи мультиспектральных снимков ДЗЗ позволяют улучшить эффективность использования радиоканала «спутник – наземная станция» при сохранении ограниченных параметров радиоканала:

полосы пропускания, динамического диапазона и энергетических параметров бортовой радиотехнической аппаратуры .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. И.К. Мешков. Передача данных дистанционного зондирования Земли для малых спутников на основе мультимасштабных методов разложения сигналов [Текст]:

автореф. дис. на соиск. учен. степ. кан. тех. наук. (05.12.13) / Мешков Иван Константинович; УГАТУ. – Уфа, 2010. – 15 с .

2. П.Е. Филатов. Повышение эффективности энергодефицитных многоканальных систем передачи данных на основе метода координированного предсказания сигналов [Текст]:

автореф. дис. на соиск. учен. степ. кан. тех. наук. (05.12.13) / Филатов Павел Евгеньевич; УГАТУ. – Уфа, 2016. – 13 с .

3. Г.С. Воронков. Повышение энергетической эффективности автономных систем радиосвязи на основе методов дифференциального преобразования OFDM-сигналов [Текст]:

автореф. дис. на соиск. учен. степ. кан. тех. наук. (05.12.13) / Воронков Григорий Сергеевич; УГАТУ. – Уфа, 2017. – 14 с .

IMPROVEMENT OF EFFICIENCY OF TRANSMISSION OF MULTISCALE AND MULTISPECTRAL IMAGES OF REMOTE SENSING OF

THE EARTH ON THE RADIO CHANNEL "SATELLITE - GROUND

STATION" Akhmetgaliev R.V., Sultanov A.H .

(Ufa state aviation technical university) The report presents methods for improving the transmission efficiency of multispectral imagery of Earth remote sensing systems, based on various methods of compression and processing of acquired images. The method of differential-correlation scanning is proposed in the article, which allows to refuse continuous transmission of remote sensing images and makes the on-board radio electronic equipment more autonomous .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

УДК 621.396.6

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ АЛГОРИТМОВ

ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ RAKEПРИЕМНИКА И ПОЛИГАУССОВА АЛГОРИТМА

Зарипов Р.Ф., Фатыхов М.М., Файзуллин Р.Р .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ) Для широкого класса систем подвижной связи характерна работа в нестационарных, в том числе негауссовских каналах связи, обусловленных высокой мобильностью пользователей, высоким уровнем внутрисистемных помех, асинхронностью и случайностью доступа в единый канал многочисленных объектов, а также ряда других факторов, приводящих к обострению общей проблемы помехоустойчивости и системной емкости в рамках существующих технологий разделения канального ресурса и стандартизованных радиоинтерфейсов .

В работе представлен сравнительный анализ помехоустойчивости традиционного RAKE-приемника и полигауссового алгоритма обработки сигналов в сложных помеховых условиях. Моделирование и получение результатов производилось в специализированной программе для моделирования алгоритмов обработки сигналов в мобильных системах связи, которое имеет свидетельство на программу ЭВМ .

Для этого были разработаны программные модули «RAKEприемника» и «Полигауссова детектора» .

Симуляция производилась при действии следующих типов шумов и помех, которые присутствуют в канале связи:

- аддитивный белый гауссовский шум и цветной шум;

- быстрые, медленные замирания канала;

- многолучевое распространение;

- помехи вызывающие межсимвольные искажения;

- внутрисистемные помехи;

- хаотические импульсные помехи;

- канал связи, содержащий разнохарактерные сигнальнопомеховые комплексы .

Так как с ростом числа просчитываемых статистических гипотез, объем математических вычислений производимых оптимальным полигауссовым алгоритмом растет экспоненциально, Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах в работе представлены результаты анализа требуемой вычислительной мощности в зависимости от количества сигнальных и помеховых компонент в нормализованном виде для квазиоптимального алгоритма .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Файзуллин Р.Р., Кадушкин В.В., Зарипов Р.Ф .

Полигауссовый алгоритм совместной демодуляции-декодирования в каналах мобильных систем связи //Нелинейный мир. 2015. №8 .

Т.13. С. 4-9 .

2. Файзуллин Р.Р., Щербаков Г.И., Фатыхов М.М., Инсаров А.Ю. Полигауссовский алгоритм различения-декодирования многоэлементных сигналов // Нелинейный мир. 2017. №1. Т.15. С .

47-53 .

3. Verdu S. Multiuser detection. – Camb. Univ. Press. Cambridge, CB2. 2RU, uk. 1998, 452 p .

4. Свидетельство № 2017615223. Программа для моделирования алгоритмов обработки сигналов в мобильных системах связи / Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ» (RU). - № 2017612066 ; заявл. 14.03.2017 ; зарегистр. 05.05.2017 .

COMPARATIVE ANALYSIS OF ALGORITHMS BASED ON RAKE

RECEIVER AND POLY-GAUSSIAN ALGORITHMS NOISE

IMMUNITY Zaripov R.F., Fatykhov M.M., Faizullin R.R .

(“Tupolev Kazan National Research Technical University”) In this thesis comparative analysis of of algorithms based on rake receiver and poly-gaussian algorithms noise immunity is shown .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

УДК 621.396.67

МАРШРУТЫ ДВИЖЕНИЯ ВЫСОКОМОБИЛЬНЫХ

ПЕЛАЕНГАТОРОВ ПРИ МЕСТООПРЕДЕЛЕНИИ

ИСТОЧНИКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ

Разиньков С.Н., Разинькова О.Э., Богословский А.В .

(ФГКВОУ ВО «ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина») Для повышения достоверности контроля сложной радиоэлектронной обстановки в высокомобильных комплексах мониторинга с аппаратурой пеленгования на беспилотных летательных аппаратах требуется применять высокоточные методы местоопределения источников радиоизлучения. Данные о координатах позволяют выполнять распознавание объектов при реализации мер маскировки, повышенной скрытности работы, использовании сигналов с адаптивно изменяющимися и перекрывающимися по значениям частотно-временными параметрами [1] .

Местоположение передатчиков сигналов большой длительности с характерными демаскирующими признаками [1] можно определять по результатам пеленгования в различных точках пространства на маршруте движения высокомобильного пеленгатора [2]. Для оценки координат источников коротких (сверхкоротких) импульсов и излучателей с малым набором параметров идентификации необходимо применять триангуляционный метод [3] при синхронном пеленговании с бортов двух носителей, движущихся в заданных позиционных районах .

Движение высокомобильных пеленгаторов должно осуществляться по траекториям, выбираемым из условия обеспечения требуемой точности местоопределения объектов наличии эксплуатационных погрешностей измерения углов прихода сигналов [2] .

В предлагаемой работе синтезированы алгоритмы выбора точек оценки направления прихода сигналов на траектории движения одиночного высокомобильного пеленгатора и курсовых углов двух носителей приемников-пеленгаторов из состава триангуляционной системы, при которых достигается минимум дисперсии местоопределения объектов. Построены маршруты движения высокомобильных пеленгаторов при нахождении

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

координат источников радиоизлучения с минимальной дисперсией и требуемой точностью за минимальное время .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Иванкин Е.Ф., Понькин В.А. Теоретические основы получения и защиты информации об объектах наблюдения. – М.: Горячая линияТелеком, 2008. – 386 с .

2. Обнаружение, распознавание и определение параметров образов объектов. Методы и алгоритмы / Под ред. А.В. Коренного. – М.:

Радиотехника, 2012. – 112 с .

3. Кондратьев В.С., Котов А.В., Марков Л.Н. Многопозиционные радиотехнические системы / Под ред. В.В. Цветнова. – М.: Радио и связь, 1986. – 264 с .

THE ROUTES OF THE MOVEMENT OF HIGHLY

MOBILE DIRECTION FINDERS AT THE FIXING

RADIO EMISSION SOURCES

Razin'kоv S. N., Razin'kоvа О. Е., Bogoslovsky А. V .

(“Air Force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Yu. A. Gagarin”) Synthesis of routes of the movement of highly mobile direction finders for positioning of sources of a radio emission by estimates of angular coordinates is carried out. Rules of the choice of points of a direction finding of signals on a trajectory of the movement of a single direction finder and course corners of two posts from structure of angle system at which the minimum of dispersion of assessment of location of objects and the required accuracy of determination of their coordinates for the minimum time are reached are found .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

УДК 621.396.67

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ И БАЗОВЫЕ

ТЕХНОЛОГИИ РАДИОСВЯЗИ СО

СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫМИ СИГНАЛАМИ

Разиньков С.Н., Разинькова О.Э., Любавский А.П .

(ФГКВОУ ВО «ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина») Сверхширокополосные (СШП) сигналы, эквивалентные размеры спектров которых превышает 500 МГц или 50% от значения центральной частоты [1], находят применение в системах радиосвязи для обеспечения помехозащищенности радиолиний, высокой скорости и скрытности передачи сообщений [1, 2]. В отличие от сетей беспроводной радиосвязи Wi-Fi (IEEE 802.11), характеризуемых малыми радиусами действия базовых станций, СШП-радиосистемы обеспечивают сплошное покрытие больших территорий с низкой плотностью абонентов. При этом вследствие малой спектральной плотности излучаемой мощности не требуется планировать применения частотного ресурса, как при эксплуатации сетей WiMAX (IEEE 802.16) .

Основные направления развития радиосвязи с СШП сигналами ориентированы на создание и совершенствование технических характеристик радиосистем следующих классов:

локальные сети территориально распределенных информационных датчиков для передачи данных со скоростью до 0,1 Мбит/с на расстояния 0,1…10 км;

- локальные (внутриофисные) системы передачи сообщений со скоростью 0,1…100 Мбит/с на расстояния 10…100 м;

- системы передачи информации (в том числе мультимедиа) с мобильных информационно-вычислительных средств на стационарные компьютерные центры ее сбора, обработки и хранения, а также обмена данными между мобильными устройствами со скоростью более 100 Мбит/с на расстоянии порядка 10 м .

Перечень базовых технологий СШП-радиосвязи включает в себя:

- технологию генерации СШП сигналов с высокой стабильностью повторения с применением устройств на базе GaAs и Si-Ge [3];

- технология излучения и приема негармонических процессов с малой спектральной плотностью мощности с использованием диапазонных антенн с коэффициентами усиления, возрастающими Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах пропорционально текущему значению частоты спектра сигнала в степени n 2, антенных решеток с синхронным сложением сигналов в пространстве [2] и быстродействующих коммутирующих ключей [1, 3];

- технология пространственно-временной обработки СШП сигналов в акустооптических спектроанализаторах и цифровых процессорах быстрого преобразования Фурье [1] .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Беличенко В. П., Буянов Ю. И., Кошелев В. И .

Сверхширокополосные импульсные радиосистемы // Под ред. В. И .

Кошелева. – Новосибирск: Наука, 2015. – 483 с .

2. Моделирование малогабаритных сверхширокополосных антенн / Под ред. В. Б. Авдеева, А. В. Ашихмина. – Воронеж: Изд-во Воронежского госуниверситета, 2005. – 223 с .

3. Козлов А. И., Логвин А. И., Сарычев В. А. Поляризация радиоволн. Кн. 1: Поляризационная структура радиолокационных сигналов. – М.: Радиотехника, 2005. – 704 с .

THE MAIN DIRECTIONS OF DEVELOPMENT AND BASIC

TECHNOLOGIES OF THE RADIO COMMUNICATION WITH SUPERBROADBAND SIGNALS

Razin'kоv S. N., Razin'kоvа О. Е., Lyubavsky А. P .

(“Air Force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Yu. A. Gagarin”) The main directions of development of a super-broadband radio communication with classification by speed and range of transmission of messages and basic technologies for creation of radio systems are presented .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

УДК 621

ПРИНЦИП РАБОТЫ И ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА

ЦИФРОВОГО ГЕНЕРАТОРА СИНУСОИДАЛЬНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ И ЕГО РАЗРАБОТКА С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА .

Бадретдинов Р.А .

(Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет им. А. Н. Туполева) В данной работе рассматриваются функциональные блоки, схемотехническое построение этих блоков цифрового генератора синусоидального напряжения, а также выделение наиболее оптимальных элементов схемы по цене, качеству, затрачиваемого времени на производство .

По мере развитии схемотехники от аналоговой до цифровой всегда использовались какие-либо генераторы, так как они почти всегда являются компонентами какого-либо устройства, а развитие схемотехники зависит от качества элементной базы электронных устройств .

В свою очередь технологии производства элементов цифровой схемотехники, таких как регистры, мультиплексоры, сумматоры, логических элементов и т.д., а на основе этих устройств и микроконтроллеров, микропроцессов; стало выгодным производить микросхемы, содержащие несколько элементов цифровой схемотехники, так как это способствует большей универсальности, а также способности создавать большие комбинации из имеющихся цифровых элементов, несмотря на большие расходы сырья и снижению компактности. Таким образом для достижения универсальности, компактности, производительности стали производить микроконтроллеры. В результате стоимость микроконтроллера, содержащего таймерысчётчики, компараторы, АЦП, регистры и т.д. намного дешевле и компактнее, чем стоимость этих элементов по отдельности .

Основные блоки генератора синусоидального напряжения:

1) интерфейс, содержащий кнопки, указывающие частоту и активирующие устройство; 2) Генератор импульсов; 3) Аналоговоцифровой преобразователь; 4) цифровой компаратор; 5) 2 реверсивных счётчика импульсов; 6) Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП); 7) Фильтр низких частот (ФНЧ) .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

Элементы к генератору синусоидального напряжения подбирались по такому параметру как стоимость, в результате было выявлено, что микроконтроллер ATmega8 в котором заключены все элементы, кроме интерфейса, ЦАП и ФНЧ. Можно отметить, что стоимость микроконтроллера гораздо меньше, чем при покупке отдельных элементов вместе взятых, а также его использование сокращает время на производство устройства .

Таким образом, основные компоненты схемы генератора синусоидального напряжения в данной работе являются: 1) интерфейс; 2) источник питания; 3) микроконтроллер ATmega8; 4) ЦАП; 5) ФНЧ. Также предоставляется пример простой программы для программирования данного микроконтроллера .

THE PRINCIPLE OF OPERATION AND THE ELEMENT BASE OF

THE DIGITAL GENERATOR OF SINUSOIDAL VOLTAGE AND ITS

DEVELOPMENT USING A MICROCONTROLLER .

Badretdinov R. A .

(“Kazan National Reserch Technical University named after A.N. Tupolev-KAI”) УДК 621.396.67.01

ДИСПЕРСИЯ ПСЕВДОТРИАНГУЛЯЦИОННОЙ

ОЦЕНКИ КООРДИНАТ ИСТОЧНИКОВ

ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Лукин М.Ю .

(ФГКВОУ ВО «ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина») В [1] предложен псевдотриангуляционный (ПТ) способ оценки координат импульсных источников радиоизлучения на основе многопозиционных измерений времени прихода их сигналов .

Базовый вариант системы местоопределения представляет собой комплект из двух пеленгационных постов с центром обработки пеленговой информации, а каждый пеленгатор – подсистему из двух приемников-измерителей времени прихода сигналов (ВПС) с пунктом обработки результатов измерений .

С использованием парциального уравнения передачи-приема негармонических волновых процессов в прямом радиоканале [2] Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

2. Разиньков С.Н. Спектральные энергетические уравнения передачи негармонических сигналов и их применение в сверхширокополосных радиосистемах // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2010. – Т. 13. – № 3. –. 12 .

–  –  –

УДК 535.645.646

МЕТОД БОРЬБЫ С ЦВЕТОВЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИ,

ВЫЗВАННЫМИ ЗАСВЕТКОЙ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ

ЭКРАНОВ Ложкин Л.Д., Кузьменко А.А .

(Самара, ФГБОУ ВО Поволжский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики) Цветовые искажения, вызванные падением света освещения комнаты, происходят по причине того, что часть света, падающего на экран телевизора, отражается и смешивается с излучаемым экраном излучением. Данный процесс пояснён на рисунке 1 (сам процесс) и рисунке 2-4 (смешение) .

–  –  –

Рис. 5. Метод с использованием вычислительных блоков .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ложкин Л.Д. Цвет в телевидении [Текст] : учеб. пособие для вузов / Ложкин Л.Д. – Самара, 2016 .

2. Ложкин, Л.Д. Дифференциальная колориметрия в телевидении [Текст] : автореф. дис. д-ра тех. наук / Л.Д. Ложкин – Санкт-Петербург, 2014 .

METHOD OF FIGHTING COLOR DISTORTION CAUSED BY

ILLUMINATION OF TELEVISION SCREENS

Lozhkin L.D., Kuzmenko A.A .

(“Povolzhsky State University of Telecommunications and Informatic”) УДК 535.645.646

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ЦВЕТОВЫХ

ПРОСТРАНСТВ МКО В ТЕЛЕВИДЕНИИ

Ложкин Л.Д., Кузьменко А.А .

(Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики) Первое цветовое пространством было пространство RGB, где использовались реальные цвета R, G и B. Получено пространство было в 1931 году на основе опытов Райта и Гилда [1]:

Основным недостатком пространства стало наличие отрицательных значений у кривой R(рис.1), поэтому было принято решение пересчитать её на мнимые цвета X (R), Y (G), Z (B)[3]:

X = 0.49000 R + 0.31000G + 0.20000 B, Y = 0.17697 R + 0.81240G + 0.01063B, Z = 0.00000 R + 0.01000G + 0.99000 B .

Недостаток полученного пространства малые значения функции сложения в диапазоне 380-460нм .

Следующим цветовым пространством стала доработанная МКО-31 названая МКО-1960, где использовались новые данные, полученные Стайлсом, Берчем и Сперанской[2]. Недостатком модели стало то, что ощущения при изменении координат между двумя точками в одной области были менее заметны, чем для другой .

–  –  –

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ложкин, Л.Д. Дифференциальная колориметрия в телевидении [Текст]: автореф.дис д.т.н.Санкт-Петербург, 2014 .

2. Ложкин, Л.Д. Цвет в телевидении [Текст] : учеб. пособие для вузов / Ложкин Л.Д. – Самара, 2016 .

–  –  –

УДК 535.645.646

МЕТОД БОРЬБЫ С ЦВЕТОВЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИ,

ВЫЗВАННЫМИ РАЗЛИЧНЫМИ ЦВЕТОВЫМИ

ОХВАТАМИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ЭКРАНОВ

Ложкин Л.Д., Кузьменко А.А .

(ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики») Различное цветовоспроизведение у телевизора с отличным цветовым охватом, заметно, если одно и тоже изображение смотреть у двух различных моделей телевизоров. На рисунке 1 представлено несколько координат цветового охвата основных цветов для современных приборов для телевизионных экранов .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах Рис .

1. Координаты цветностей основных цветов современных приборов для телевизионных экранов[1] .

Для борьбы с искажениями, вызванными различными цветовыми охватами телевизионных экранов отлично подходит метод разработанный Ложкиным Л.Д., который не требует добавления дополнительных устройств в оборудование телецентра, но взамен этого необходимо добавить небольшое устройство в схему телевизора (рис.2) .

Принятый сигнал с телецентра попадает на первый вход ВУ, а на второй подается из ПЗУ девять величин обратной матрицы из выражения (1) .

Значения коэффициентов определяется единожды, и зависят только от типа экрана телевизора. После в ВУ происходят вычисления величин видеосигналов U R, U G, U B для воспроизведения на экране цвета с координатами X, Y, Z. В ВУ используется простая логика, а именно если значение любого вычисленного значения U R, U G, U B меньше 0, то его значение приравнивается к 0 .

–  –  –

Матричное уравнение для вычисления значения видеосигнала по приятым координатам[2]:

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

–  –  –

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Ложкин Л.Д. Цвет в телевидении [Текст] : учеб. пособие для вузов / Ложкин Л.Д. – Самара, 2016 .

4. Ложкин, Л.Д. Дифференциальная колориметрия в телевидении [Текст] : автореф. дис. … д-ра тех. наук / Л.Д. Ложкин

– Санкт-Петербург, 2014 .

–  –  –

УДК 621.382

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЛОГИЧЕСКОГО

ЭЛЕМЕНТА 2 ИЛИ–НЕ РЕЗИСТОРНО–

ТРАНЗИСТОРНОЙ ЛОГИКИ

Арефьев А.С., Свойкина В.А., Чеховских Е.С .

(Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики) Исследуемый логический элемент выполняется на основе двух биполярных транзисторов, на базы которых относительно эмиттеров через резисторы R подаются входные сигналы U вх,1, U вх, 2. Транзисторы включены по схеме с общим эмиттером параллельно друг другу. Выходному сигналу соответствуют коллекторные напряжения транзисторов U вых = U КЭ,1 = U КЭ,2. В общую выходную цепь транзисторов включены источник напряжения питания U 0 и резистор R0 .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Электронные приборы/ В. Н. Дулин, Н. А. Аваев, В. П .

Дёмин и др.; Под ред. Г. Г. Шишкина. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 496 с .

MATHEMATICAL MODEL OF THE LOGIC ELEMENT 2 OR–NOT

OF RESISTOR–TRANSISTOR LOGIC

Aref’ev A. S., Svoykina V. A., Chekhovskih E. S .

(“Volga state university of telecommunication and informatics”) УДК 621.396

РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ДАТЧИК ОБНАРУЖЕНИЯ

ЦЕЛИ НА ЗАДАННОЙ ДАЛЬНОСТИ

Ивойлова М.М., Кашин А.В., Козлов В.А., Кунилов А.Л .

(ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова») Среди сверхширокополосных (СШП) сигналов следует выделить класс СШП-шумовых (СШПШ) сигналов, позволяющих обеспечивать РЛС высокие разрешающую способность по дальности и скорости, а также помехоустойчивость и электромагнитную совместимость .

Основными способами обработки отражённых сигналов в СШПШ РЛС являются методы взаимно-корреляционной обработки (ВКО) и двойного спектрального анализа (ДСА) [1] .

К основным недостаткам метода ВКО относятся:

- сложность обеспечения квадратурной обработки для СШПШсигналов;

- сложность формирования опорных сигналов для больших дальностей ввиду проблематичности получения соответствующих им значений времени задержки СШПШ-сигналов .

К недостаткам метода ДСА относятся:

- низкое быстродействие, обусловленное последовательным анализом спектра суммарного сигнала перестраиваемым по частоте узкополосным избирательным устройством;

- наличие ограничений на диапазон определяемых дальностей;

- низкий энергетический потенциал СШПШ РЛС .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

Более высокие показатели быстродействия и диапазона дальностей обеспечивает метод ДСА с параллельным анализом спектра суммарного сигнала [2] .

Обнаружение цели на заданной дальности радиолокационным способом осуществляется радиодатчиком (РД) и происходит по наличию сигналов на выходе всех спектральных каналов, соответствующих максимумам спектра суммарного сигнала, и отсутствию их на выходе всех каналов, соответствующих минимумам спектра суммарного сигнала. При этом ширину полосы пропускания спектральных каналов выбирают равной половине периода следования максимумов спектра суммарного сигнала, а их частоты размещают эквидистантно на частотной оси. Анализ спектральных каналов, настроенных на минимумы спектра суммарного сигнала, позволяет исключить «ложное» обнаружение цели на чётных кратных значениях заданной дальности .

Так как многоканальная фильтрация согласована с максимумами спектра суммарного сигнала для заданной дальности до цели, энергетические потери отражённого сигнала будут минимальными, что обеспечит высокий энергетический потенциал РД .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Избранные задачи теории сверхширокополосных радиолокационных систем / В.В. Чапурский. – М.: изд-во МГТУ им. Баумана, 2012. – 214-215 с .

2. Патент № 2625170 РФ. Способ обнаружения цели на заданной дальности / А.В. Кашин, В.А. Козлов, А.Л. Кунилов, М.М. Ивойлова. Приоритет от 16.09.2016 .

TARGET DETECTION RADAR SENSOR

ON THE SPECIFIED DISTANCE

M.M. Ivoylova, A.V. Kashin, V.A. Kozlov, A.L.Kunilov (Federal State Unitary Enterprise Federal Research and Production Center "Research Institute measuring systems named J.E. Sedakov ") A method is proposed for constructing a radar sensor (RS) for detecting a target on the specified distance using an ultrawideband noise probing signal based on the double spectral analysis (DSA) method with parallel analysis of the sum signal spectrum. This method allows to Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах provide higher quick-action and range of specified distance than the DSA method, and also provides a high energy potential of the RS .

УДК 621.396

СПОСОБ СВЕРХКОРОТКОИМПУЛЬСНОЙ

РАДИОЛОКАЦИИ С ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛА

МЕТОДОМ БИЕНИЙ

Ивойлова М.М., Кашин А.В., Козлов В.А., Кунилов А.Л .

(ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова») Современные тенденции развития радиолокационных систем (РЛС) заключаются в расширении спектра излучаемых сигналов. Одним из перспективных видов сверхширокополосных сигналов, используемых в РЛС, являются сверхкороткоимпульсные сигналы (СКИ). Обработка СКИсигналов в РЛС осуществляется на основе MIR-технологии и ТМтехнологии [1, 2] .

Недостатками РЛС на основе MIR-технологии являются:

- низкое быстродействие, как следствие измерения дальности до отражающей поверхности за большое количество излучаемых сверхкоротких импульсов;

- высокие энергозатраты на получение одного отсчёта дальности .

Недостатками РЛС на основе ТM-технологии являются:

- низкая разрешающая способность при больших диапазонах дальностей, обусловленная сложностью формирования большого количества дальномерных каналов;

- низкая экономичность, обусловленная применением многоканальной корреляционной обработки .

Получение лучших характеристик РЛС по быстродействию, разрешающей способности и экономичности возможно с применением принципа обработки отражённого сигнала методом биений. Предлагаемый способ заключается в определении дальности до отражающей поверхности по сигналу биений разностной частоты двух линейно частотномодулированных (ЛЧМ) сигналов, сформированных в двух широкополосных дисперсионных линиях задержки, на входы

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

которых поступают квантованные по амплитуде и укороченные по длительности излучаемый и отражённый СКИ-сигналы [3] .

Результатом использования предлагаемого способа является определение дальности до отражающей поверхности по одному сверхкороткому импульсу излучения с применением одноканальной обработки отражённого сигнала. При этом процесс преобразования излучаемого и отражённого сигналов в информативный сигнал в виде сигнала биений разностной частоты проводится без дополнительных энергозатрат .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Радзиевский В.Г., Трифонов П.А. Обработка сверхширокополосных сигналов и помех. – М.: Радиотехника, 2009, С. 14-18 .

2. Щербак Н. Сверхширокополосная радиолокация // Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 3/2002, С. 44 .

3. Патент 2619086 РФ. Способ определения дальности до отражающей поверхности / А.В. Кашин, А.Л. Кунилов, М.М .

Ивойлова. Приоритет от 02.06.2016 .

METHOD OF ULTRA-SHORT PULSED

RADIOLOCATION WITH SIGNAL PROCESSING

BY BEAT METHOD

M.M. Ivoylova, A.V. Kashin, V.A. Kozlov, A.L.Kunilov (Federal State Unitary Enterprise Federal Research and Production Center "Research Institute measuring systems named J.E. Sedakov ") A method is proposed for determining the range to a reflecting surface in ultra-short pulsed (USP) short-range radar systems based on the principle of a reflected signal processing by the beating method .

Advantages of this method are the best characteristics of USP radar in terms of quick-action, resolving power and economy due to the use of a single-channel method for processing of the reflected signal .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

УДК 681/5

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ ПРИВОД ПОСТОЯННОГО

ТОКА Захарова О.Н., Ильина О.В., Ильин Г.И .

(Казанский национальный исследовательский технический университет) Привод по постоянному току нашел широкое применение в более ранних радиотехнических системах. Это связано с технической простотойпрактической реализации. Приводы, в которых используется фазовые или импульсные системы управления более сложныи дороги в производстве. Поэтому является актуальным рассмотреть возможность создания электрического привода по постоянному току. Изменение управляющего напряжения в этих системах осуществляется за счет применения широтно-импульсного модуляции (ШИМ) питающего напряжения. ШИМ легко реализуется в аналоговых системах автоматического регулирования. В состав автоматической системы регулирования по постоянному току включен измеритель скорости перемещения, указывающий, с какой скоростью движется рабочий орган при данном уровне постоянного напряжения. Скорость перемещения сравнивается с заданной.При наличии расхождения между указанными скоростями формируется сигнал управления. С этой целью при расхождении между указанными скоростями определяется разность и ее знак. Знак определяет, в какую сторону необходимо изменять управляющее напряжение (увеличивать или уменьшать). Обычно регулирование обеспечивается за счет изменения постоянной времени интегрирующей цепи, определяющей длительность импульса ШИМ.. Время задержки связано периодом питающейсети и изменяется от минимальной задержки до задержки близкой к половине периода питающей сети .

При переходе к микропроцессорному управлению появляются трудности, связанные с реализацией сигнала управления.Это связано, что разностный сигнал формируется за несколько периодов питающей сети, а сигнал управления формируется в каждом полупериоде питающей сети .

С этой целью перед работой в автоматическом режиме в микропроцессор вводится таблица соответствия между разностями скоросткей и требуемой задержки ШИМ. Сигнал Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах управления формируется с текущей разностью скоростей и данными указанной таблицы .

Реализация указанной системы показало, что она успешно работает в реальном масштабе времени

MICROPROCESSOR DIRECT CURRENT DRIVE

Zaharova O.N., Ilyina O.V., Ilyin G.I .

(Kazan national research technical university) Features of the microprocessor direct current drive УДК 621.385

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА

ПУЛЬПОЭКСТРАКТОРОВ

Хасанов Ф.Ф., Нуреев И.И., Аглиуллин А.Ф., Сарварова Л.М., Тяжелова А.А., Сахабутдинов А.Ж .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ) Пульпоэкстрактор эндоскопический инструмент,

– применяе-мый в стоматологии для чистки корневых каналов зуба .

Представляет собой тонкий цилиндр с насечками (рабочая часть) и ручкой (нерабочая часть). Конкретная проблема, требующая решения, состоит в измерении диаметра пульпоэкстракторов разной длины (разброс до 3 мм) на расстоянии 1 мм от его оперативного конца. Диапазон измерения размеров – 180-260 мкм, необходимая точность измерения – 1 мкм [1]. Диаметр пульпоэкстракторов может быть реально определен несколькими способами .

Метод микропроекции работает с рабочим отрезком пульпоэкстракторов. Начальный сегмент пульпоэкстрактора, около 1,5 мм длиной, смазанный вязкой смазкой, помещается под стекло микроскопа и накрывается кусочком стекла. Отражение пульпоэкстрактора увеличивается в 500 раз и проецируется на экран, так что диаметр отдельного пульпоэкстрактора может быть измерен. Для измерения используется стандартная карточка с вырезанными диаметрами. Микропроекция – это дорого и долго .

Метод определения диаметра пульпоэкстрактора воздушной струей занимает меньше минуты и значительно Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах дешевле метода микропроекции. Этот метод позволяет измерить только средний диаметр пульпоэкстрактора и не годится, если требуется определить размеры отклонения от стандарта. Образец должен быть освобожден от любых внешних элементов. Когда образец будет как следует подготовлен, его загружают в инструментальную воздушную камеру .

Процесс измерения толщины пульпоэкстракторов методом звуковой волны похож на процесс измерения методом воздушной струи, вместо воздуха используется звуковая волна низкой частоты. По сравнению с замерами методом воздушной струи метод звуковой волны даёт более низкие показатели .

Наиболее точные замеры производятся с помощью лазерного анализатора распределения толщины пульпоэкстракторов. Можно точно измерить пульпоэкстракторы с диаметром от 180 до 350 микрон. Результаты, полученные с помощью лазерного анализатора, ничтожно выше по сравнению с результатами, полученными микропроектором. Значения отклонений от стандарта, даваемые анализатором также несколько завышены .

Наилучший результат, т.е. максимальную точность измерений, дают оптические методы. Измеритель основан на теневом методе измерений с использованием ПЗС-матриц, предусматривающем регистрацию теневого изображения контролируемого объекта с последующей обработкой данных микропроцессором. Отличительные особенности: бесконтактность измерений; высокая точность и производительность; отсутствие движущихся механических узлов; простота эксплуатации. Кроме того метод по сравнению с другими очень прост в реализации [1] .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ovchinnikov D.L., Akhtiamov R.A., Dorogov N.V., Morozov O.G., Nureev I.I., Yusupov A.Yu. Automatic sorting installation based on two CCD-cameras for measuring gauge diameter and ellipticity of pulp extractors // Proc. of SPIE. 2001. V. 4309. P. 305-311 .

–  –  –

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах The best method for measuring the diameter of the pulp extractor is determined .

The best result, the maximum accuracy of measurements, gives optical methods. The meter is based on the shadow method of measurements using CCD matrices, which involves recording the shadow image of the monitored object and then processing the data with a microprocessor .

УДК 520

СРЕДСТВА МОБИЛЬНОЙ ГРАВИМЕТРИИ

Головенко А.О., Ковин И.С .

(Южно-Уральский государственный университет) С целью проведения измерений или наблюдений в реальном времени рассматриваются метрологические характеристики мобильных гравиметров .

На экваторе земли напряженность гравитационного поля равна примерно 978 гал, на полюсах – 982,5 гал. Простой и точный способ измерения ускорения свободного падения (маятниковый способ) был предложен после вывода Гюйгенсом формулы для периода колебаний маятника [1]. Стационарные гравиметры применяются для непрерывной регистрации лунно-солнечных приливных изменений для ускорения силы тяжести и предназначены для абсолютных измерений[2]. Для измерения ускорения силы тяжести в движении существуют гравиметры струнного типа, которые практически безынерционны и характеризуются малым смещением нуля и высокой помехоустойчивостью. Недостатком струнных гравиметров является восприимчивость к вибрациям. Существуют такие струнные гравиметры как ГНУ-КВ с точностью измерения 0,03 мГл и инерционностью 3 мин. или CG-5 Autograv с точностью измерения 0,005 мГл и инерционностью 40 мин. Благодаря им, мы можем наблюдать за изменением ускорения силы тяжести во время солнечного затмения или других измерений в ближнем космосе .

Секция 2. Передача и обработка информации в радиотехнических системах

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Торге.В. Гравиметрия. Москва, 1999 .

1 .

Веселов К.Е. Гравиметрическая съемка. Москва.:Недра, 2 .

1986 .

MEANS OF MOBILE GRAVIMETRY

A.O. Golovenko, I.S.Kovin (South Ural State University (national research university)) For the purpose of measurement or real-time observations considered metrological characteristics mobile gravimeters .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

СЕКЦИЯ 3 .

АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

Сопредседатели: Клюев Д.С. д.ф.-м.н. (Самара);

Разиньков С.Н. д.ф.-м.н. (Воронеж);

Седельников Ю.Е. д.т.н. (Казань) .

УДК 537.86 + 621.396.67

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

МЕТАМАТЕРИАЛОВ В ПОДЗЕМНЫХ КВ-АНТЕННАХ

Бузов А.Л., Нещерет А.М .

(АО «Концерн «Автоматика») Особое место в сетях ДКМВ-радиосвязи специального назначения занимают защищенные радиокомплексы, в составе которых, как правило, используются подземные антенны .

Существенным недостатком этих антенн является низкий КПД, вследствие которого, эффективность их излучения относительно невелика. Поэтому поиск новых подходов к улучшению характеристик подземных антенн является важной и актуальной задачей .

Перспективное направление в области совершенствования характеристик антенн в настоящее время связано с применением метаматериалов, доказавших свою эффективность в диапазонах СВЧ и КВЧ [1]. В настоящей работе была поставлена задача исследовать защищенные антенные системы ДКВМ диапазона, в конструкции которых дополнительно включены метаматериалы .

Была рассмотрена подземная антенна [2], представляющая собой два ортогональных турникетных излучателя (рис. 1), расположенных в монолитном укрытии. Исследованы два варианта расположения излучателя: над и под слоем метаматериала. В качестве метаматериала использован асфальтобетон с включением периодически расположенных Рис. 1 –Подземная антенна Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн хаотически ориентированных спиралей. Резонансная частота полученного кирального метаматериала определялась по известным формулам [3] .

Электродинамический анализ антенн проводился в

–  –  –

программном комплексе FEKO, использующем для расчета характеристик метод моментов (MoM). В качестве примера, на рис .

2 приведен общий вид диаграммы направленности (ДН) для варианта структуры антенны, в котором излучатель расположен под слоем метаматериала .

Расчеты показали, что коэффициент усиления (КУ) антенны, в зависимости от конкретной геометрии антенны и укрытия, может быть увеличен в 2,5…4 раза. При этом более перспективным является вариант структуры, при котором излучатель расположен над слоем метаматериала, т.к. при этом наблюдается как повышение КУ, так и улучшение согласования .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Слюсар В. Метаматериалы в антенной технике: основные принципы и результаты // Первая миля. – 2010. – № 3-4. – С. 44-60 .

2. Кольчугин Ю.И. Способы повышения эффективности работы подземных антенн СЧ и ВЧ диапазонов // Вестник СОНИИР. – 2005. - №4 (10). – С.48-52 .

3. Клюев Д.С., Нещерет А.М., Осипов О.В., Почепцов А.О Анализ микрополосковой антенны на киральной подложке с

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

учетом пространственной дисперсии // Успехи современной радиоэлектроники. – 2015. - № 11. – С. 67-72 .

PROSPECTS FOR USE OF METALS IN

UNDERGROUND HF ANTENNAS

Buzov A.L., Neshcheret A.M .

(JSC “Concern “Automation”) In the report, a study is made of various variants of the structures of the underground antennas of the HF band, including chiral metamaterials in their design. In particular, two variants of the structure of underground antenna systems are considered, namely, in the case of a radiator position above the metamaterial layer and under the metamaterial layer. A diagram of the directionality for a structure with an emitter arrangement under a metamaterial layer is given. A comparative analysis of the characteristics of the subterranean antennas under consideration was carried out, the result of which was determined the best variant of the structure .

УДК 621.396

ДВУХПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ

СПУТНИКОВОЙ РЛС С СИНТЕЗИРОВАННОЙ

АПЕРТУРОЙ Неклюдов Е.В., Пономарёв Л.И., Васин А.А .

(ФГБОУ ВО Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)) Рассматривается возможность построения антенного модуля для использования в двухполяризационной ФАР спутниковой РЛС с синтезированной апертурой .

Модуль представляет собой линейку из четырех излучателей, запитываемых синфазно с помощью коаксиальных делителей мощности на четыре канала. Для каждой поляризации излучаемого поля используется свой коаксиальный делитель .

Основными требованиями, предъявляемыми к антенному модулю, являются малые поперечные габаритные размеры излучателей, входящих в модуль, возможность независимого формирования ДН по двум взаимно ортогональным линейным

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

поляризациям, хорошее согласование по каждому входу в полосе частот ± 3% и высокий уровень развязки между входами .

В качестве отдельного элемента модуля был выбран рупорно-волноводный излучатель с квадратным раскрывом .

Нижняя часть излучателя представляет прямоугольный короткозамкнутый волновод, переходящий в верхней части излучателя в Е-секториальный рупор с квадратной апертурой .

Излучатель запитывается с помощью коаксиально-штыревых возбудителей, расположенных взаимно ортогонально в прямоугольном волноводе и рупоре. С использованием электродинамического моделирования были оптимизированы поперечные размеры апертуры излучателя в интервале 0,59–0,62 ( – длина волны), места включения штырей, длины прямоугольного волновода и рупора, а также системы питания модуля по каждой поляризации излучаемого поля. При этом общая длина излучателя модуля не превышала .

В докладе приводятся результаты моделирования КСВ по обоим входам четырехэлементного модуля и коэффициента развязки между входами в полосе частот, а также ДН антенны по каждой поляризационной составляющей в двух взаимно ортогональных плоскостях .

DUAL-POLARIZED ANTENNA MODULE FOR

SATELLITE RADARWITH SYNTHESIZED APERTURE

Neklyudov E.V., Ponomarev L.I., Vasin A.A .

(Moscow aviation institute (National research university)) We propose the small-size dual-polarized radiator with high isolation, it is intended for use in a phased array with a wide scanning sector. Such radiator can also be used to construct an active phased array for satellite radars with synthesized aperture. It has been optimized geometrical parameters of the radiator and the four-element module, as well as their general antenna characteristics. The optimization results for the main characteristics of the radiator and the four-element module (VSWR, coefficient of isolation |S12|, directivity, beam shape) are shown in the 6% frequency region, operating in Xband .

В работе [1] указывается на хорошо заметную восходнозаходную асимметрию. Результаты были получены с помощью искусственных периодических неоднородностей, созданных полем мощной стоячей радиоволны. Как указано в данной работе, наиболее ярко асимметрия проявляется при зенитном угле = 890 .

Для анализа изменения фазы принимаемого сигнала от зенитного угла Солнца рассматривались усредненные на декадном интервале времени суточный ход фазы для трассы распространения Гавайи – Хабаровск. Длина трассы – 6.570 Мм .

Выбор усреднения на декадном интервале обусловлен значительным изменением склонения Солнца и наличием уравнения времени, которые могут привести к значительной величине среднеквадратического отклонения, особенно в переходные процессы на трассе .

–  –  –

Как видно из рисунка 1, в период равноосвещености трассы как заходная, так и восходная ветви в пределах погрешности измерений практически повторяют друг друга. А вот в переходный период асимметрия в большей степени проявляется на частоте 13.6 кГц .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Беликович В.В., Бенедиктов Е.А. Исследование сумеречной D-области ионосферы с помощью искусственных периодических неоднородностей.//Известия вузов. Радиофизика., том XLV, №6, 2002. – С.502-508 .

–  –  –

УДК 621.396

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЯ ПОДВИЖНЫХ

СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ В

ПРОТЯЖЕННЫХ ЭКРАНИРОВАННЫХ

СООРУЖЕНИЯХ С ПОМОЩЬЮ АППАРАТА

МАРКОВСКИХ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

Телегин С.С .

(АО «Концерн «Автоматика») При решении задач обеспечения подвижной радиосвязи в протяженных экранированных сооружениях возникает необходимость анализа сложных, электрически протяженных электродинамических систем [1]. При этом, в случаях когда движение хотя бы одного из источников носит (псевдо-)случайный характер, применение классических точных методов электродинамического анализа представляется нецелесообразным .

Например, представим подвижный сосредоточенный источник внутри протяженного экранированного сооружения .

Движение подвижного источника внутри экранированного объёма Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

–  –  –

УДК 621.396

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАНАЛОВ УТЕЧКИ

ИНФОРМАЦИИ ИЗ ПРОТЯЖЕННЫХ

ЭКРАНИРОВАННЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ

МЕТОДА МОНТЕКАРЛО

Телегин С.С .

(АО «Концерн «Автоматика») При решении задач обеспечения подвижной радиосвязи в протяженных экранированных сооружениях возникает необходимость анализа сложных, электрически протяженных электродинамических систем, осуществление которого строгими методами крайне затруднительно в силу их высокой ресурсоемкости. Часто, в качестве решения проблемы используются комбинированные методы электродинамического анализа [1] .

Однако, для ряда задач подобный подход оказывается избыточным. Например, при анализе возможных каналов утечки информации из протяженного экранированного сооружения решение, описывающее поле внутри такого сооружения является избыточным, а для получения поля снаружи возможно использовать достаточно простые приближения и методы статистики. В частности, подход на основе применения метода Монте Карло для анализа апертурных случайных антенн рассмотрен в [2] .

В рамках данного доклада показано развитие упомянутого выше подхода для анализа каналов утечки информации в случаях, когда излучатель находится на достаточном удалении от возможного канала утечки (окно в конце коридора, вентиляционной шахты и т.п.) Показано, что использование такого подхода обеспечит сокращение вычислительных затрат при моделировании каналов утечки в протяженных экранированных сооружениях с сохранением точности решения, приемлемой для каждого класса задач .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.Ю. Аронов, М.А. Бузова, М.В. Загвоздкин, С.С. Телегин Использование комбинированных методов электродинамического анализа для решения задач обеспечения электромагнитной совместимости, информационной и электромагнитной Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн безопасности // Радиотехника (журнал в журнале). – 2016. – № 4. – С. 64 – 68 .

2. Заседателева П.С., Маслов О.Н., Раков А.С., Силкин А.А .

Взаимодействие случайных антенн, размещенных в многоэтажном офисном здании / Инфокоммуникационные технологии. – 2013. – Т. 11. – № 3. – С. 83 – 86 .

–  –  –

УДК 537.86 + 621.396.67

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МЕТОДА

ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ПОЛЯ И

МЕТОДА МОМЕНТОВ ПРИ АНАЛИЗЕ

ИЗЛУЧАЮЩИХ СТРУКТУР С КИРАЛЬНЫМИ

СРЕДАМИ Бадалов В.В., Копылов Д.А., Назин В.Ю., Нещерет А.М .

(АО «Концерн «Автоматика») В современной радиотехнике все большой интерес вызывают исследования, связанные с возможностями использования метаматериалов в СВЧ и КВЧ устройствах. Особое внимание уделено исследованию микрополосковых излучающих структур, в связи с тем, что, как показывают результаты исследований, использование метаматериалов в составе данных структур позволяет улучшить их электродинамические характеристики, а также уменьшить размеры [1] .

Однако при этом возникает ряд сложностей, связанных с электродинамическим анализом и синтезом подобных структур, так как существующие методы не обладают достаточной устойчивостью для получения достоверного решения, а программные комплексы электродинамического моделирования (Feko, CST Studio, HFSS и пр.) весьма требовательны к вычислительным ресурсам. К тому же, как показывает практика, Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн данные комплексы не всегда корректно работают с резонансными структурами, к коим относятся и метаматериалы .

В настоящей работе было произведено сравнение электрических характеристик тестовой электродинамической модели, представляющей собой плоский излучатель, расположенный на подложке из кирального метаматериала, рассчитанной различными методами. В первом случае расчет характеристик модели производился методом сингулярных интегральных представлений поля (СИП), подробно описанном в работе [2], и реализованным в среде MathCAD 14, а во втором случае – методом моментов (MoM), реализованным в программном комплексе Feko .

На рис. 1 (а) приведен график зависимости действительной части входного импеданса от частоты, полученный методом СИП, а на рис. 1 (б) – аналогичный график, только уже полученный с помощью программного комплекса Feko .

(а) (б) Рис. 1 Из данных графиков видно, что, не смотря на численные расхождения, характер зависимости входного сопротивления от частоты в целом совпадает в обоих случаях. В свою очередь, численные расхождения можно объяснить, как минимум двумя причинами, во-первых, используемые в методе СИП дисперсионные модели [2] являются достаточно упрощенными, в связи с чем, резонансные частоты могут не совпадать, а, вовторых, погрешностью вычисления, как метода моментов, так и метода СИП .

Вместе с тем следует отметить, что время вычисления в случае использования метода СИП в 7 раз меньше, чем в случае с

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

Feko. Кроме того, использование оперативной памяти в случае расчета методом СИП также в несколько раз меньше .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Слюсар В. Метаматериалы в антенной технике: основные принципы и результаты // Первая миля. – 2010. – № 3-4. – С. 44-60 .

2. Клюев Д.С., Нещерет А.М., Осипов О.В., Почепцов А.О Анализ микрополосковой антенны на киральной подложке с учетом пространственной дисперсии // Успехи современной радиоэлектроники. – 2015. - № 11. – С. 67-72 .

COMPARATIVE EVALUATION OF THE METHOD OF INTEGRAL

REPRESENTATIONS OF THE FIELD AND THE METHOD OF

MOMENTS IN THE ANALYSIS OF RADIATING STRUCTURES

WITH CHIRAL MEDIA

Badalov V.V., Kopylov D.A., Nazin V.Yu., Neshcheret A.M .

(JSC “Concern “Automation”) The report shows impedance characteristics of microstrip radiating structure to the substrate of the chiral metamaterial calculated by the methods of singular integral representations of the field and the method of moments. As shown by the analysis of the obtained results, the dependence of the input impedance as a whole is the same in both cases. However, the method of singular representations of the field is less demanding of computing resources .

УДК 621.396.6

МОДЕЛИРОВАНИЕ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК,

СФОКУСИРОВАННЫХ В СРЕДЕ С ПОТЕРЯМИ

Веденькин Д.А., Насыбуллин А.Р .

(Поволжский государственный технологический университет) Свойства антенных решеток, сфокусированных в зоне ближнего излученного поля достаточно хорошо известны и описаны, например в [1]. Однако вопросы, связанные с фокусировкой излучения объемной антенной решетки в среде с потерями исследованы не столь детально. Важным является то обстоятельство, что подобного рода среды способны оказывать значительное влияние на распространение в них электромагнитных Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн волн, вызывая поглощение их энергии. Меру подобных потерь определяют электрофизические параметры сред, которые зависят от их состава, температуры, влажности и т.п. [2]. Важным является учет влияния параметров среды с потерями на свойства сфокусированной антенной решетки .

При реализации математической модели в качестве поверхности, ограничивающей размеры объемной антенной решетки, выберем сферу, а базовые параметры модели антенной решетки будем считать следующими:

1. Число излучателей – n=20;

2. Радиус ограничивающей сферы – 1000 м.;

3. Расстояние до точки фокусировки – 10 км и 30 км;

4. Ток в антенне парциального излучателя 0,1 А;

5. Закон распределения координат парциальных излучателей антенной решетки по координатным осям – равномерный .

Тогда формула для расчета напряженности сфокусированного электромагнитного поля в среде с потерями можно записать в виде (1) где – волновое число, – переменные координаты по осям OX, OY и OZ, – координаты точки фокусировки, – коэффициент затухания в среде распространения .

Поле одиночного излучателя запишем в виде формулы (2) Интерес представляет сравнение в точке фокусировки напряженностей электромагнитного поля, распространяющегося в среде с потерями, сформированных одиночным излучателем и сфокусированной антенной решеткой .

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (Грант №15-19-10053) .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Веденькин, Д.А. Свойства сфокусированных волновых полей в промежуточной зоне излучения / Д.А. Веденькин, Ю.Е .

Седельников // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2016. № 1 (29). С. 18-31 .

2. Яковлев, О.И. Распространение радиоволн / О.И. Яковлев, В.П. Якубов, В.П. Урядов, А.Г. Павельев // Учебник под ред. О.И .

Яковлева –М.: ЛЕНАНД, 2009 – 496 с .

SIMULATION OF ANTENNA ARRAYS, FOCUSED IN THE

SUBSTANCES WITH LOSSES

Vedenkin D.A., Nasybullin A.R .

(Volga State Technical University of Technology) The report reviews features of creating mathematical model of antenna array, focused in the near radiated field zone in substance with losses .

УДК 621.396.6

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ АНТЕННЫХ

РЕШЕТОК, СФОКУСИРОВАННЫХ В СРЕДЕ С

ПОТЕРЯМИ Веденькин Д.А., Насыбуллин А.Р .

(Поволжский государственный технологический университет) Воспользовавшись формулами для оценки напряженностей полей, сформированных сфокусированной антенной решеткой и одиночным излучателем построим распределение напряженности поля в окрестности точки фокусировки, расположенной на расстоянии 10 км от условного центра антенны (рис. 1) .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Рис .

1. Распределение напряженности поля в окрестности точки фокусировки вдоль оси OX для сфокусированной антенной решетки и одиночного излучателя .

График, приведенный на рис. 1 свидетельствует о превышении напряженности электромагнитного поля на величину порядка при использовании сфокусированной апертуры, что хорошо согласуется с данными [1]. Рассчитаем и построим графики напряженности сфокусированного поля при различных значениях коэффициента затухания,, Результаты представим на рис. 2 Рис. 2. Распределение напряженности поля в окрестности точки фокусировки вдоль оси OX для сфокусированной антенной решетки при различных значениях коэффициента затухания .

Как видно из графиков, представленных на рис. 2, коэффициент затухания среды вносит существенный вклад в возможность и эффективность фокусировки .

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (Грант №15-19-10053) .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Веденькин, Д.А. Свойства сфокусированных волновых полей в промежуточной зоне излучения / Д.А. Веденькин, Ю.Е .

Седельников // Вестник Поволжского государственного Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2016. № 1 (29). С. 18-31 .

RESULTS OF SIMULATION OF ANTENNA ARRAYS, FOCUSED IN

THE SUBSTANCES WITH LOSSES

Vedenkin D.A., Nasybullin A.R .

(Volga State Technical University of Technology) The report reviews results of mathematical simulation of antenna array, focused in the near radiated field zone in substance with losses .

УДК 621.396

ФОКУСИРОВКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В

ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ. ЧАСТЬ 4 .

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Юлушева А.И., Акулинин Д.М., Гимадиев Д.И., Веденькин Д.А .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ) В данном тезисе рассмотрены понятия электромагнитной обстановки и электромагнитной экологии, также выведен алгоритм оценки электромагнитной обстановки внутри помещения .

При процессе фокусировки электромагнитной энергии в заданную точку пространства необходимо обеспечивать электромагнитную безопасность, так как любое техническое устройство создает электромагнитные поля различной интенсивности, зависящей от определенной области пространства (свободной или замкнутой), частоте передаваемого сигнала и интервалов времени .

Проблема распределения ЭМ энергии в жилом помещении является очень важной, поэтому необходимо учитывать электромагнитную обстановку в ограниченном пространстве .

Данный вопрос рассматривается в обеспечении электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. Первая Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн предназначена для качественной, одновременной и совместной работы различных технических средств при воздействии электромагнитных помех. Вторая направлена на изучение влияния генерируемых полей на живые организмы и факторов загрязнения окружающей среды излучающей энергией. Значительное количество технических устройств, которые изменяют электромагнитную обстановку в помещении .

Чтобы правильно оценить электромагнитную обстановку в помещение, необходимо установить определенный алгоритм: знать сведения о технических устройствах, расположенных в помещении, их классификации; разработать электродинамическую модель различных источников воздействия; учесть, что помещение ограниченно, определить единый критерий, который будет удобен для оценки электромагнитной обстановки .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Седельников Ю. Е. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств / Ю. Е. Седельников, Д.А.Веденькин. – К. : ООО «Новое знание», 2016. – 19, 20, 307, 311 с .

2. Маслов М. Ю. Исследование электромагнитных полев в помещениях для целей электромагнитной и информационной безопасности : автореф. дис. канд-та тех. наук / М. Ю. Маслов – Самара, 2003. – 4 с .

3. Веденькин, Д.А. Свойства сфокусированных волновых полей в промежуточной зоне излучения / Д.А. Веденькин, Ю.Е .

Седельников // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2016. № 1 (29). С. 18-31 .

THE FOCUSING OF ELECTROMAGNETIC ENERGY IN CLOSED

SPACE. PART 4. THE ELECTROMAGNETIC SAFETY

Yulusheva A.I., Akulinin D.M.,Gimadiev D.I Scientific Adviser: Vedenkin D.A .

(Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev – KAI) Abstract: in this a thesis concepts of an electromagnetic situation and electromagnetic ecology are considered, also the algorithm of assessment of an electromagnetic situation indoors is removed .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

УДК 621.396

ФОКУСИРОВКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В

ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ. ЧАСТЬ 3. АНАЛИЗ

МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Юлушева А.И., Акулинин Д.М., Гимадиев Д.И., Веденькин Д.А .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ) Аннотация: в данном тезисе представлен анализ электромагнитной обстановки в помещении прямоугольной формы без учета влияния местных предметов, разработанная на основе лучевого метода распределения сигналов в замкнутом пространстве .

Распространение электромагнитных волн в замкнутом пространстве значительно отличается от свободного пространства, так как присутствует явление многолучевости .

Было выбрано три излучателя, которые находились на потолке в разных углах прямоугольной комнаты, координаты которых заранее были известны и заданы, они соответствовали размерам комнаты в выбранной координатной плоскости (рис.1.) .

Рис.1. Схематическое изображение лучей, которые отражаются от трех плоскостей (двух стен и пола) при работе первого излучателя С помощью математической модели напряженности электромагнитного поля в замкнутом пространстве были получены графики размера области фокусировки ЭМП при значении координат точки фокусировки .

При таком положении излучателей по оси Z происходят значительные искажения, которые увеличиваются при изменении всех координат точки фокусировки. Это связано с тем, что излучатели расположены в одной плоскости (горизонтальной) .

Поэтому необходимо рассмотреть другое расположение Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн излучателей, чтобы добиться максимальной интенсивности электромагнитной энергии в точке фокусировки .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. С.В. Катин, Е.А. Шорохова, В.А. Яшнов. Математическая модель электромагнитной обстановки внутри ограниченного пространства // Радиотехника, системы телекоммуникаций, антенны и устройства СВЧ. – 2013 .

2. Веденькин Д.С. Активные сфокусированные антенные решётки для радиотехнических средств малоразмерных летательных аппаратов / Д.С. Веденькин, Ю.Е. Седельников // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2006 .

– № 4. – С. 60–66 .

THE FOCUSING OF ELECTROMAGNETIC ENERGY IN CLOSED

SPACE. PART 3. THE ANALYSIS OF MATHEMATICAL

SIMULATION Yulusheva A.I., Akulinin D.M., Gimadiev D.I Scientific Adviser: Vedenkin D.A .

(Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev – KAI) Abstract: in this thesis the analysis of an electromagnetic situation in a rectangular form without taking note of local objects, developed on the basis of a ray method of distribution of signals in closed space is provided .

УДК 621.396

ФОКУСИРОВКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В

ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ. ЧАСТЬ 2 .

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Юлушева А.И., Акулинин Д.М., Гимадиев Д.И., Веденькин Д.А .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ) Аннотация: в данном тезисе представлена математическая модель электромагнитной обстановки в помещении прямоугольной формы без учета влияния местных предметов, разработанная на основе Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн лучевого метода распределения сигналов в замкнутом пространстве .

Распространение электромагнитных волн в замкнутом пространстве значительно отличается от свободного пространства, так как присутствует явление многолучевости .

Чтобы учесть данное явление в работе была использована лучевая модель распространения радиоволн внутри помещения, так она учитывает отражение от стен и дифракция на границах препятствий .

Рассмотрим алгоритм расчета напряженности электромагнитного поля в помещении прямоугольной формы без учета влияния местных предметов с заданными параметрами при однократном отражении от стен и потолка .

Зависимость напряженности электромагнитного поля в замкнутом пространстве выражена:

где – прямое расстояние от излучателей до точки фокусировки,

– расстояние от излучателей с учетом одного отражения от стен и пола до точки фокусировки, – коэффициент, учитывающий изменение фазы на 180° при отражении ЭМ сигнала,

– коэффициент, учитывающий долю прохождения и отражения ЭМ сигнала, – волновое число. Нижний индекс i означает номер излучателя, а k – номер луча .

В заключение хотелось бы отметить несколько важных моментов, связанных с использованием разработанной математической модели. Очевидно, что данная формула не может в полной мере учесть все факторы, влияющие на структуру отраженных полей в ограниченном пространстве, даже однократное отражение сильно влияет на значение напряженности в точке фокусировки. А в реальном исполнении их намного больше .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. С.В. Катин, Е.А. Шорохова, В.А. Яшнов. Математическая модель электромагнитной обстановки внутри ограниченного

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

пространства // Радиотехника, системы телекоммуникаций, антенны и устройства СВЧ. – 2013 .

2. Веденькин Д.С. Активные сфокусированные антенные решётки для радиотехнических средств малоразмерных летательных аппаратов / Д.С. Веденькин, Ю.Е. Седельников // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2006 .

– № 4. – С. 60–66 .

THE FOCUSING OF ELECTROMAGNETIC ENERGY IN CLOSED

SPACE. PART 2. THE MATHEMATICAL SIMULATION

Yulusheva A.I., Akulinin D.M.,Gimadiev D.I Scientific Adviser: Vedenkin D.A .

(Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev – KAI) Abstract: in this thesis the mathematical model of an electromagnetic situation in a rectangular form without taking note of local objects developed on the basis of a ray method of distribution of signals in closed space is provided .

УДК 621.396

ФОКУСИРОВКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В

ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ. ЧАСТЬ 1. МОДЕЛИ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Юлушева А.И., Акулинин Д.М., Гимадиев Д.И., Веденькин Д.А .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ) Аннотация: в данной статье описаны модели отраженных электромагнитных волн внутри помещения в задачах фокусировки СВЧ энергии .

В настоящее время большое внимание уделяется проблеме распространения радиоволн внутри здания и помещения из-за широкого применения локальных беспроводных сетей. Основным эффектом, наблюдаемым при распространении радиоволн внутри помещений, является многолучевость, обусловленная многократными отражениями радиоволн от стен и других объектов, дифракция на многочисленных острых кромках Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн предметов, расположенных внутри комнаты, и рассеяние радиоволн .

Статистические модели не требуют полной информации о здании кроме общего описания его типа. Такая модель применяется в программном пакете и характеризуется быстротой расчетов, при выполнении которых требуется определить только расстояние между антеннами – все другие параметры и константы относятся ко всему зданию в целом и задаются предварительно .

Эмпирические одно- или многолучевые модели основаны на анализе одного или нескольких лучей, соединяющих передающую и приемную антенны, для оценки уровня принимаемого сигнал. В лучевых моделях используется квазиоптическое представление процессов распространения сигналов и учитываются отражения от стен помещения и дифракция на границах препятствий. Наиболее точными являются численные модели, основанные на применении различных методов решения уравнений Максвелла в дифференциальной или интегральной формах. Численными методами моделирования распространения радиоволн являются методы численного решения уравнений Максвелла (FDTD, FEM, FIT и др.) .

Каждый из этих методов обладает рядом преимуществ и недостатков, но чтобы добиться наилучшего результата используют совокупности данных методов .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Гавриленко В.Б. Распространение радиоволн в современных системах мобильной связи/ В.Б. Гавриленко, В.А .

Яшнов. – Нижний Новгород: Нижегородский государственный университет, 2003. – 148 с .

2. Веденькин, Д.А. Случайные разреженные когерентные антенные решётки, сфокусированные в зоне ближнего излучённого поля / Д.А. Веденькин, А.Р. Насыбуллин, Ю.Е. Седельников // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2016. № 4 (32). С. 22-29 .

УДК 621.396

ПРИНЦИПЫ ФОКУСИРОВКИ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В СВОБОДНОМ

ПРОСТРАНСТВЕ

Юлушева А.И., Акулинин Д.М., Гимадиев Д.И., Веденькин Д.А .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ) В данном тезисе описаны принципы фокусировки электромагнитных волн в свободном пространстве .

Первые научные труды, посвященные эффекту фокусировки электромагнитного поля можно отнести к концу 50-х годов прошлого века. В них рассматриваются общие принципы организации сфокусированного поля в т. н. зоне Френеля. В данной модели распространения радиоволн плоскость разделяется на области, в которых вторичные источники, расположенные на двух границах соседних зон, излучают волны, приходящие в точку наблюдения в противофазе. С помощью данного принципа можно сделать вывод о том, что существует область пространства, в которой распространяются радиоволны .

Сейчас применение фокусирования электромагнитной энергии встречается довольно часто, что повлекло за собой значительное увеличения числа технических средств, в которых электромагнитное излучение фокусируется в заданную локальную область пространства при расстояниях, приближенных к размерам излучающей системы .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Фокусировка электромагнитного поля в заданной области пространства предназначена для увеличения концентрации электромагнитного излучения .

Поэтому модуль напряженности электрического поля в пространстве имеет максимум в точке фокусировки, а за ее пределами интенсивность электромагнитного излучения уменьшается .

Чтобы решить необходимые задачи процесса фокусирования электромагнитных волн, всегда устанавливают жесткие требования к определенным параметрам и характеристикам радиотехнической системы .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Веденькин, Д.А. Свойства сфокусированных волновых полей в промежуточной зоне излучения / Д.А. Веденькин, Ю.Е .

Седельников // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2016. № 1 (29). С. 18-31 .

2. Веденькин, Д.А. Случайные разреженные когерентные антенные решётки, сфокусированные в зоне ближнего излучённого поля / Д.А. Веденькин, А.Р. Насыбуллин, Ю.Е. Седельников // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2016. № 4 (32). С. 22-29 .

3. Веденькин, Д.А Параметры разреженных сфокусированных антенных решеток / Ю.Е. Седельников // Наука и бизнес: пути развития.2013. № 10 (28). С. 56-59 .

–  –  –

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн УДК 621 .

396.67

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РЕШЕТКИ И СПОСОБ

СНИЖЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ОШИБКИ

ПЕЛЕНГАТОРА ДИАПАЗОНА КОРОТКИХ ВОЛН

Разиньков С. Н., Бельских Н. В., Федоров А. В .

(ФГКВОУ ВО «ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина») В качестве антенных систем стационарных пеленгаторов диапазона коротких волн находят применение решетки вертикальных логопериодических вибраторных антенн (ЛПВА). При ширине диаграмм направленности (ДН) в плоскости угла места 50…70 они позволяют принимать сигналы, распространяющиеся по ионосферным каналам от источников, удаленных до 10000 км [1] .

В предлагаемой работе использованием интегральных уравнений Халлена [2] построена математическая модель решетки ЛПВА, элементы которых через фазовращатели подключены к распределительной линии в точках закрепления на земной поверхности .

В состав решетки входят:

- 6 антенн первой группы, расположенных на радиальных лучах и предназначенных для определения сектора возможных угловых положений источника радиоизлучения с точностью до половины ширины ДН путем сопоставления уровней сигналов на их входах;

- 12 антенн второй группы, образующих совместно с антеннами первой группы 6 подсистем для высокоточного пеленгования объектов фазовым методом [1]. При этом каждая из 6 пар антенн второй группы располагается параллельно антенне первой группы, используемой для определения сектор нахождения объекта .

На основе частичного обращения оператора краевой задачи методом Крылова-Боголюбова [2] выявлены закономерности формирования ДН решетки при возбуждении плоской монохроматической волной .

Установлено, что эффективно возбуждаются элементы ЛПВА резонансной длины и расположенные вблизи них; для других вибраторов наблюдается эффект автоматической отчески токов, амплитуды которых не превышают (1…2)% от наибольшего Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн значения .

Предложен способ снижения эксплуатационной ошибки пеленгатора, основанный на суммарно-разностном преобразовании сигналов на выходах антенн пеленгационной подсистемы для получения нормальных, некоррелированных процессов с одинаковой дисперсией [3] и вычислении по результатам их обработки в соответствии с методом максимального правдоподобия поправок к первичной оценке угловых координат объекта, найденной фазовым методом .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вартанесян В.А. Радиоэлектронная разведка. – М.: Воениздат, 1975. – 255 с .

2. Неганов В.А., Осипов О.В., Раевский С.Б., Яровой Г.П .

Электродинамика и распространение радиоволн / Под ред. В.А .

Неганова. и С.Б. Раевского. – М.: Радио и связь, 2005. – 648 с .

3. Афанасьев В.И., Разиньков С.Н., Уфаев В.А Точность измерения угловых координат источников радиоизлучения в пеленгаторах с суммарно-разностной обработкой сигналов // Информационно-измерительные и управляющие системы, 2005, № 3 .

– C. 16-21 .

MATHEMATICAL MODEL OF THE LATTICE AND WAY

OF DECREASE IN THE OPERATIONAL ERROR OF THE

DIRECTION FINDER OF RANGE OF SHORT WAVES

Razin'kоv S. N., Bel'skih N. V., Fedorov А. V .

(“Air Force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Yu. A. Gagarin”) With use of Halen's integrated equations the mathematical model of a array of the log-periodic dipole antennas is constructed. On the basis of a method of maximum likelihood the way of decrease in an operational error of direction finder is offered .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

УДК 621.396.67.01

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ РЕШЕТОК ЭЛЕМЕНТАРНЫХ

ЩЕЛЕВЫХ ВИБРАТОРОВ НА ПОЛУПЛОСКОСТЯХ

Лукин М.Ю .

(ФГКВОУ ВО «ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина») При разработке бортовых радиоэлектронных комплексов возникает необходимость обеспечения направленных свойств их антенных систем в соответствии с требованиями электромагнитной совместимости и устойчивости передачи-приема информации по радиоканалам с учетом экранирующего влияния корпуса носителя .

В предлагаемой работе на основе решения задачи возбуждения элементарных щелевых вибраторов на ограниченных экранах [1] исследованы линейные щелевые решетки, расположенные параллельно и перпендикулярно ребру бесконечно тонкой идеально проводящей полуплоскости. С использованием метода неопределенных множителей Лагранжа [2] проведен синтез решеток с максимальными коэффициентами направленного действия и требуемой формой диаграмм направленности (ДН) .

При анализе решеток использовался принцип эквивалентности [1], согласно которому электрическое поле односторонней щели представлялось полем элементарного магнитного вибратора, лежащего на полуплоскости. Расчет излучаемого поля осуществлялся по результатам численного решения краевой задачи возбуждения подстилающей поверхности [1] суперпозицией полей магнитных вибраторов. Токи на полосе определялись из интегральных уравнений, полученных при граничных условиях для задачи излучения электрического вибратора в щели, образованной двумя идеально проводящими полуплоскостями, с шириной, равной ширине полосы. Для токов полуплоскости осуществлялась асимптотическая оценка по распределению токов полосы путем удаления одного из образующих ее ребер на бесконечность [1] .

Синтез решеток осуществлялся при контроле ДН для фиксированных угловых положений. В рамках данного подхода, наряду с минимизацией среднеквадратического отклонения главного луча ДН от требуемой формы, обеспечивается контроль уровня излучения в заданных секторах углов [5] .

Установлено, что при размещении решетки на Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн полуплоскости наблюдается асимметрия ее ДН по углу места, убывающая по мере приближения к азимутальному сечению. В азимутальной ДН появляются локальные экстремумы глубиной 0,2…0,5 дБ в секторах углов, ориентированных на ребро, вследствие экранирующего влияния полуплоскости. За счет формирования нулей ДН в направлениях максимумов боковых лепестков происходит расширение главного луча, поэтому положения нулей целесообразно выбирать вблизи минимумов исходной ДН решетки .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пименов Ю.В., Простаков Е.И. Излучение элементарного электрического вибратора, расположенного у идеально проводящей полосы параллельно ее ребру // Радиотехника и электроника, 1986. – Т. 31. – № 12.– С. 2319-2323 .

2. Обуховец В.А., Мельников С.Ю. Оптимизация диаграмм направленности антенных решеток. – В кн.: Рассеяние электромагнитных волн. – Таганрог: ТРТУ, 1999. – С. 93-101 .

THE ANALYSIS AND SYNTHESIS OF ARRAYS OF

ELEMENTARY SLOT-HOLE VIBRATORS ON HALF-PLANES

Lukin M. Yu .

(“Air Force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Yu. A. Gagarin”) On the basis of the principle of equivalence the analysis of lattices of elementary slot-hole vibrators on half-planes is carried out. With use of a method of uncertain multipliers of Lagrange synthesis of their directional patterns is executed .

УДК 621.396.67

НЕЭКВИДИСТАНТНЫЕ АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ,

СФОКУСИРОВАННЫЕ В ОБЛАСТЬ БЛИЖНЕГО

ИЗЛУЧАЕМОГО ПОЛЯ

Потапова О.В., Егорова Ю.В .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева – КАИ»

В настоящее время в ряде работ [1, 2] обсуждаются преимущества антенн, в частности антенных решеток, сфокусированных в область ближнего излучаемого поля. Показана Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн возможность улучшения энергетических характеристик формируемого излучения путем выбора амплитудного определения, учитывающего расположение точки фокусировки .

Однако, в случае перемещения точки фокусировки, для достижения наилучших характеристик сфокусированного поля необходимо изменять амплитудное распределение в раскрыве антенны, что, зачастую, связано с техническими трудностями. В данной работе предлагается использовать неэквидистантные антенные решетки, позволяющие за счет изменения своей геометрии воспроизводить характеристики сфокусированного поля при изменении положения точки фокусировки .

В качестве алгоритма формирования геометрии неэквидистантной решетки предлагается использовать метод моментов токов [3]. В работе показывается, что при правильно определенном количестве элементов решетки, характеристики излучения, сфокусированного в область ближнего излучаемого поля, оказываются сопоставимыми с характеристиками, создаваемыми эквидистантной решеткой с неравномерным амплитудным распределением, независимо от расположения точки фокусировки (рис. 1) (2L=10, 1 – неэквидистантная антенная решетка, 2 – непрерывный излучатель с неравномерным распределением) .

–  –  –

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Количество излучателей в неэквидистантной антенной решетке зависит от параметра x1k, определяющего площадь одинаковых полос, на которые разбивается площадь под кривой, описывающей амплитудное распределение в исходном непрерывном излучателе (рис .

2) .

–  –  –

Неоптимальный выбор параметра x1k будет приводить к чрезмерно малому числу излучателей в решетке, что приведет к формированию сфокусированного поля с неудовлетворительными характеристиками (рис. 3 кривая 2). Либо наоборот, достаточно большое число излучателей в антенной решетке способно создать сфокусированное поле со сходными с непрерывным излучателем энергетическими характеристиками (рис. 3 кривые 1, 3) .

Рис. 3 .

Установлено, что существует оптимальное соотношение, позволяющее получить в неэквидистантных антенных решетках характеристики излучения, сопоставимые с характеристиками сфокусированного поля, создаваемыми эквидистантной решеткой с неравномерным амплитудным распределением, независимо от расположения точки фокусировки .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антенны, сфокусированные в зоне ближнего излученного поля. Основы теории и технические приложения /Под общей редакцией Ю.Е. Седельникова и Н.А. Тестоедова / Ю.Е .

Седельников, Н.А. Тестоедов, Д.А. Веденькин, И.Ю. Данилов, О.В .

Потапова, А.Г. Романов, Л.Ю. Фадеева, Ю.И. Чони. – Красноярск:

Изд-во Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та, 2015, 309 с .

2. Потапова О.В. Сфокусированные апертуры: структура поля и основные свойства / О.В. Потапова, Ю.Е. Седельников /Доклады V Всероссийской научно-технической конференции «Радиолокация и связь». - Москва, 2011, с.291-295 .

3. Бененсон Л.С. Антенные решетки. Обзор зарубежных работ .

/Под общей редакцией Бененсона Л.С. /Л.С. Бененсон, В.А .

Журавлев, С.В. Попов, Г.А. Постнов.- М.: Советское радио, 1966, 367 с .

DENSITY-TAPERED ARRAYS FOCUSED IN NEAR-FIELD

RADIATED ZONE

Potapova O.V., Egorova Yu.V .

(Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev) Density-tapered arrays focused in near-field radiated zone are considered in this paper. Algorithm of transformation from equispaced array with nonuniform amplitude distribution to density-tapered arrays with uniform amplitude distribution are proposed .

УДК 537.86 + 621.396.67

ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПРАВЛЕННОСТИ

МИКРОПОЛОСКОВЫХ АНТЕНН С КИРАЛЬНЫМИ

ПОДЛОЖКАМИ Клюев Д.С., Коршунов С.А., Нещерет А.М .

(Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики) Имеется микрополосковая антенна (МПА) (рис. 1), представляющая собой симметричный плоский излучатель, Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Рис .

2. Нормированные ДН в меридиональной (слева) и азимутальной (справа) плоскостях МПА с киральной подложкой

RADIATION PATTERN OF MICROSTRIP ANTENNAS

WITH CHIRAL SUBSTRATE

Klyuev D.S., Korshunov S.A., Neshcheret A.M .

(“Volga state university of telecommunication and informatics”) Singular integral representations of the radiation field of a microstrip antenna with a chiral substrate are obtained. The radiation patterns of such an antenna were calculated. Its polarization characteristics are determined. It is established that the emitted waves have elliptical polarization .

УДК 537.86 + 621.396.67

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СВЯЗАННЫХ

ПЛОСКИХ ПОЛОСКОВЫХ ВИБРАТОРОВ

Клюев Д.С., Коршунов С.А .

(Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики) Связанные плоские полосковые вибраторы, представляют собой бесконечно тонкие идеально проводящие полоски, расположенные в одной плоскости на расстоянии d друг от друга, возбуждаемые сторонними гармоническими ЭДС, приложенными в зазорах шириной 2b каждого вибратора. Вибраторы имеют длину 2l и ширину 2a, которая много меньше их длины и длины Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

–  –  –

ELECTRODYNAMIC ANALYSIS OF COUPLED

PLANAR STRIP VIBRATORS

Klyuev D.S., Korshunov S.A .

(“Volga state university of telecommunication and informatics”) The thesis presents an electrodynamic analysis of a coupled planar strip vibrators, during which complex current distributions are calculated. Basic mathematical and electrodynamic features are shown .

One of the methods for solving the singular integral equations is briefly described .

УДК 537.86 + 621.396.67

РАСЧЕТ ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЛОСКОГО

ПОЛОСКОВОГО ВИБРАТОРА

Клюев Д.С., Коршунов С.А .

(ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики») Полосковый вибратор (рис. 1), представляет собой бесконечно тонкую идеально проводящую полоску, возбуждаемую сторонней гармонической ЭДС, приложенной к области разрыва шириной 2b, под воздействием которой, на ее поверхности возникают токи. Вибратор имеет длину 2l и ширину 2a, которая много меньше его длины и длины волны ( 2a l, ), l 0 — координата точки питания .

Рис. 1. Геометрия задачи В квазистатическом приближении распределения поверхностной плотности тока по поперечной относительно координате x ( x,= f ( x ) / a 2 y 2, где f ( x ) — функция, y) описывающая ее продольное распределение, задача анализа такого излучателя сведена к сингулярному интегральному уравнению с особенностью Коши .

CALCULATION OF INPUT IMPEDANCE OF PLANAR STRIP

VIBRATOR Klyuev D.S., Korshunov S.A .

(“Volga state university of telecommunication and informatics”) The thesis presents an electrodynamic analysis of a planar strip vibrator, during which parts of complex input impedance are calculated .

Basic mathematical and electrodynamic features are shown. One of the methods for solving the singular integral equations is briefly described .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

УДК 621.396.677.45

ВЛИЯНИЕ ЭКРАНА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ

РУПОРНОЙ АНТЕННЫНА ОСНОВЕ

ГИРОМАГНИТНОГО РЕЗОНАТОРА

Солдатов А.А .

(Поволжский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики) Рассмотрим рупорную антенну на основе подмагниченного сферического гиромагнитного резонатора (ГР), размещенную на металлическом экране. За счёт включения ГР исследуемая антенна обладает уникальными характеристиками излучения [1] .

Рассмотрим влияние металлического экрана на характеристики излучения .

–  –  –

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Рис .

2. Амплитудная ДН рассчитанная по формулу (2) Диаграмма направленности (ДН) рупорной антенны на ГР с экраном близка к ДН рупорной антенны, появление боковых лепестков обусловлено вкладом экранного множителя (рис.2) .

Коэффициент усиления существенно больше, чем антенны без экрана и составляет порядка 30 .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Солдатов А.А. Рупорная коническая антенна с подмагниченным гиромагнитным резонатором // Физика волновых процессов и радиотехнические системы.– 2006,- Т.4.-№9.– С.70-72 .

–  –  –

УДК 621.396.677.45

ВЛИЯНИЕ ТИПА ОБЪЕМНОГО РЕЗОНАТОРА НА

ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕННЫ НА ОСНОВЕ

ПОДМАГНИЧЕННОГО ГИРОМАГНИТНОГО

РЕЗОНАТОРА Солдатов А.А., Коршунов С.А .

(Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики) Антенна на основе подмагниченного сферического гиромагнитного резонатора (ГР), была предложена в [1] .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Характеристики излучения антенны зависят от типа объемного резонатора (ОР), который является излучающим элементом .

На рис.1 представлены 5 типов объемных резонаторов .

Характеристики антенн с различным типом резонатора исследовались экспериментально .

Магнитное поле создавалось с помощью электромагнита и менялось при изменении тока в электромагните. Коэффициент усиления измерялся методом эквивалентной антенны. Результаты экспериментальных измерений сведены в таблицу и представлены на рис.1 .

ОР под цифрой 1 и 3 сконструированы на диэлектрическом дисковом резонаторе. Резонатор ОР под цифрой 3 выполнен в виде дисковый стальной «стакан». Резонаторы 2, 4 и 5 сконструированы на основе ферритовых дисков. ОР типа окружен по боковой кромке толстым проволочным кольцом .

Предложенную антенну можно использовать как одиночный излучатель поля вращающейся поляризации, в составе антенной решетки, а также, для создания поляризаторов и измерителей поляризации .

В зависимости от поставленных задач модно использовать тот или иной тип ОР, опираясь на измеренные характеристики, показанные на рис.1 .

Рис.1. Различные типы ОР и характеристики их излучения Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Полухин Ю.Н., Солдатов А.А. Излучатели на гиромагнитных резонаторах // Тезисы IX Межд. н.т. конференции по гиромагнитной электронике.– Венгрия, - 1988. – С. 353-357 .

THE INFLUENCE OF THE CAVITY-TYPE RESONATOR ON THE

CHARACTERISTICS OF AN ANTENNA BASED ON A MAGNETIZED

GYROMAGNETIC RESONANCE

Soldatov A.A., Korshunov A.S .

(Samara, Volga State University of Informatics and Telecommunications) In the article the influence of the type of OP on the antenna radiation characteristics on the basis of a magnetized GR .

–  –  –

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Рис .

1. Зависимость собственных значений от L /, 1– действительная часть, 2 - мнимая часть .

Исследована зависимость собственных чисел ИО от отношения L /. Выявлено (рис.1), что данная зависимость хорошо аппроксимируется полиномами со степенью, не выше второй. Показано, что с учетом этого факта, а также с учетом независимости собственных векторов Z от L /, можно достаточно просто осуществлять аппроксимацию решения внутренней электродинамической задачи для тонкопроволочного вибратора в широкой полосе частот без непосредственного решения уравнения (1). В дальнейшем планируется обобщение разработанного подхода на более сложные математические модели излучающих и переизлучающих структур .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Митра Р. Вычислительные методы в электродинамике;

Радиотехника, 2009.- 720 с .

–  –  –

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн УДК 621 .

396.674

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

ФРАКТАЛЬНОЙ АНТЕННЫ НА ОСНОВЕ

ВЛОЖЕННЫХ КОЛЬЦЕВЫХ РАМОК

Табаков Д.П., Матвеевский П.О .

(Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики)

–  –  –

На основе тонкопроволочных интегральных представлений электромагнитного поля [1] построена математическая модель симметричной фрактальной антенны, представляющей собой совокупность вложенных кольцевых рамок, расположенных на едином основании (рис.1). Радиусы соседних вложенных колец отличаются в два раза, радиус наибольшего кольца равен Rmax .

Проведен полный электродинамический анализ излучающей структуры при числе вложенности, равном пяти. Определена зависимость входного сопротивления антенны от Rmax /, анализ которой показывает, что входное сопротивление рассматриваемой антенны имеет незначительную реактивную составляющую в широкой полосе частот. Определены диаграммы направленности Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн антенны в азимутальной плоскости на частотах, кратных

0.5 Rmax / (рис.2). Показано, что рассматриваемая антенна обладает широкополосными свойствами как по диаграмме направленности, так и по входному сопротивлению .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Неганов В.А., Табаков Д.П. Сингулярные интегральные 1 .

представления электромагнитного поля как средство корректного решения антенных задач // Физика волновых процессов, 2014. Т.17, №3, с.9-22 <

–  –  –

УДК 621.396.674

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

ШИРОКОПОЛОСНОГО ВИБРАТОРА С ТОРЦЕВЫМИ

ЭЛЕМЕНТАМИ Табаков Д.П., Морозов С.В .

(Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики) Рассматривается модель тонкопроволочного широкополосного вибратора с торцевыми элементами. Построение модели осуществлялось на основе интегрального представления электромагнитного поля .

Широкополосный вибратор построен на основе излучающей структуры, представленной в [1], но в отличие от [1], рассматриваемая модель дополнена торцевыми проводниками .

Вибратор состоит из совокупности тонких проводников,в которых: – основные проводники длиной L, организация которых показана на рис.1; – торцевые проводники для, случая (рис.2а); – торцевые проводники,,, для случая (рис.2б). Разная организация торцевых Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

–  –  –

Питание излучающей структуры организовано так же, как и в [1]. На рис.1 p – расстояние от плоскости xOy до центров генераторов ЭДС, создающих стороннее электрическое поле и помещенных в разрывы длиной .

Исследованы распределения тока (рис. 3) и зависимость входного сопротивления (рис. 4) от .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Табаков Д.П., Морозов С.В., Неганов В.А. Применение тонкопроволочных интегральных представлений электромагнитного поля к электродинамическому анализу вибраторных антенн с большим поперечным сечением // Физика волновых процессов и радиотехнические системы Т.20, №2 2017. – С.57-58

MATHEMATICAL MODEL OF A BROADBAND

VIBRATOR WITH FACE ELEMENTS

Tabakov D.P., Morozov S.V .

(Povolzhsky State University of Telecommunications and Informatics) УДК 621.396.674

ПОЛНЫЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

ВИБРАТОРА НАДЕНЕНКО

Табаков Д.П., Морозов С.В .

(Самара, ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики») Рассматривается вопрос электродинамического анализа вибратора Надененко[1], обладающего поворотной симметрией .

Построение математической модели осуществляется на основе тонкопроволочного интегрального представления электромагнитного поля[2] .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Общий вид вибратора Надененко представлен на рис .

1а .

Он образован группами проводников L( g ). Проводники обозначены как Lab, где a имеет отношение к точке pa, являющейся началом проводника, а b относится к точке pb, являющейся концом проводника. Основная группа проводников, а также некоторые другие параметры, показаны на рис. 1б .

–  –  –

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Рис .

2. График входного сопротивления вибратора Надененко (N=6) .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Неганов В.А., Табаков Д.П., Яровой Г.П. Современная теория и практическое применение антенн// М.: «Радиотехника», 2009. – 720с .

2. Табаков Д.П., Морозов С.В., Неганов В.А. Применение тонкопроволочных интегральных представлений электромагнитного поля к электродинамическому анализу вибраторных антенн с большим поперечным сечением // Физика волновых процессов и радиотехнические системы Т.20, №2, 2017 .

– С.57-58

–  –  –

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн УДК 621 .

396.674

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК

ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ СПИРАЛЬНОЙ АНТЕННЫ С

ТОНКОПРОВОЛОЧНЫМ РЕФЛЕКТОРОМ

КОНЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ

Табаков Д.П., Морозов С.В., Куприянов Д.А .

(Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики)

–  –  –

Рассмотрена цилиндрическая спиральная антенна с линейным шагом намотки, расположенная над тонкороволочным рефлектором конечных размеров (рис.1). На рис.1: D D - размер рефлектора, d d - размер ячейки, a - радиус спирали h – высота спирали, s - межвитковое расстояние, G - генераторы ЭДС .

Математическая модель учитывает поворотную симметрию структуры и построена на основе модели, предложенной в [1] .

Исследовано влияние размеров и шага сетки рефлектора на форму диаграммы направленности антенны. На рисунке представлен результат расчета диаграммы направленности для случая a = 0.3, D = 1.5a, соответствующего режиму осевого излучения. Из рисунка видно, что рефлектор ослабляет лепесток обратного излучения антенны в 4 раза, при этом образуются боковые лепески, порождаемые токами на рефлекторе. Выявлено, что на низких частотах наблюдается рост амплитуды лепестка Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн обратного излучения. Аналогичные явления наблюдаются при увеличении размеров ячейки .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Неганов В.А., Филиппов С.Б., Мальцев А.С., Табаков Д.П .

1 .

Теоретическое и экспериментальное исследование двузаходной конической равноугольной логоспиральной антенны малого космического аппарата «АИСТ-2» // Радиотехника, №2, 2015 с. с.5RESEARCH OF CHARACTERISTICS OF CYLINDRICAL

OF A SPIRAL ANTENNA WITH A FINITE-FINE REFLECTOR OF

FINITE SIZES

Tabakov D.P., Morozov S.V., Kuprianov S.A .

(Samara, «Povolzhsky State University of Telecommunications and Informatics») УДК 621.396.674

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ТОНКОПРОВОЛОЧНОЙ

ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ РАМОЧНОЙ АНТЕННЫ

Табаков Д.П., Яковлев М.В .

(Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики)

–  –  –

В [1] представлена математическая модель планарной кольцевой антенны, решение внутренней задачи для которой сводится к системе независимых сингулярных интегральных Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн уравнений. В качестве альтернативы данной модели предлагается структура, представляющая собой совокупность N эллиптических и радиальных тонких проводников, N имитирующих сплошную металлическую полоску шириной h .

Каждый эллиптический проводник возбуждается соответствующим генератором ЭДС (рис.1). Коэффициент эллиптичности определяется выражением k = rx : ry. Длина среднего эллиптического проводника равна L. На основе тонкопроволочных интегральных представлений электромагнитного поля [2] построена математическая модель данной структуры. Исследовано влияние числа проводников различного типа и коэффициента эллиптичности на характеристики антенны (распределение тока по проводникам, входное сопротивление, диаграмма направленности). В качестве примера на рис.2 представлена зависимость модуля входного сопротивления от L / и k, рассчитанная при N = 1, N = 0, из которой видно, что наибольшие расхождения в результатах наблюдаются вблизи резонансных длин волн. Показано, что подобные антенны имеют крайне неустойчивые электродинамические характеристики, чувствительные к внутренней организации проводников и длине волны. Так, при (игнорируются радиальные токи), даже при малом N = 0 расстоянии между эллиптическими проводниками возникает множество отдельных резонансов, связанных с конкретными проводниками, а при наличии радиальных проводников этот эффект не проявляется, но входное сопротивление антенны имеет значительную емкостную составляющую .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Неганов В.А., Табаков Д.П. Сингулярные интегральные 1 .

представления электромагнитного поля как средство корректного решения антенных задач // Физика волновых процессов, 2014. Т.17, №3, с.9-22 Неганов В.А., Табаков Д.П. Применение сингулярных 2 .

интегральных уравнений для электродинамического анализа плоской кольцевой антенны // Антенны, Вып№10(137), 2008. – С .

25-33 Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

–  –  –

УДК 621.396

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ СОГЛАСОВАНИЯ

ДВУХЗАХОДНОЙ КОНИЧЕСКОЙ

ЛОГОСПИРАЛЬНОЙ АНТЕННЫ СИСТЕМЫ

ВИДЕОКОНТРОЛЯ РАЗГОННЫХ БЛОКОВ

Филиппов С.Б., Мальцев А.С., Коршунов С.А .

(АО РКЦ "ПРОГРЕСС", Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики) Бортовая аппаратура системы видеоконтроля (БА СВК) задумана как самостоятельный модуль, обеспечивающий пользователю возможность осуществлять дистанционные исследовательские операции, так называемое "интерактивное наблюдение", при отделении космических аппаратов от разгонных блоков, в частности от БВ «Волга». БА СВК включает в себя четыре различных подсистемы: блок системы видеоконтроля, блок обработки данных, высокочастотный блок и антенно-фидерное устройство (АФУ). АФУ состоит из двух антенн и фидерного тракта .

Важным узлом такого АФУ, определяющим его электродинамические характеристики, является широкополосная антенна, излучающая сигналы в дециметровом S-диапазоне частот (от 1000 до 1100 МГц). В качестве широкополосной антенны АФУ была выбрана двухзаходная коническая логоспиральная антенна уменьшенных геометрических размеров и числом витков равным двум. Антенна представляет собой две металлические ленты, намотанные и закреплённые на диэлектрическом конусе. Такая форма спиральных лент обеспечивает широкую полосу, а так же Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн широкую диаграмму направленности (ДН) и круговую поляризацию во всех направлениях полусферы. ДН логоспиральной антенны зависит от величины угла при вершине конуса и угла намотки спирали. Логарифмическая двухзаходная антенна с постоянным углом раскрывания в виде планарной спирали, обёрнутой вокруг диэлектрического конуса, была создана американским учёным Д. Дайсоном (Dyson) в 1958 году [1] .

Для обеспечения допустимой нормы согласования общей схемы АФУ БА СВК при самых неблагоприятных сочетаниях входных сопротивлений приборов, входящих в данную схему, коэффициент стоячей волны (КСВ) двухзаходной конической логоспиральной антенны должен иметь значения в пределах от 1,1 до 1,2. Для этой цели в конструкцию двухзаходной конической логоспиральной антенны необходимо ввести элемент согласования [2]. Именно такой согласующий элемент получил название трансформатора сопротивлений, который широко используется в СВЧ технике. В конструкции антенны предусмотрены три элемента настройки: последовательный согласующий трансформатор сопротивлений, симметрирующая щель и согласующий винт.

В процессе отработки согласования антенны с линией передачи определяются:

- волновое сопротивление трансформатора,

- его диаметр и его длина L тр. ;

- длина симметрирующей щели;

- местоположение согласующего винта по длине линии передачи .

Основным элементом согласования является трансформатор сопротивлений .

Для определения параметров такого трансформатора необходимо располагать точными данными по входному сопротивлению Z вх. антенны, т.к. даже незначительная погрешность приводит к серьезным отклонениям от ожидаемого результата. Практическое измерение Z вх. антенны при больших значениях КСВ (реально КСВ ~35) связано с большими погрешностями в определении активной составляющей, от которой зависит ТР.[3] .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Реактивная составляющая определяется гораздо точнее т .

к .

связана с измерением фазового угла и может быть отрегулирована размером симметрирующей щели, исходная длина которой около /4, и уточняется по результатам измерения Z вх. антенны с целью приведения его к активной оси диаграммы Вольперта-Смита .

Поскольку, как говорилось выше, Z вх. антенны не может быть измерено с достаточной точностью, целесообразно измерять входное сопротивление без трансформатора сопротивлений, корректируя его характеристики по результатам замеров, для чего производить калибровку на средней частоте диапазона в точке питания .

Если по результатам замеров Z вх. лежит выше центра диаграммы Вольперта-Смита, ТР следует увеличить, т.е .

уменьшить диаметр трансформатора, если ниже – то ТР надо уменьшить, т.е. взять трансформатор большего диаметра. Если Z вх лежит правее оси активных сопротивлений, то длину трансформатора следует увеличить, если левее – уменьшить .

Последовательной регулировкой ТР и L тр. приводят Z вх. к минимальному КСВ на средней частоте диапазона .

Окончательное согласование осуществляется согласующим винтом, положение которого на линии передачи должно соответствовать сечению, в котором точка Z вх. на средней частоте диапазона располагается слева от центра диаграммы ВольпертаСмита, т.к. вводимый винт обладает положительной проводимостью и перемещает Z вх. к центру, после чего осуществляется контроль согласования антенны в требуемом диапазоне частот .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Dyson J.D. The Unidirectional Equiangular Spiral Antenna .

University of Illinois. Antenna Lab. Tech. Rep. № 33. Ohio. July 10 .

1958 .

2.Ефимов И.Е. Радиочастотные линии передачи. М:

Издательство «Связь», 1977. С.88-89 .

3. Неганов В.А., Филиппов С.Б., Ширманов Ю.Е. Метод согласования комплексной нагрузки последовательным Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн трансформатором // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2012. Т. 15. №2.С.31-36 .

–  –  –

УДК 621.396.677

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИЗЛУЧАЮЩИХ

СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ВОЛНОВОДА С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ

НЕРЕГУЛЯРНОСТЕЙ

Шаабан М .

(Казанский Национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева -КАИ) В частотных диапазонах, перспективных для новых телекоммуникационных приложений альтернативой классическим вариантам антенн могут стать излучающие системы, образованные желобковым диэлектрическим волноводом структурой с периодической системой нерегулярностей. Такие антенны могут рассматриваться как антенные решетки с последовательным возбуждением излучающих элементов. Этими антеннами создается направленное излучение в плоскости волновода с широкой ДН в поперечной плоскости .

Электродинамический анализ антенн на основе диэлектрических волноведущих структур достаточно сложен уже при идентичных нерегулярностях [6-8], а для элементов с различными размерами практически невозможен. Для практического использования авторами разработана и экспериментально протестирована упрощенная инженерная методика проектирования линейной антенной решетки [1-2] .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Методика основана на модифицированном энергетическом подходе .

Размеры нерегулярностей определяются исходя из требуемого амплитудного распределения ) Количественные зависимости пределяются путем электродинамического анализа отрезка волновода с периодической системой идентичных нерегулярностей с параметрами. Производится также коррекция межэлементных расстояний с учетом зависимости коэффициента фазы. Результатом является геометрия антенны в общем случае в виде почти периодической системы нерегулярностей с различными, геометрическими размерами. При необходимости затем может производиться уточнение результатов методами электродинамического моделирования с использованием эффективных пакетов типа CST microwave Studio, FEKO и др .

Ключевым моментом использования указанной методики является наличие достаточно точных данных о коэффициентах и локальных значениях коэффициента фазы связи в зависимости от параметров волновода, типа и параметров нерегулярностей .

В работе в этих целях используется электродинамическое моделирование нагруженного отрезка волновода с M идентичными нерегулярностями с шагом d .

–  –  –

Для определения коэффициентов связи рассчитывается коэффициент передачи S 21, коэффициента фазы – направление максимума излучения линейной антенны:

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

–  –  –

Рис.2. Зависимость коэффициента Рис 3 Зависимость коэффициента связи от ширины и глубины канавок фазаи от ширины и глубины канавок Использование указанных данных позволяет на основе энергетического подхода

- решать задачи анализа структуры с известными геометрическими размерами;

- проводить анализ и оптимизацию вариантов антенн с различными типами возбуждения – бегущей волной, с КЗ концевой нагрузкой и др .

-осуществлять синтез излучающей структуры по заданному амплитудному распределению в раскрыве .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Lavrushev V.N.,Sedelnikov Yu,E. Millimeter band low-hight multibeam antennas. 20-th ESTEC Antenna Workshop on Millimeter Wave Antenna Technology and Antenna Measurement// 18-20 June 1997 ESTEC Noordwijk, the Netherlands p.87-91 2.. В.И. Классен, Е.Ю. Олейник, Ю.Е. Седельников, М .

Шаабан, Плоские антенны Kа диапазона для перспективных средств телекоммуникаций ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ |4| 2017 с. 59 – 62 Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн 3..Lampaiello P,Frezza F.,Galli A.,Bacarelly A., Burghignoli P.,Lovat G.,Paulotto S.,Valerio G.and Jacson R. Advances in Leakywave Periodic structures after Oliners Pioneering Research .

Proceedings of the t 44th European Microwave Conference 6-9 Oct .

2014, Rome, Italy p.433-437

4. Thomas A. Milligan Modern Antenna design. Second Edition John Willey & Sons, INC., Publication Hoboken, New Jersey. 2005 by John Wiley & Sons -614 УДК 621.396.673

РАЗРАБОТКА МИКРОПОЛОСКОВОЙ АНТЕННЫ

ДЛЯ ПРОЕКТА «УМНЫЕ ДОРОГИ»

Халилова А.А., Абдрахманова Г.И., Воронков Г.С .

(Уфимский государственный авиационный технический университет) В данной работе представлены результаты имитационного моделирования антенны для проекта «Умные дороги» [1] для обеспечения связи «дорога – автомобиль» в диапазоне частот 5650-6425 МГц. Данный диапазон выбран на основе рекомендаций Государственной комиссии по радиочастотам .

В качестве прототипа выбрана микрополосковая антенна, которая по проекту фиксируется на лобовом стекле автомобиля, не закрывая обзор дорожного движения водителю [2] .

Антенна запитана при помощи копланарного волновода .

Имитационное моделирование проводилось c использованием ПО CST Studio Suite Student Edition (SSSE) [3]. Рассчитаны геометрические и электрические параметры антенны: коэффициент отражения, КСВН, импеданс, распределение поверхностных токов, диаграмма направленности (ДН) .

Рассчитанный диапазон частот оказался шире заявленного

– 4650-7040 МГц. В пределах диапазона действительная часть импеданса согласована на значение 52,8 Ом, мнимая часть равна 0 .

ДН соответствует ДН полуволнового вибратора, размеры антенны

– 21 мм 27 мм (Рис. 1) .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

Рис. 1. Внешний вид антенны в ПО CST SSSE .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. С.А. Дергунов, С.А. Орехов, И.В. Кулешов. К вопросам внедрения «умных магистралей», Вестник Оренбургского государственного университета, 2015, № 5 (180). – С. 132-136 .

2. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. Учебное пособие для специальных радиотехнических ВУЗов // Д.М. Сазонов – М:

Высшая школа, 1988. – 432 с .

3. CST – Computer Simulation Technology, 2010. – 110 pp .

http://eee.guc.edu.eg/Courses/Communications/COMM905%20Advanc ed%20Communication%20Lab/Sessions/MWS_Tutorials.pdf .

MICROSTRIP ANTENNA DEVELOPMENT

FOR “SMART HIGHWAY” PROJECT

Khalilova A.A., Abdrakhmanova G.I., Voronkov G.S .

(“Ufa state aviation technical university”) Small size microstrip antenna, operating in the band 4650-7040 MHz, was proposed in the paper. The antenna was designed for connecting “highway” with the “vehicle” and it was calculated with CST SSSE software. Electrical characteristics were calculated and analyzed .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

УДК 621.37

ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТЬ РЕАЛЬНЫХ

ПРИЕМНИКОВ Андрющенко Т.А., Ильин А.Г., Ильин Г.И .

(Казанский национальный исследовательский технический университет) Считается, что реальный приемник, применяемый на практике, по своим характеристикам незначительно уступает оптимальному приемнику по В.А.Котельникову. Но указанное утверждение справедливо при больших отношениях сигнала к шуму. Известно, что оптимальный приемник состоит из оптимального линейного фильтра, согласованного с сигналом, и решающего устройства. В реальных приемниках требуемая частотная характеристика формируется усилителем промежуточной частоты. На практике обычно формируется частотная характеристика, согласованная с длительностью сигнала .

При этом величина проигрыша по сравнению с оптимальным фильтром не превышает 1 дб. В реальном приемнике сигнал на решающее устройство подается с выхода амплитудного детектора .

Применение амплитудного детектора приводит к тому, что амплитудное распределение сигнала и шума на выходе детектора зависит от соотношения полос пропускания входного фильтра на входе детектора и фильтра на выходе амплитудного детектора [1].Это обстоятельство приводит к изменению характеристик обнаружения реального приемника при малых отношениях сигнала к шуму по отношению к соответствующим характеристикам оптимального приемника .

Целью данной работы является оценка помехозащищенности реальных приемников при обнаружении радио импульсных сигналов на фоне собственных шумов приемного устройства. Характеристики обнаружения получены на базе результатов по характеристикам шумов и сигналов, полученных в работах [1]. Из анализа полученных характеристик обнаружения следует, что даже в том случае, когда частотная характеристика усилителя промежуточной частоты приемника точно соответствует частотной характеристике оптимального фильтра, согласованного со спектром сигнала, величина проигрыша по отношении к оптимальному приемнику зависит от отношениясигнала к шуму. При малых отношениях сигнала к Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн шуму величина проигрыша изменяется от двух до трех раз. При отношениях сигнала к шуму, больших 3, реальный приемник обеспечивает характеристики обнаружения близкие к характеристикам обнаружения оптимального приемника .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Д. Миддлтон Введение в статистическую теорию связи .

Пер. с англ. Том второй. Советское радио, 1962, с.831 .

–  –  –

УДК 621.396.67.012.12

О ЛОКАЛЬНОМ ФАЗОВОМ ЦЕНТРЕ АНТЕННЫ В

ПОСЛЕДНЕЙ ИНСТАНЦИИ

Чони Ю.И .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ) Введение. В большинстве случаев фазовая диаграмма поля излучения антенны ничего не значит. Редким исключением служат облучатели, в идеале формирующие сферическую волну, центр которой есть фазовый центр (ФЦ) антенны. Не случайно в пятидесятые-восьмидесятые годы интерес к фазовой структуре поля излучения был связан исключительно с разработкой облучателей. С появлением спутниковых систем позиционирования требования к стабильности ФЦ и точности его контроля многократно возросли, что вызвало вторую волну исследований [1 - 4] по проблемам ФЦ антенн. У реальных антенн за редким исключением нет фазового центра в строгом смысле .

Поэтому вводится понятие локального фазового центра (ЛФЦ) как центра сферы, воспроизводящей достаточно малый участок фазового фронта (ФФ) излучаемого поля в окрестности удаленной точки наблюдения. К сожалению, немного работ, посвященных методологическим вопросам определения ЛФЦ и анализу Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн перемещений ЛФЦ при изменении угловых координат точки наблюдения .

Локальный фазовый центр антенны. Простота понятия ЛФЦ обманчива. Ясно, что ЛФЦ однозначно определяется только, если рассматриваемый участок фазового фронта действительно сферичен. Иначе не избежать аппроксимации, базирующейся на оптимизации тех или иных формальных критериев. Поэтому, как не однократно отмечалось [2, 4], у антенн с более изощренными (more sophisticated) диаграммами направленности понятие ЛФЦ не вполне определено .

Любой компонент дальнего поля антенны представляется очевидным выражением: F(, ) = |F(, )| exp(j(, )) exp(-jkr)/r, где k = 2/ волновое число, |F(, )| и (, ) амплитудная и фазовая диаграммы соответственно. Координаты ЛФЦ зависят от направления наблюдения и, соответственно, в двухмерной ситуации он описывает некую линию, а в общем случае поверхность. И то и другое для краткости будем называть годографом 2D или 3D соответственно .

Координаты ЛФЦ (2D-годограф). Пусть фазовая диаграмма антенны дается функцией (, ). На большом расстоянии R 0 от антенны ФФ, как эквифазная поверхность, дается очевидным выражением R(, ) = R 0 + (, ) / k (1) Начнем с чаще всего рассматриваемого 2D случая, когда ясно, что ЛФЦ лежит в секущей плоскости 0 (рис. 1а), например, для линейной или плоской антенны. Если речь идет о сечениях ДН в сферической системе координат, то угол это или, а и соответствующие пары декартовых осей .

–  –  –

здесь cs i = cos i sin i ; ss i = sin i sin i ; c i = cos i ; R i = R 0 + ( i, i )/k .

Естественно, что число точек K не может быть меньше четырех, а угловые дискреты между ними должны быть малыми, а потому нет резона использовать большое их число. На рис. 1в представлены три варианта расположения точек K = {4, 5, 9}. В зависимости от геометрии антенны и особенностей ее ДН это угол или, соответственно это или .

Расчетные результаты. Пусть N синфазно возбужденных элементов расположены равномерно n = 2/N на окружности радиуса a = /2. Их ДН обладают осевой симметрией и имеют кардиоидную форму f n (, ) =, o ) = cos( n ) .

1 + (r o n 1 + sin

–  –  –

лежит этой плоскости. При выполнении численных экспериментов расстояние R 0 и угловой дискрет изменялись в широких пределах: 102104 и 0.5°5° соответственно. Стабильность результатов подтвердила устойчивость обоих алгоритмов (3) и (4) .

Представленные в таблице результаты получены при R 0 = 103 и = 2°. В первой строке изображены 2D-годографы. При этом серые линии образуют координатную сетку с шагом /8. В нижних строках таблиц изображены 3D-годографы в виде изометрических проекций сетки «ребер» = const и «обручей» = const при шаге 5°. С учетом симметрии ДН относительно плоскости x0y, 3Dгодографы строились в верхнем полупространстве. что соответствует направлениям наблюдений (90°180°, 0°360°) .

Жирные точки отображают элементы АР (a = /2).,Это позволяет судить о габаритах поверхности годографа .

Изменение 2D-годографа в функции числа элементов N вполне предсказуемо: при большом числе элементов (N 10) фазовая диаграмма выравнивается () const и центр кривизны, отождествляемый с ЛФЦ, покоится в начале координат. По мере уменьшения N нарастают флуктуации фазы (), а вместе с ними нарастают знакопеременные осцилляции второй производной "(). Поэтому радиус кривизны то уменьшается при "() 0, то возрастает при "() 0, и ЛФЦ перемещается по звездообразным траекториям. На каждом годографе пронумеровано несколько зубцов, начиная с угла = 0° и далее по нарастанию. При N = 8 «звездочка» годографа мала настолько, что область изображения ограничена участком /8 х /8. Ясно, что в силу периодичности функции "() число зубцов 2D-годографа равно 2 N. Эта закономерность не нарушается и в случае N = 7: просто зубцы накладываются друг на друга. Их двойные номера приведены через косую черту .

Таблица. Годографы ЛФЦ синфазной кольцевой АР радиуса a = /2 N = 10 N=8 N=7 N=6 2D годограф

–  –  –

3D годограф: K=9 3D годограф: K=4 Естественно, при расчете по четырем точкам 3D-годографы имеют сечения z = 0, совпадающие с 2D-годографами первой строки. 3D-годографы нижней строки представлены вырезками для телесного угла направлений 90° 180° и 90° 360° .

Положение их «стартовой» точки 1 соответствует физическим соображениям: поле в направлении ( = 0°, = 90°) формируется фронтальной частью антенного кольца, поэтому ЛФЦ смещен на заметную долю радиуса а в положительном направлении оси 0у .

Кроме того, осевая симметрия ДН обусловливает осевую симметрию поверхности 3D-годографа. С уменьшением числа N элементов все более ярко проявляются флуктуации по углу .

Причем траектория перемещения ЛФЦ в функции угла при = 90° не повторяет 2D-годограф .

Заключение. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что даже в случае антенны простой геометрии расчет ЛФЦ как центра кривизны линии фазового фронта в главных плоскостях ДН может привести к ошибочным результатам, противоречащим физическому смыслу .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Akrour B., Santerre R., and Geiger A. Calibrating antenna phase centers. A tale of two methods // GPS Word, February 2005, pp .

49-53 .

2. Проценко М.Б., Нестерук С.В. Особенности расчета и анализ местоположения локального фазового центра антенны. // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. 2006. № 2. С. 6-10

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

3. Prata A., Misaligned antenna phase-center determination using measured phase patterns // IPN Progress Report 42-150. 2002. August 15, pp 1-9 .

4. Choni Yu.I. Hodograph of antenna’s local phase center // IEEE TAP. 2015. Vol. 63, pp 2819 – 2823 .

LOCAL PHASE CENTER OF THE FIELD

RADIATED BY ANTENNA

Choni Yu.I .

(Kazan national research technical university named after A.N. Tupolev –KAI) By the examples of the circle antenna array, the calculation results for three varieties of algorithms are compared. They demonstrate that mostly used calculating the local phase center as the center of the in-phase curve curvature can lead to erroneous results that contradict the physical sense. Spherical approximation of a piece of phase front surface is a reliable way to calculate the local phase center lication .

УДК 621.396.67.012.12

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛОСКОЙ АНТЕННЫ ЛУЧЕЙ

КРУПНОГАБАРИТНОЙ ГИБРИДНО-ЗЕРКАЛЬНОЙ

АНТЕННЫ Чони Ю.И .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ) Крупногабаритные многолучевые гибридно-зеркальные антенны (МГЗА) находят широкое применение в спутниковых системах связи. Будучи на геостационарной орбите, они формируют более сотни узких (доли углового градуса) лучей, покрывающих территорию зоны обслуживания в пределах ее контуров. Требования к диаграммам направленности (ДН) лучей достаточно жесткие, как в отношении стабильности их ориентации, так и к уровню их пересечения. Проектирование подобных МГЗА связано с огромным объемом вычислений. 1) Размер рефлектора велик и составляет порядка сотни длин волн. 2) Для статистической оценки ухудшения параметров МГЗА из-за Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн эксплуатационных деформаций рефлектора необходимы многократные расчеты. 3) Поскольку каждый лучи формируется группами элементов антенного полотна (АП), так называемыми кластерами, то оптимизация состава кластеров требует вариативных расчетов .

Применение универсальных средств электродинамического моделирования антенн, таких, как CST, FEKO, HFSS, AWR и т.п., привлекает аккуратностью расчетов: учет краевых эффектов и взаимодействия элементов АП однако расчет каждого луча длится около часа, что накладывает существенные ограничения на число моделируемых вариантов. В этих условиях естественен интерес к вычислительным средствам для экспресс оценки характеристик крупногабаритных МГЗА. И возможности для разработки подобных программ существуют. Во-первых, МГЗА сроятся по длиннофокусной схеме с вынесенным АП, что устраняет эффект затенения и снижает степень деполяризации отраженного поля. Во-вторых, нормаль АП ориентируют на центр рефлектора, потому вектор H облучателя практически тангенциален поверхности рефлектора. Наконец, ДН рассчитывается в пределах узкого телесного угла, ограниченного шириной луча и его первыми боковыми лучами .

Совокупность этих факторов позволяет вычислять ДН в «акустическом» приближении:

= m exp(k rm (,)) n Wn f 0 ( n, m ) exp(k n, m ) / n, m, F (,) где m и n индексы точек рефлектора и АП соответственно, {W n } комплексные амплитуды возбуждения кластера, и оси АП, rm (,) sin ( xm cos + ym cos ) + zm cos, = n,m ( n sin 0 xm ) 2 + (n ym ) 2 + ( Lф + n cos 0 zm ) 2 .

= ДН облучателей f 0 () соответствуют функции cos1/2 угла между нормалью к АП и радиус-вектором в точку рефлектора, т.е.:

f 0 = (( n sin 0 xm ) cos 0 + ( Lф + n cos 0 zm )sin 0 ) / n, m .

( n,m ) В интересах исследования характеристик МГЗА и выбора ее конфигурации была разработана программа в среде Delphi7, реализующая описанный выше подход. Для повышения скорости вычислений рефлектор заменялся сеткой точек с настраиваемым размером ячеек, равно как и АП. В итоге расчеты зеркала диаметром 90 длились 30с .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Для аттестации программы были выполнены тестовые расчеты зеркала диаметром 45 как в CST (основной график на рисунке справа), так и по нашей программе (график справа вверху) .

Совпадение угловых координат и хорошее соответствие уровней лепестков ДН положительно аттестуют проверяемую программу. Аналогичные результаты дали сопоставительные расчеты и в других средах моделирования .

–  –  –

УДК 621.396.67

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ .

Лаврушев В.Н., Потапова О.В., Скачков В.А .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева) В антенно-фидерных трактах систем космической связи важное значение имеют преобразователи поляризации, характеристики которых, зачастую, определяют показатели всей системы. проводилось Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн В данной работе электродинамическое моделирование 3 типов преобразователей поляризации:

1) на основе эллиптического металлического волновода; 2) - на основе круглого металлического волновода со вставленной в него диэлектрической пластиной; 3) - на основе круглого металлического волновода со вставленными параллельными металлическими пластинами .

Моделирование поляризатора на основе эллиптического металлического волновода .

Первоначально по известному частотному диапазону согласно формуле (1) определялась длина поляризационной секции. Ниже приводятся результаты исследований для частотного диапазона 50-55 ГГц, центральная частота и длина волны, соответственно, f 0 =52,5 ГГц, 0 =5,71 мм .

Состав преобразователя поляризации включает в себя: 1) прямоугольный волновод с поперечными размерами (ab) =(4,42,2) мм; 2) переход с прямоугольного волновода на круглый длиной l1= 0 =5,71 мм; 3) отрезок круглого волновода диаметра 2а=4.4 мм длиной l2=15 мм; 4) отрезок эллиптического волновода с поперечными размерами: (a1а2) =(2,32,1) мм (а1 – большая полуось эллипса, а2 – малая полуось). Длина секции эллиптического волновода l3=18.3 мм .

На рис. 1 представлена разработанная модель в 3D в разрезе, а на рис. 2 приведена зависимость коэффициента эллиптичности (КЭ) в диапазоне частот .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Рис .

1. Сечение x=0 поляризатора на Рис. 2. Изменение КЭ при изменении основе эллиптического волновода поперечных размеров поляризатора

–  –  –

Также были проведены исследования по влиянию поперечных размеров и длины поляризационной секции на величину КЭ в диапазоне частот. Шаг изменения поперечных размеров равнялся 0,01 мм, а длины секции – 0,1 мм. Результаты исследований представлены на рис. 2, 3. Из полученных результатов видно, что большее влияние на изменение коэффициента эллиптичности оказывает изменение поперечных размеров поляризационной секции, по сравнению с изменением ее длины .

Моделирование поляризатора - на основе круглого металлического волновода с вставленной в него диэлектрической пластиной .

Аналогичные исследования были проведены для данного поляризатора в диапазоне частот 62-70 ГГц. Длина диэлектрической пластины определялась из формулы (2) .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн

–  –  –

Рис. 4. Сечение x=0 поляризатора с Рис. 5. Изменение КЭ при изменении диэлектрической пластиной толщины диэлектрической пластины

–  –  –

Анализ полученных результатов показал, что данный поляризатор более критичен к изменению как поперечных, так и продольных размеров поляризатора .

Моделирование поляризатора - на основе круглого металлического волновода со вставленными параллельными металлическими пластинами .

Аналогичные исследования были проведены для поляризатора на основе круглого металлического волновода со вставленными параллельными металлическими пластинами. На рис. 7 приведена разработанная модель в 3D изображении, а на рис. 8 – кривые изменения КЭ при изменении поперечных размеров поляризационной секции. Проведенные исследования показали слабую зависимость влияния продольных размеров на значение КЭ .

В заключение, была предпринята попытка провести оптимизацию конструкции поляризатора за счет встраивания подстроечных элементов. Результаты оптимизации приведены на рис. 9 .

Полученные результаты свидетельствуют о том, что поляризатора на основе круглого волновода с параллельными металлическими пластинами более широкополосен и менее критичен к изменению поперечных и продольных размеров по сравнению с первыми двумя поляризаторами .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .

1. Воскресенский Д.И. Антенны и устройства СВЧ. /Под редакцией Д.И. Воскресенского /Д.И.Воскресенский, В.Л .

Гостюхин, В.М.Максимов, Л.И.Пономарев. М.: Изд-во МАИ, 1999, 526 с .

ELECTRODYNAMIC MODELLING OF POLARIZATION

TRANSFORMER

Sedelnikov Yu.E., Lavrushev V.N., Potapova O.V., Skachkov V.A .

(Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev) Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн Three types of polarizer are researched: polarizer based elliptical waveguide, circle section polarizer with dielectric slice and polarizer based on circle waveguide with parallel plates. The third type polarizer has best characteristics .

УДК 621.396.67

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛОСКОЙ АНТЕННЫ ДЛЯ

СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ .

Лаврушев В.Н., Гилазов И.И .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева) В настоящее время широко используются космические линии связи (КЛС). Одним из основных устройств, обеспечивающих заданные параметры КЛС является антеннофидерная система (АФС), к которой предъявляются ряд жестких требований, например, к электрическим характеристикам:

1. Коэффициент усиления должен быть не ниже 45…55 дБ при коэффициенте использования поверхности 0,6…0,7 .

2. Значение шумовой температуры в промежутке 20…50 К .

3. Уровень боковых лепестков в пределах -25…-30 дБ .

4. Низкий уровень кроссполяризации и т.д .

В КЛС в основном используются зеркальные антенны (ЗА) .

Это наиболее распространённые типы антенн в УКВ диапазоне .

Преимуществом ЗА является то, что они обеспечивают выше приведенные параметры..

Однако у ЗА есть некоторые недостатки:

трудно реализовать низкий уровень боковых лепестков, снизить влияние отраженной от зеркала мощности на облучатель, эффекты затенение поля облучателем, переливание мощности на краях зеркала и т.д .

В настоящее время наметилась тенденция по использованию антенн, подобные антеннам бегущей волны, в замен ЗА. Здесь имеются в виду антенны вытекающей волны .

Антенны вытекающей волны строятся на базе полосковых линий, выполненных с использованием технологии печатных плат .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн У антенны такого типа есть ряд преимуществ, среди которых важно отметить высокую технологичность и точность изготовления элементов .

Антенна имеет плоскую поверхность и малую толщину, соответственно малую массу. Из-за такой формы уменьшается сопротивление ветру на 10-20% по сравнению с ЗА, а также установка на разные летательные аппараты становится легче [1] .

Антенна представляет собой систему параллельных излучающих полосковых линий. Все полосковые линии излучают синфазно. Расстояние между линиями зависит от частоты сигнала .

Антенна должна излучать по нормали к поверхности раскрыва .

В своё время на кафедре РТС были спроектированы 2 типа антенны на основе вытекающей волны в секторном и прямоугольном исполнении антенны с низким миделем .

Было проведено электродинамическое моделирование этих антенн в программной среде CST MICROWAVE STUDIO .

На рис.1 и рис.5 представлены конструкции этих антенн в 3D изображении .

Антенна вытекающей волны в секторном исполнении состоит из:

1. Возбуждающего устройства в виде прямоугольного волновода, переходящего в Н рупор

2. Печатной секторной платы с нанесенными излучателями в виде полосок толщиной 50мкм. Толщина печатной платы 2 мм .

Антенна в прямоугольном исполнении состоит из:

1. возбуждающего устройства в виде прямоугольного волновода

2. Н-рупор высотой, равной узкой стенке волновода – 3,4 мм

3. отражателя в виде двух металлических цилиндрических поверхностей, расположенных по углом 90 градусов .

4. печатной прямоугольной платы с нанесенными излучателями в виде полосок толщиной 50мкм. Толщина печатной платы 2 мм .

Ниже приведены результаты исследований для антенны с секторным раскрывом. На рис.1 приведена объемная модель антенны и диаграммы направленности в 3D изображении, а на рис .

Секция 3. Антенно-фидерные системы и распространение радиоволн 2 – ДН в декартовой системе координат .

На рис. 3 и 4 приведены графики КСВ и коэффициента отражения в полосе частот. Как следует из графиков, согласование в полосе частот не хуже 1.35, а S11 не хуже 0.15 .

Исследования показали, коэффициент усиления спроектированной антенны равен 31.2 дБ, что соответствует теории .

–  –  –

Разработанные антенны поверхностны волн обладают характеристиками не хуже ЗА, при этом обладают малой глубиной .

Разработано 2 типа антенн поверхностных волн, обладающих характеристиками, предъявляемыми к антеннам ЗС .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Козырев Н. Д. Антенны космической связи. Учеб. Пособие для вузов.– М.: Радио и связь, 1990. – 160 с .

–  –  –

СЕКЦИЯ 4. ФРАКТАЛЫ И ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ

ХАОС Сопредседатели: Потапов А.А. д.ф.-м.н. (Москва);

Антипов О.И. д.ф.-м.н. (Самара);

Афанасьев В.В. д.т.н. (Казань) .

УДК 519.6

НЕЛИНЕЙНЫЕ РЕЖЕКТОРНЫЕ ФИЛЬТРЫ В

СИСТЕМАХ СВЯЗИ С ФМ СИГНАЛАМИ И

ХАОТИЧЕСКОЙ МАСКИРОВКОЙ .

Афанасьев В.В., Марданшин Э.Р .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева) Задача повышения эффективности функционирования систем связи неразрывно связана с обеспечением необходимого подавления комплекса шумов и помех, присутствующих в реальных условиях эксплуатации, и требуемым уровнем конфиденциальности передачи данных. В связи с этим, особое внимание уделяется методам шумового маскирования, использующие маскирующие псевдослучайные сигналы, сформированные нелинейными системами с хаотической динамикой, например, системой Лоренца, при этом, для обеспечения требуемого подавления шумов и помех используются нелинейные режекторные фильтры [1]. Применение режекторного фильтра сигналов ограничено неизбежными нелинейными искажениями полезных сигналов [2], поэтому такие фильтры рекомендуется использовать в случаях, когда возможно выделение полезной информации при возникающем нелинейном преобразовании сигналов, например, в системах связи с фазовой манипуляцией (ФМ) .

Целью работы является анализ устройства нелинейного режекторного фильтра в системах связи с ФМ сигналами и хаотической маскировкой .

Нелинейный режекторный фильтр сигналов, формируемых на основе системы Лоренца, представляет собой трехканальный цифровой фильтр, каждый из каналов которого настроен для избирательного подавления отдельно взятой компоненты Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос трехмерного сигнала, реализован согласно принципа двухканальности теории инвариантности [3]. В работе, при помощи компьютерного моделирования, исследовано прохождение через нелинейный режекторный фильтр сигналов системы Лоренца с информационными ФМ сигналами, оценено влияние частоты дискретизации сигналов на работу режекторного фильтра. В ходе исследований проведена оценка отношения среднеквадратического отклонения (СКО) выходного сигнала к СКО помехи (с/п) в зависимости от варьируемой временной дискретизации сигналов, определяемой нормированным числом отсчетов (N). Полученные результаты оценки зависимости отношения с/п от N, при коммутации на фазы информационного ФМ сигнала, представлены на Рис.1 .

Рис.1. Зависимости отношения с/п от N на выходе каналов фильтра при входных маскируемых ФМ сигналах .

Установлено, что при входных информационных ФМ сигналах с коммутацией фазы на, маскируемых псевдослучайными сигналами системы Лоренца, при отношении с/п на входе фильтра не ниже -27дБ, применение режекторного фильтра позволяет получить отношение с/п на выходе режекторного фильтра от 17 дБ до 45 дБ, при изменении N от 1000 до 8000 .

Таким образом, преобразование полезных ФМ сигналов в нелинейном режекторном фильтре, при аддитивных маскирующих сигналах, формируемых на основе системы Лоренца, при входном отношении с/п -27 дБ, сохраняет возможность выделения полезной информации на выходе фильтра, заключённой в коммутации фазы ФМ сигнала, с обеспечением на выходе фильтра отношения с/п 17 дБ .

Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дмитриев А. С., Панас А.И. Динамический хаос: новые носители информации для систем связи.-M.: Издательство Физикоматематической литературы, 2002.-252с .

2. В.В. Афанасьев, Э.Р. Марданшин. Избирательное подавление трехмерных сигналов в системах конфиденциальной связи / XIV Международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», 27-29 ноября 2013 года. Самара, Россия. Материалы конференции:

- Изд-во ПГУТИ, Самара, 2013. – С. 37-39 .

3. Афанасьев В.В., Логинов С.С., Марданшин Э.Р. Цифровые фильтры для избирательного подавления сигналов системы Лоренца с динамическим хаосом / Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике. Материалы VIII

Всероссийской научно-технической конференции. – Чебоксары:

Изд-во Чувашского ун-та, 2012. – С.183-184 .

NONLINEAR REJECT FILTERS IN COMMUNICATION SYSTEMS

WITH FM SIGNALS AND CHAOTIC MASKING

Afanasyev V.V., Mardanshin E.R .

(Kazan national researchtechnical university named after A.N. Tupolev) The modeling and experimental investigation of nonlinear reject filters in communication systems with FM signals and chaotic masking are carried out. The transformation of phase-shifted signals masked by Lorentz systems signals in the non-linear rejection filters are obtained .

УДК 519.6

ОБОБЩЕННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И

ПОЛИГАУССОВЫ МОДЕЛИ СИГНАЛОВ СИСТЕМЫ

ЛОРЕНЦА С ДИНАМИЧЕСКИМ ХАОСОМ

Афанасьев В.В., Логинов С.С .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева) Нелинейные системы с динамическим хаосом описывают явления в различных областях физики, биологии, техники и радиоэлектроники. Динамические системы характеризуются Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос большим разнообразием регулярных и хаотических мод. В настоящее время достаточно широко исследованы целые классы нелинейных динамических систем: Лоренца, Чуа, фазовой автоподстройки частоты, систем связанных генераторов, кольцевых автоколебательных систем Дмитриева-Кислова, генераторов с инерционной нелинейностью Анищенко-Астахова, дискретных нелинейных систем [1-4] .

Система Лоренца является уникальной моделью многих физических процессов и явлений. Несмотря на то, что она достаточно широко исследована, ее анализ по-прежнему остается актуальным. Эта система является одной из немногих, которая представляет целый класс квазигиперболических динамических систем X = X Y ) ; Y = rX Y XZ ; Z = XY, ( bZ (1) где X, Y, Z – пространственные переменные нелинейной системы с динамическим хаосом; r,, b – параметры системы Лоренца [1] .

В настоящее время отсутствуют общие аналитические методы решения систем нелинейных дифференциальных уравнений, поэтому интерес многих авторов сосредоточен на математическом моделировании и экспериментальных методах исследований. В работе [4] для описания распределений вероятностей сигналов, формируемых системами с хаотической динамикой, был использован метод полигауссовых представлений .

Показана возможность аппроксимации распределений вероятностей нелинейных динамических систем смесями распределений Гаусса с числом компонент не более трех с приемлемой для инженерных приложений точностью .

В работе [4] на основе представлений сигналов в виде импульсных случайных процессов развит метод негармонического спектрального анализа сигналов систем с динамическим хаосом .

Целью данной статьи является анализ распределений вероятностей сигналов системы Лоренца на характерных временных участках ее типовой динамики, определенных методом негармонического спектрального анализа сигналов .

Реализации сигналов системы Лоренца получены путем численного интегрирования систем дифференциальных уравнений (1) методом Эйлера при значениях параметров, обеспечивающих Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос хаотическую динамику. Для выделения на сигналах участков с типовым поведением использованы гистограммы параметров дробно-степенного представления вида t t k = Ak M (t ) + Bk k (2) k k .

Выражение (2) позволило получить оценки параметров амплитуды Ak, длительности k и степени k для совокупности интервалов разложения, по которым были оценены гистограммы параметров разложения. Эти гистограммы и являются негармоническими спектрами сигналов. Полученные в [4] гистограммы имеют достаточно изрезанный вид с локализациями вблизи характерных для данных сигналов и систем значений. Такие локализации позволяют выделить на сигналах систем с хаотической динамикой временные участки с типовым для выбранных режимов поведением. На оценённых гистограммах выделены локальные образования, которые позволили выявить на сигналах участки с типовым поведением .

Выделение характерных областей реализаций сигналов делает необходимым проведение более детального анализа распределений вероятностей сигналов в соответствующих областях. Для описания распределений вероятностей сигналов на участках с типовым поведением использованы их полигауссовы представления .

Анализ с помощью предлагаемого подхода сигналов Y, Z системы (1) показывает, что для аппроксимации распределений вероятностей сигналов системы на характерных временных участках типовой динамики с погрешностью 5% необходимо не более трех – семи компонент распределений Гаусса. Число выделяемых характерных участков сигналов с использованием негармонического спектрального анализа не превышает трех .

Выделяемые характерные участки сигналов имеют четкую связь с процессами, происходящими в системе и позволяют различать:

движения в окрестности состояний равновесия системы (1) и переходы между ними, области с быстрым и медленным ростом текущего значения сигнала, области с большим и меньшим значением амплитуды или области с характерной длительностью сигналов. Полученное полигауссово представление распределений вероятностей сигналов системы Лоренца на характерных Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос временных участках типовой динамики, определенных методом негармонического спектрального анализа сигналов на базе представления в виде импульсных случайных процессов, дает возможность предложить для приема, обнаружения и распознавания сигналов такого типа эффективные полигауссовские методы и алгоритмы, предложенные Ш.М .

Чабдаровым. Для повышения эффективности выделения сигналов систем с хаотической динамикой при действии негауссовых помех целесообразна разработка моделей устройств для приема сигналов на фоне произвольных помех, что будет являться целью последующих работ .

Предложенные разложения сигналов, порождаемых системой Лоренца, в обобщенные ряды Фурье по базису дробностепенных функций времени, позволяет представить сигналы всех трех переменных системы с динамическим хаосом в квазидетеминированном виде (2). На основе проведенного в работе анализа определены взаимосвязи между выявленными участками сигналов системы Лоренца с типовой динамикой и распределениями вероятностей .

Число полигауссовых компонент, используемых для аппроксимации распределений вероятностей сигналов системы Лоренца в характерных областях типовой динамики систем не превышает семи при погрешности аппроксимации не более 5% .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Карлов Н.В., Кириченко Н.А. Колебания, волны, структуры .

М.: Физматлит, 2003. 496с .

2. Афанасьев В.В., Логинов С.С., Ю.Е. Польский Анализ и синтез нелинейных радиоэлектронных динамических устройств и систем с варьируемым шагом временной сетки – Казань: Изд-во КГТУ, 2013, 220 с .

3. В.В. Афанасьев, С.С. Логинов. Полигауссовы модели в представлении распределений вероятностей сигналов нелинейной системы Лоренца с динамическим хаосом // Успехи современной радиоэлектроники. – 2012. – № 12. – С. 10 – 14 .

4. Афанасьев В.В., Логинов С.С. Импульсные случайные процессы в анализе и диагностике нелинейных систем с динамическим хаосом // Радиотехника и электроника, 2013, том 58, № 4, С. 382 – 388 .

Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос

GENERALIZED SPECTRAL ANALYSIS AND POLY-GAUSSIAN

MODELS OF THE LORENZ SYSTEM’S SIGNALS

Afanasiev V.V., Loginov S.S .

(Kazan national research technical university named after A.N. Tupolev) Development of new class of data carriers on the basis of nonlinear system characterised by dynamic chaos is also one of the most important practical targets. The overall concern about the chaotical signals is first of all determined by their correlating and spectral characteristics similar to the characteristics of random signals .

Probability distributions approximations of the Lorenz system signals in the typical dynamic areas is developed. Relationships between the typical dynamic areas and probability distributions were received .

Minimum number of Gaussian distributions components for Lorenz systems distributions approximation were received. It is shown, that signals probabilities distributions of systems probably to approximate seven-componential poly-Gauss statistics an error not exceeding of 5 % .

УДК 519.6

ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ И ДИАГНОСТИКА

РАДИОФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ХАОТИЧЕСКОЙ

ДИНАМИКОЙ Афанасьев В.В., Данилаев М.П., Логинов С.С., Польский Ю.Е .

(Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева) Синтез управляющих воздействий, обеспечивающих стабилизацию параметров и характеристик режимов работы многомодовых радиофизических систем, неразрывно связан с оперативной диагностикой состояния таких систем, необходимой для оценки характеристик энергетически преобладающей в них моды. Исследования радиофизических систем с хаотической динамикой различной природы (плазма, лазеры, нелинейные радиоэлектронные устройства и системы) стимулировали разработку обобщенных методов диагностики и стабилизации их состояния и режимов поведения [1]. На современном этапе, для Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос математического описания радиофизических систем, на базе которого проводится их диагностика и стабилизация, применяют:

описание системами нелинейных дифференциальных уравнений, которые в общем виде, как правило, не решаются; сведение многомодовых радиофизических систем к хорошо изученным нелинейным осцилляторам (Лоренца, Ресслера, Чуа, Дуффинга и другие); описание радиофизических систем на основе их многомодовых моделей, предполагающих разбиение многомодовых радиофизических систем на ряд подсистем или мод [2]. Отметим, что использование многомодовых моделей прежде всего целесообразно при диагностике состояния и режимов поведения радиофизических систем, подвергаемых внешним управляющим воздействиям .

Целью данной работы является диагностика и стабилизация многомодовых радиофизических систем с управляющими квазирезонансными и инерциальными воздействиями, на основе их обобщенной многомодовой модели .

Для описания состояния и поведения радиофизических систем в рамках многомодовой модели вводятся понятия мод состояния и мод поведения [3,4]. Математическая формализация многомодовой модели зависит не только от физической природы радиофизических систем, способа разбиения системы на моды, но также и от величины связи между модами. Ряд многомодовых радиофизических систем (например, таких как плазма, связанные генераторы, система высокочастотной накачки газовых лазеров) могут быть представлены в рамках многомодовой модели таким образом, что величина связи между модами оказывается относительно малой. Математическое представление таких многомодовых радиофизических систем может быть формализовано в виде ансамбля нелинейных осцилляторов с учетом малости связи между ними .

Одной из важнейших практических задач диагностики многомодовых радиофизических систем является выявление и стабилизация режимов их поведения, регулярных или хаотических (регулярные или хаотические моды поведения соответственно) .

При этом требуемая динамика поведения нелинейной системы может быть как регулярной (система ВЧ накачки газовых лазеров), так и хаотической (формирователи псевдослучайных сигналов) .

Нелинейные системы с хаотической динамикой Лоренца, Чуа, Дуффинга, Ресслера и Ван-дер-Поля, описывающие широкий Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос набор радиофизических систем, представимы в виде обобщенных нелинейных осцилляторов. Предложен новый подход в диагностике состояния плазмы газового разряда на базе обобщенной многомодовой модели, позволяющей описать процессы формирования и управления формированием структуры плазмы, а также регулярные и хаотические режимы поведения плазмы. Обобщенная многомодовая модель использована при диагностике состояния плазмы и режимов систем накачки газовых лазеров на основе анализа свободных и диссипативных членов обобщенных осцилляторов многомодовой модели, учитывающей нелинейность плазмы газового разряда .

Получаемые на основе обобщенной многомодовой модели представления в виде обобщенных нелинейных осцилляторов, позволяют определить параметры радиофизических систем, обеспечивающие требуемый регулярный режим их поведения .

Оптимизация параметров радиофизических систем на основе представления в виде обобщенного нелинейного осциллятора в работе выполнено применительно к цепи ВЧ возбуждения газовых лазеров. Определено оптимальное значение индуктивности, которому соответствует близкое к равномерному распределение электронной плотности в разрядной камере лазера. Полученные граничные значения индуктивности соответствуют границе превышения порогового значения тока в плазме, приводящего к контрактации плазмы .

Предложен метод диагностики нелинейных радиофизических систем с хаотической динамикой на основе их многомодовых моделей. Показано, что квазирезонансные и инерциальные управляющие воздействия на параметры многомодовых систем позволяют обеспечить преобладание требуемой хаотической или регулярной моды поведения нелинейных радиофизических систем. Установлена эффективность и перспективность подхода управления многомодовыми дискретно-нелинейными системами с хаотической динамикой на базе вариации параметров временной сетки [5] .

Проанализированы сравнительные возможности диагностики нелинейных радиофизических систем с хаотической динамикой типа Лоренца и Чуа по спектральным характеристикам порождаемых ими сигналов в различных базисах разложений в обобщенные ряды Фурье. Показано, что при перекрытии стандартных гармонических спектров переменных систем Лоренца Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос и Чуа, их дробно-степенные спектры имеют различия, позволяющее проводить диагностику регулярных и хаотических режимов многомодовых нелинейных радиофизических систем с хаотической динамикой .

Таким образом, обобщенная многомодовая модель радиофизических систем с регулярной и хаотической динамикой позволяет:

- на основе представления ансамбля мод состояния в виде обобщенного ряда Фурье, свести представление системы к ансамблю нелинейных осцилляторов;

- предложить новые средства диагностики состояния и повышения надежности работы радиофизических систем с регулярной и хаотической динамикой, путем стабилизации параметров и характеристик систем комплексными квазирезонансными и инерциальными воздействиями .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дмитриев А.С., Панас А.И. Динамический хаос: новые носители информации для систем связи.-M.: Издательство Физикоматематической литературы, 2002.-252 с .

2. Афанасьев В.В., Польский Ю.Е. Методы анализа, диагностики и управления поведением нелинейных устройств и систем с фрактальными процессами и хаотической динамикой:

Монография. - Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2004. – 218 с .

3. Афанасьев В.В., Данилаев М.П., Польский Ю.Е Физические фракталы, структуры, моды .

Нелинейный мир. 2008. Т. 6. № 2. С. 110-113 .

4. Афанасьев В.В., Данилаев М.П., Польский Ю.Е. Методы анализа, диагностики и синтеза сложных систем на основе обобщенных многомодовых моделей: Монография. - Казань: Издво Казан. гос. техн. ун-та, 2010. – 136 с .

5. В.В. Афанасьев, С.С. Логинов, Ю.Е. Польский. Анализ и синтез нелинейных радиоэлектронных динамических систем и устройств с варьируемым шагом временной сетки: Монография. Казань: Изд-во гос. техн. ун-та, 2013. – 231 с .

Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос

INERTIAL INFLUENCES AND DIAGNOSTICS OF RADIO

PHYSICAL SYSTEMS WITH CHAOTIC DYNAMICS

Afanasiev V.V., Danilaev M.P., Loginov S.S., Polsky U.E .

(Kazan national research technical university named after A.N. Tupolev) The diagnostics method for multimode radio physical systems with chaotic dynamics based on the multimode models is offered. It is shown that quasi-resonance and inertial controlling influence on the system’s parameters can ensure the dominance of necessary chaotic or regular behavior mode of multimode radio physical systems. The new approach in diagnostics of gas discharge plasma condition on the bases of generalized multimode model was offered .

УДК 530.1

ПЕРЕХОД К ДЕТЕРМИНИРОВАННОМУ ХАОСУВ

КЛАССИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ «ГРАВИТАЦИОННАЯ

МАШИНА»

Немцева А.В., Косяк Е.Г., Шевяхов Н.С .

(СарФТИ НИЯУ "МИФИ") Переход к стохастическому поведению занимает особое место в современных исследованиях динамических систем компьютерными методами [1,2]. Причиной этому являются как возможность затронуть концептуальные вопросы теории хаоса вместе с прикладными аспектами, так и наглядно представить результаты средствами компьютерной графики. Несмотря на достигнутые успехи остается, однако, остро стоящая проблема демонстрации перехода системы к хаосу на элементарной основе, без привлечения представлений об отображениях Пуанкаре, странных аттракторах и других абстрактных конструкциях теории динамических систем. Важность ее решения в указанном ключе прежде всего диктуется образовательными целями и назревшей необходимостью введения понятия детерминированного хаоса в программы подготовки студентов естественно-технических специальностей по общей физике. Показано, что обозначенным требованиям хорошо удовлетворяет классическая модель «гравитационная машина» [2], описывающая упругое взаимодействие шарика, падающего в однородном поле тяготения Земли, с осциллирующей массивной платформой .

Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос Динамическое поведение системы определяется вертикальным равноускореным (вниз) или равнозамедленным (вверх) движением шарика x=x(t) между актами соударения и осцилляционным движением платформы X(t)=X 0 cos(t) также по вертикали .

Для демонстрации детерминированного хаоса нет необходимости рассматривать всю последовательность непрерывно сменяемых со временем t динамических состояний .

Достаточно ограничиться дискретными наборами состояний системы в моменты времени наивысшего подъема шарика i и в моменты времени t i его мгновенного взаимодействия с платформой (i=1, 2,..., N). Обозначая далее h i =x( i ) высота подъема шарика, vi = x (ti ) скорость шарика в момент упругого соударения с платформой, из уравнений школьной кинематики с учетом законов сохранения энергии и импульса, скорректированных на движение предельно массивной платформы [3], получим в качестве исходных не содержащие i уравнения ti2 v2, xi = X 0cos(ti ), hi = xi + i, vi = gti 2 X 0 sin(ti ). (1) xi = hi 1 g 2 2g В формулах (1) g ускорение свободного падения, а величины X 0, и неявно входящая высота начального подъема шарика h 0 имеют смысл входных параметров задачи .

В 70-ые годы, когда Либерман и Лихтенберг предложили модель гравитационной машины для обоснования возможности разгона космических тел при движении вокруг вращающейся двойной звезды [2], основным динамическим показателем системы рассматривалась скорость. Это хорошо согласовывалось с принятой в классической физике манерой определять состояние системы на фазовой плоскости в канонических переменных ( x, x ) .

Соответствующее сечение Пуанкаре в пространстве фазовых состояний получается из (1) явным выражением величин x i,v i и имеет вид vi = 2 g ( hi 1 xi ) 2 X 0 xi2, xi = hi vi2 / 2. (2) Заметим, что вычисление последовательностей {x i },{v i } (i=1, 2,...,N) по формулам (2) подразумевает выполнение начальных условий x(0)=h 0, v(0)=0 и вследствие неавтономности системы предполагает попутное вычисление как последовательности высот {h i }, так и последовательности моментов времени {t i } .

Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос

–  –  –

Полученные диаграммы показывают, что при 2.5 система является детерминированной с выходом на единый уровень подскока шарика (единственный корень уравнения (3) с нулевой левой частью). С последующим увеличением начинается постепенное расщепление уровня (левый рисунок), затем (средний рисунок) происходит перерасщепление уровней .

Далее образуются межуровневые стохастические участки, вначале по краям интервала изменения i, затем по всей области с возникновением серии геометрически подобных (фрактальный мотив) участков стохастичности на правом рисунке. Переход к полностью стохастическому поведению системы завершается измельчением этих участков .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шустер Г. Детерминированный хаос: введение. М.: Мир, 1988. 240 с .

2. Заславский Г.М. Стохастичность динамических систем. М.:

Наука, 1984. 272 с .

3. Калашников Н.П., Смондырев М.А. Основы физики. Т I .

М.: Лаборатория знаний, 2017. 542 с .

TRANSITION TO THE DETERMINED CHAOS

IN THE CLASSIC MODEL "GRAVITATIONAL MACHINE"

Nemtseva A.V., Kosyak E.G., Shevyakhov N.S .

(Sar PhTI of National Nuclear Research University "MEPhI") It is found that the dynamic system like "gravitational machine" shows the transition to chaos consisting of stages: formation of steady level of a state with the subsequent splitting on some levels, randomization of inter-level space, fractal allocation of rectangular areas of a randomness, crushing of areas of a randomness to dots of completely chaotic curve .

Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос

УДК 004

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КАЦА С ЭГЭГ СИГНАЛАМ

Черепашкина Д.В., Кирпичникова М.Ю .

(ФГБОУ ВО Поволжский государственный университет телекоммуникации и информатики) Компьютер можно характеризовать как новое средство познания. Компьютерный интерфейс обеспечивает прямую связь между органами человека и компьютером, переводя информацию в программный код, используя предварительную обработку, выделения признаков и классификации операций. Выделение признаков имеет решающее значение, поскольку оно оказывает существенное влияние на точность классификации и скорость Фрактальная размерность (англ. fractaldimension) — один из способов определения размерности множества в метрическом пространстве. Фрактальную размерность n-мерного множества можно определить с помощью формулы:

ln( N ) D = lim ln( ) где N — минимальное число n-мерных «шаров» радиуса, необходимых для покрытия множества. В то время как фрактальная размерность была успешно использована в различных областях, чтобы охарактеризовать данные, проявляющие фрактальные свойства, его использование исследовании ЭГЭГ сигналов началось недавно. В этом исследовании, используются многие фрактальные методы оценки размерности, в том числе и методом временных рядов Каца .

Метод Каца основан на нахождение вектора признаков на основе фрактальной размерности. Вектор признаков - это вектор, каким-либо образом характеризующий входные данные. Хорошие результаты по этому методу можно получить из волнообразных сигналов которых присутствует гребни и впадины и в локальном соседстве формируют плоскую синусоидальную волну. Гребни задаются значением 1, а впадины – значением 0.

Для каждой строки вычисляется фрактальная размерность по следующей формуле:

log10 ( N ) dn = log10 ( M n ) где – общее число бинарных значений 1 в строке n .

Секция 4. Фракталы и детерминированный хаос

Вектор признаков для всего сигнала можно построить как:

N Ф = (n, d n ) n =1 (d n 1) n= n= (d n 1)n, (n + 1) n где n’– горизонтальный коэффициент масштабирования 0n’N .

Данную модель можно применить к электрогастроэнтерографическим сигналам, имеющим волновую форму .

Метод Кaца c применением метода k ближайшим соседей приводит к самой высокой точности определения фрактальной размерности 85%, а также дальнейшее улучшение на 3% были достигнуты за счет модификации путем реализации зависящих от времени фрактальной размерности .

Реализуя метод зависящих от времени фрактальных размерностей в методе Каца с методом k ближайших соседей, мы можем измерить фрактальность в короткие промежутки времени .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Нагорная, М.Ю. Аппаратный комплекс для регистрации потенциалов органов желудочно-кишечного тракта [Текст] // Научные исследования и их практическое применение .

Современное состояние и пути развития ‘2008: тез.докладов Международная научно-практическая Интернет-конференция, г .

Одесса. - 2008. - Том 4 .

2. Нагорная, М.Ю., Черепашкина Д.В., " Методы обработки электрогастроэнтерографических сигналов"[Текст] // 55 Студенческая научная конференция ПГУТИ, 2016 .

APPLICATION OF THE KATZ METHOD WITH EGEG SIGNALS

Cherepashkina D.V., KirpichnikovaM.Yu .

(Volga State University of Telecommunications and Informatics) The Kats method, using the k nearest-neighbor method, leads to the highest accuracy of determining the fractal dimension. Realizing the method of time-dependent fractal dimensions in the Kac method with the method of k nearest neighbors, we can measure fractality in short intervals .

Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение

СЕКЦИЯ 5 .

УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ СВЧ- И КВЧДИАПАЗОНОВ И ИХ ПРИЛОЖЕНИЕ

Сопредседатели: Бобрешов А.М. д.ф.-м.н. (Воронеж);

Усанов Д.А. д.ф.-м.н. (Саратов);

Морозов Г.А. д.т.н. (Казань);

Радионов А.А. д.т.н. (Нижний Новгород) .

УДК 621.372.413

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО

ВОЛНОВОДНОГО РЕЗОНАТОРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЛИСТОВЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Белов Ю.Г., Нефедьев И.А., Пихтелев Н.А .

(Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова) Цилиндрические резонаторы, работающие на колебаниях типа H 01n, широко используются для измерения параметров диэлектриков, т.к. обладают высокими значениями добротности в сантиметровом диапазоне длин волн, что позволяет с помощью описанных выше резонаторов проводить высокочувствительные измерения. Обычно резонансные ячейки представляют собой сборно-разборные конструкции для обеспечения возможности введения в резонансную полость образцов диэлектриков. Такая особенность конструкции является z дополнительным источником погрешности. Кроме того, изготовление образца диэлектрика специальной формы не всегда возможно или желательно =1 1

–  –  –

измерять параметры листовых диэлектриков без изготовления образцов специальной формы. Однако для обеспечения высокой точности определения параметров диэлектриков возникает необходимость учета особенностей конструкции резонансной ячейки. В докладе представлены результаты расчета резонансной частоты и добротности этого резонатора .

Для электродинамического расчета характеристик резонатора, рис. 1, используется метод частичных областей (МЧО) .

Разбиение резонатора на частичные области показано на рисунке .

Заполненную диэлектриком кольцевую щель между фланцем резонатора и нижним слоем металлизации (область 3) можно рассматривать как радиальный волновод, запредельный на рабочей частоте. Предполагается, что протяженность щели (по радиусу) достаточна для того, чтобы волнами, отраженными от наружного края щели, можно было пренебречь .

В данном случае особенность математической модели исследуемого резонатора, построенной на основе МЧО, состоит в том, что на границах области 2 отсутствуют краевые условия, соответствующие задаче Штурма-Лиувилля. Поэтому строгое решение задачи требует представления поля в этой области в виде непрерывного спектра собственных функций (НССФ) .

Авторами получена система интегральных уравнений (СИУ) Фредгольма 1-го рода относительно неизвестной спектральной функции в области 2. Алгебраизация полученной СИУ производилась методом выделения доминирующей части непрерывного спектра, т.е. путем его замены набором наиболее интенсивных составляющих. В докладе представлены результаты расчета резонансной частоты при диэлектрической проницаемости пластины = 9,6, соответствующей поликору. Данные расчетов свидетельствуют о хорошей сходимости разработанного расчетного алгоритма при увеличении числа учитываемых составляющих непрерывного спектра. Подробные численные исследования производились в 5-ом приближении, т.е. с учетом 5ти составляющих непрерывного спектра. Расчет резонансной частоты был также произведен для экранированного резонатора с диэлектрической пластиной .

Как показали исследования, при малой толщине диэлектрической пластины радиальная щель слабо влияет на резонансную частоту: при d a = 0,1 различие значений Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение резонансной частоты для исследуемого и экранированного резонаторов составляет 0,02%. С ростом d a это влияние быстро растет: уточнение резонансной частоты за счет учета радиальной щели составляет 2% при d a = 0,3 и 7% при d a = 0,5 .

В установках для измерения параметров диэлектриков толщина пластины обычно намного меньше геометрических размеров резонатора. При небольшой толщине пластины допустимо расчеты резонансной частоты, не требующие высокой точности, производить на основе упрощенной (полностью экранированной) модели резонатора. При d a 0,2 погрешность по отношению к результатам, полученным строгим методом, не превышает 1%. Очевидно, что на основе упрощенной модели можно также с достаточной для практики точностью рассчитать добротность резонатора .

Экспериментальные исследования производились с целью оценки возможности применения алгоритма, основанного на строгой модели резонатора, рис. 1, для определения относительной диэлектрической проницаемости листовых диэлектриков и приближенного алгоритма, основанного на экранированной модели резонатора – для определения тангенса угла диэлектрических потерь tg .

Измерения резонансной частоты и добротности резонатора производились по схеме «на проход» .

Петли связи в боковой стенке резонатора были сделаны подвижными, что позволило регулировать степень связи посредством изменения глубины погружения петель связи в резонансную полость и определить такое значение глубины погружения, при котором влиянием петель можно пренебречь и использовать при расчете и tg формулы для ненагруженного резонатора .

При проведении измерений параметров диэлектриков использовались диэлектрические пластины, изготовленные из ряда известных материалов. В частности, в процессе измерений для диэлектрической пластины, изготовленной из материала ФЛАН-5, были получены следующие значения резонансной частоты и добротности: f p = 5477,5 МГц; Q = 23815. С помощью расчетных алгоритмов для строгой и экранированной моделей резонатора

Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение

были получены следующие параметры материала: = 5,03; tg = 15,610-4, которые весьма близки к справочным значениям .

Для других пластин результаты также находятся в хорошем соответствии со справочными данными, что свидетельствует о возможности использования цилиндрического металлодиэлектрического резонатора с кольцевой щелью в экране, рис. 1, для «неразрушающих» измерений параметров листовых диэлектриков .

USE OF THE CYLINDRICAL WAVEGUIDE RESONATOR FOR

MEASUREMENT OF PARAMETERS

OF THE SHEET DIELECTRICS

Yu.G. Belov, I.A. Nefed’ev, N.A. Pikhtelev (Nizhny Novgorod state technical university n.a. R.E. Alekseev, Research institute of measuring systems n.a. Yu.E. Sedakov) The construction of a measuring cell on the basis of the cylindrical resonator with oscillations type of H 01n allowing to perform measurements of parameters (the relative dielectric permittivity and a dielectric loss tangent) of sheet dielectrics without manufacture of a sample of the special form is considered. Results of calculation of resonance frequency and Q-factor of the researched resonator by a strict method with use of a method of the partial areas with the continuous range of own functions, and also on the basis of approximate model without ring slots in a resonant cell are provided. Results of calculation are compared with experimental measurements .

УДК 621.373.8

ЛАЗЕРНЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ

НАНОПЕРЕМЕЩЕНИЙ ЗОНДА БЛИЖНЕПОЛЕВОГО

СВЧ МИКРОСКОПА

Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Астахов Е.И., Добдин С.Ю .

(Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского) Важным фактором, определяющим особенности работы бесконтактных зондовых микроскопов, является контроль величины зазора между зондом и измеряемой поверхностью. В Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение зависимости от типа зондового микроскопа и режима его работы расстояние между зондом и измеряемой поверхностью может варьироваться от долей нанометра до сотен нанометров [1]. В связи с этим представляет интерес использовать для контроля расстояния полупроводниковые лазерные автодины .

Нами для измерения наносмещений предлагается использовать токовую модуляцию длины волны лазерного излучения. В этом случае величина наноперемещений будет определять величину стационарной фазы автодинного сигнала .

Представляет интерес рассмотреть возможность применения автодинного измерителя, работающего в режиме гармонической модуляции длины волны лазерного излучения [2], для измерения наноперемещений зонда сканирующего ближнеполевого СВЧ микроскопа, что составляло цель настоящей работы .

Измерения проводились с использованием электромагнитного транслятора фирмы STANDA модель 8MVT40входящего с состав действующего макета ближнеполевого сканирующего СВЧ микроскопа. В состав измерительной установки входили частотномодулированный полупроводниковый лазерный автодин на лазерном диоде RLD-650(5) на квантоворазмерных структурах с дифракционно-ограниченной одиночной пространственной модой с длиной волны 650 нм, закрепленный на держателе зонда ближнеполевого СВЧ зонда .

Излучение полупроводникового лазера направлялось на объект, закрепленный на трансляторе ближнеполевого СВЧ микроскопа .

Модуляция длины волны излучения проводилась на частоте 100 Гц посредством модуляции тока питания лазера .

Из полученных результатов погрешность определения величины наноперемещений L по набору спектральных составляющих спектра автодинного сигнала не превышала 15% .

Таким образом, применение модуляции длины волны излучения позволяет создать лазерную автодинную систему измерения наносмещений без использования наложения на объект дополнительных механических вибраций .

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (государственное задание № 8.7628.2017/БЧ) .

Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Imtiaz and S. M. Anlage. Effect of tip geometry on contrast and spatial resolution of the near-field microwave microscope. // Journal of Applied Physics. 2006. 100. 044304

2. Usanov D. A., Skripal A. V., Astakhov E. I. Determination of nanovibration amplitudes using frequency-modulated semiconductor laser autodyne // Quantum Electronics. 2014. 44 (2). P.184–188 .

LASER CONTROL METHOD OF NANODISPLACEMENTS OF THE

NEAR-FIELD MICROWAVE MICROSCOPE

D.A. Usanov, A.V. Skripal, E.I. Astakhov, S.Yu. Dobdin (Saratov State University) The results of measuring nanodisplacements of an electromagnetic translator STANDA 8MVT40-13 have been demonstrated. Deviation of the nanodisplacement of the proposed method does not exceed 15% .

УДК 621.372.2

СВЧ ФОТОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИ

УПРАВЛЯЕМЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Усанов Д.А., Никитов С.А., Скрипаль А.В., Мерданов М.К., Евтеев С.Г., Фролов А.П .

(ФГБОУ ВО «СГУ имени Н.Г. Чернышевского», ИРЭ имени В.А. Котельникова РАН, АО «НПЦ «Электронное приборостроение») Волноводные фотонные кристаллы с диэлектрическим заполнением В последнее время растет интерес к исследованиям нового класса периодических структур, называемых фотонными кристаллами. В [1] показа возможность создания волноводного фотонного кристалла с перестраиваемым частотным положением окна прозрачности и управляемым с помощью p-i-n-диодов величиной затухания в этом окне (рис. 1) .

Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение

Рис. 1. Расположение фотонного кристалла и p—i—n-диодной матрицы К матрице p-i-n-диодов прикладывалось управляющее напряжение, регулируемое в диапазоне 0–700 мВ. Из результатов эксперимента следует, что использование СВЧ фотонного кристалла позволяет создать СВЧ переключатель с электрически регулируемыми характеристиками от –1.5 дБ до –25 дБ при изменении напряжения смещения на p–i–n-диодах от 0 до 700 мВ .

Волноводные фотонные кристаллы на резонансных диафрагмах Исследуемый фотонный кристалл представлял собой структуру, состоящую из семи периодически расположенных в прямоугольном волноводе металлических резонансных диафрагм [2]. Для управления резонансными свойствами таких фотонных кристаллов использовалась n–i–p–i–n-диодная матрица, состоящая из четырех диодных элементов, размещенных в центральной диафрагме, выполненной в виде двух прямоугольных щелей (рис. 2) .

Изменение величины удельной электропроводности i-слоя n– i–p–i–n-структуры от 0 до 104 См/м приводит к монотонному уменьшению коэффициента прохождения на частоте примесной моды колебаний от –0.65 дБ до –40.6 дБ. При этом в изменении коэффициента отражения наблюдается особенность: при увеличении удельной электропроводности i-слоя в диапазоне в диапазоне от 0.4 до 104 См/м монотонно увеличивается от –47.5 дБ до –0.3 дБ (см. рис. 3). Увеличение удельной электропроводности i-слоя n–i–p–i–n-структуры до значений больших 20.0 См/м приводит к исчезновению примесной моды колебаний на частоте f 1теор и возникновению на частоте f 2теор =9.47 ГГц, отличной от f 1теор .

Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение

Рис. 2. Конструкция с n–i–p–i–n-диодной матрицей, выполняющей роль нарушения фотонного кристалла 1–диодная матрица, 2– источник постоянного напряжения Экспериментально исследовался фотонный кристалл, созданный в соответствии с описанной выше моделью. Изменение величины управляющего тока n–i–p–i–n-структуры от 0 до 8.15 мА приводит к уменьшению коэффициента отражения на частоте примесной моды колебаний f 2эксп от –0.1 дБ до –48.0 дБ .

Волноводные структуры с запрещенными зонами, созданные на основе рамочных элементов Свойствами фотонного кристалла такими, как наличие запрещенной и разрешенной зон, обладают структуры кольцевого типа. Зонный характер спектра в таких структурах достигается вследствие многократного отражения от неоднородности в структуре. В [3] приведены характеристики такого рода структур в волноводном исполнении (см. рис. 3). В качестве неоднородности в них использовался элемент типа «металлический штырь с зазором» и полупроводниковая n-i-p-i-n-структура, расположенная в зазоре между штырем и рамочным элементом .

Рис. 3. Модель СВЧ-элемента на основе диафрагмы и системы связанных рамочных элементов: 1 – волновод, 2 – диафрагма, 3 – отверстие, 4 – рамочный элемент, 5–7 – неоднородности типа «штырь с зазором»

Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение Из полученных результатов расчета следует, что изменение величины удельной электропроводности управляющего элемента от 10–3 до 105 См/м приводит к изменению коэффициента прохождения на частоте 9 .

44 ГГц, соответствующей пику запирания, в диапазоне значений –36.79…–1.01 дБ .

Экспериментально было показано, что подача напряжения смещения на n-i-p-i-n-структуру в диапазоне 0–9 В приводила к изменению коэффициента прохождения от –25 дБ до –1.5 дБ на частоте 9.644 ГГц .

Микрополосковые фотонные кристаллы В работе [4] экспериментально исследовались частотные зависимости потерь затухания на отражение СВЧ-излучения, взаимодействующего с микрополосковым фотонным кристаллом, нагруженным на резонансную систему в виде конденсатора и петлевого элемента связи с p i n -диодом .

Рассматривалось изменение амплитудно-частотных характеристик потерь затухания при расположении на фотонной структуре образцов с различной диэлектрической проницаемостью. При этом образцы располагались так, как показано на рис. 4, непосредственно на фотонной структуре, над одним из ее отрезков, который выполняет роль нарушения фотонной структуры. Показано, что частотные зависимости потерь затухания демонстрирует высокую чувствительность к величине диэлектрической проницаемости образца, размещенного на фотонной структуре .

Рис. 4. Микрополосковый фотонный кристалл, нагруженный на резонансную систему с образцом, расположенным непосредственно на фотонной структуре Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (государственное задание № 8.7628.2017/БЧ) .

Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Абрамов А. В., Боголюбов А .

С., Скворцов В. С., Мерданов М. К. Волноводные фотонные кристаллы с характеристиками, управляемыми p–i–n-диодами// Известия вузов. Электроника. 2010. №1. С. 24–29 .

3. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Мерданов М.К., Евтеев С.Г .

Волноводные фотонные структуры на резонансных диафрагмах// Радиотехника. 2015. № 10. С. 108–113 .

4. Усанов Д.А., Никитов С.А., Скрипаль А.В., Фролов А.П., Орлов В.Е. Волноводы, содержащие рамочные элементы с электрически управляемыми характеристиками разрешенных и запрещенных зон// Радиотехника и электроника. 2014, том. 59. №

11. С. 1079–1084 .

5. Усанов Д.А., Никитов С.А. Скрипаль А.В., Куликов М.Ю .

Управляемые pin-диодами фотонные кристаллы и их применение// Антенны. №3. 2012. С. 9–14 .

MICROWAVE PHOTONIC CRYSTALS WITH ELECTRICALLY

CONTROLLED CHARACTERISTICS

Usanov D.A., Nikitov S.A., Skripal A.V., Merdanov M.K., Evteev S.G., Frolov A.P .

(Saratov State University named after N.G. Chernyshevsky, Kotel'nikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences, JSC «Research and Production Association «Electronic Device Engineering») The results of investigations of waveguide and microstrip photonic crystals with electrically controlled characteristics have been presented. The designs of photonic crystals with electrically controlled characteristics based on microstrip lines and waveguides with dielectric filling, with resonant diaphragms and frame elements, which can be used both for the creation of microwave switches, selectors, signal modulators, and high-sensitivity systems for measuring materials parameters at microwaves have been proposed .

Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение

УДК 621.372.2

ШИРОКОПОЛОСНАЯ СОГЛАСОВАННАЯ НАГРУЗКА

ТЕРАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ НА

ОСНОВЕ МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СЛОИСТОЙ СТРУКТУРЫ

Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Пономарев Д.В., Мерданов М.К., Михайленко Д.А .

(Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, АО «НПЦ «Электронное приборостроение») Брэгговские структуры с фотонной «запрещенной» зоной демонстрируют также наличие зон, разрешенных для распространения волн в определенных частотных диапазонах, в которых может быть осуществлено поглощение энергии волны при наличии проводящих элементов в конструкции брэгговской структуры [1]. Такое свойство было использовано авторами [2] для создания малогабаритных слоистых СВЧ согласованных нагрузок .

Для терагерцового диапазона по результатам компьютерного моделирования была изготовлена широкополосная волноводная согласованная нагрузка, с диэлектрическими слоями из керамики (Al 2 O 3 с диэлектрической проницаемостью 9.6 и толщиной 150 мкм) и тефлона (с диэлектрической проницаемостью 2.0 и толщиной 340 мкм). Нанометровые металлические слои (Cr) напылялась на керамическую подложку Al 2 O 3 толщиной 150 мкм. Измерения частотных зависимостей КСВН (рис. 1) в диапазоне частот 140–210 ГГц, проводились с помощью векторного анализатора цепей Agilent PNA N5242A и блоков расширения VDI WR 5.1. В результате эксперимента было получено значение КСВН1.3 в диапазоне частот 140–210 ГГц, Длина слоистой структуры согласованной нагрузки составила менее 0.9 мм .

Рис. 1. Экспериментальная частотная зависимость КСВН в диапазоне 140-210 ГГц Секция 5. Устройства и системы СВЧ- и КВЧ-диапазонов и их приложение Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (государственное задание № 8.7628.2017/БЧ) и стипендии Президента РФ (СП-2622.2015.3) .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Yablonovitch E., Gmitter T.J., and Leung K.M. // The American Physical Society. 1991. Vol. 67. № 17. P. 2295–2298 .

2. Усанов Д.А., Мещанов В.П., Скрипаль А.В., Попова Н.Ф., Пономарев Д.В., Мерданов М.К. Согласованные нагрузки сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн на СВЧ фотонных кристаллах // ЖТФ. 2017. Т. 82. Вып. 2. С. 216–220 .

TERAHERTZ WIDEBAND MATCHED LOAD ON METALDIELECTRIC LAYERED STRUCTURE

Usanov D.A., Skripal A.V., Ponomarev D.V., Merdanov M.K., Mikhalenko D.A .



Pages:   || 2 |


Похожие работы:

«УДК 519.254; 551.24; 551.439 А.В. Михеева Южно-Азиатская мегаструктура по данным геоинформационной системы GISENDDB Рецензент: Пиманова Н.Н., кандидат технических наук. Геоинформационная программная система изучения природных катастроф Земли GISENDDB ориентирована на...»

«ДЕТАЛИ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ИЮНЬ 2018 Нам доверяют лидеры. Компания НЕВАТОМ подтверждает это ежедневно, зарабатывая уважение и преданность тысяч клиентов и партнёров по всей России, являющихся в свою очередь лидерами строительных и производственны...»

«Руководство по техническому обслуживанию системы оповещения Inter-M. 6000-я серия.РУКОВОДСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ СИСТЕМЫ ОПОВЕЩЕНИЯ INTER-M. 6000 СЕРИЯ ОБОРУДОВАНИЯ Руководство по техническому обслуживанию системы оповещения Inter-M. Серия 6000 Содержание Введение... 3 Меры безопасности... 3 Рекомендац...»

«АМАНКЕШУЛЫ ДАСТАН МОДЕЛЬ И АЛГОРИТМЫ ПОДДЕРЖКИ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДГОТОВКОЙ МАГИСТРОВ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ Специальность: 05.13.10 – "Управление в социальных и экономических системах" (...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение среднего и профессионального образования "АРХАНГЕЛЬСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИМПЕРАТОРА ПЕТРА I (ГОУ СПО "АЛТК Императора Петра I) МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО П...»

«ГОСТ 12393-2013 Группа Е78 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ АРМАТУРА КОНТАКТНОЙ СЕТИ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ ЛИНЕЙНАЯ Общие технические условия Line fittings for overhead system of railways. General common requirements МКС 45.040 ОКП 31 8533 Дата введения 2014-07-01 Предисловие Цели,...»

«Выпуск 15. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения. – К.: ИСМ им. В. Н. Бакуля НАН Украины, 2010. – Вып. 13. – С. 465–470. Кухаренко С. А. Повышение адгезии в системе стеклопокрытие – органи...»

«Закрытое акционерное общество "ЛСР. Недвижимость-Урал" ОГРН 1026605389667, ИНН 6672142550, КПП 660850001 620072, Россия, г. Екатеринбург, ул. 40-летия Комсомола, д.34 www.LSRrealestate-ural.ru телефон/факс: (343)215-99-00, E-mail: secret@nova-stroy.ru УТВЕРЖДАЮ Управляющий ЗАО "ЛСР. Недвижимость-Урал", действующий на осн...»

«Масла моторные для дизельных двигателей РПБ № 84035624.02.37988 стр. 3 по ГОСТ 12337-84 Действителен до 08.05.2020 г. из 16 1 Идентификация химической продукции и сведения о производителе и/или поставщике 1.1 Идентификация химической продукции Масла...»

«КОМПЛЕКС ПРОГРАММНОАППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ОПОВЕЩЕНИЯ (КПАСО) "МАРСАРСЕНАЛ"2 БОЛЕЕ ПОДРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ НА САЙТЕ СОДЕРЖАНИЕ КПАСО "Марс-Арсенал" Отличительные особенности КПАСО "Марс-Арсенал". Центральный пульт управления. Блок акустического оповещения (БАО). Акустическая система (АС). Бл...»

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР “КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ” ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СБОРНИК СЕРИЯ: ФИЗИКА ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ ИЗДАЁТСЯ c 1989 г. ВЫПУСК 1-2 ФИЗИКА И МЕТОДЫ РАСЧЁТА ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ ИЗДАЁТСЯ c 1981 г. МОСКВА – 2014 Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакто...»

«Министерство образования и науки Украины Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского "ХАИ" Е.В. Брежнев Основы анализа и обеспечения безопасности смарт грид Fundamentals of smart grid safety analysis and assurance Практ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Инженерная школа природных ресурсов Направление подготовки Нефтегаз...»

«Шишанов Михаил Валентинович ОПТИМАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ КОКСОВОГО ПРОИЗВОДСТВА 05.17.07 химическая технология топлива и высокознергетических веществ АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук г 1 ноя гт Мо...»

«АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО ний компании J.L. Patterson & Associates (см. анализ каскадного тоннеля 2). Однако компания Bentley представила новую технологию, которая не требует привлечения узкопрофильных специалистов по сканированию, а делает...»

«Персональный алкотестер Alcoscent DA-5000 Руководство по эксплуатации www.med-magazin.ru 8 (800) 100-53-10 СОДЕРЖАНИЕ 1 ОПИСАНИЕ И РАБОТА 1.1 Назначение 1.2 Технические характеристики 1.3 Упаковка 2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПО НАЗНАЧЕНИЮ 2.1 Важные предупреждения 2.2 Порядок работы 3 ТЕХ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЖИЛИЩНО-КОМУНАЛЬНОМУ ХОЗЯЙСТВУ (ГОССТРОЙ) СВОД ПРАВИЛ СП 88.13330.2011 ЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ Актуализированная редакция С Н и П I I 1 1 -...»

«НЕЗНАНОВ АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ МАЯТНИКОВЫЙ ДАТЧИК КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ С УЛЬТРАЗВУКОВЫМ СЪЕМОМ ИНФОРМАЦИИ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических нау...»

«ЗАЙМАЛИН Евгений Павлович СОЦИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА: ПЕРЕХОД К РАВНОПРАВНЫМ ТРУДОВЫМ ОТНОШЕНИЯМ 22.00.03 Экономическая социология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора социологических наук Санкт-Петербург Работа выполнена на кафедре Экономическая теория гуманита...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСТР СТАНДАРТ 55162— РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОБОРУДОВАНИЕ ГОРНО-ШАХТНОЕ МОЛОТКИ ОТБОЙНЫЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ Требования безопасности и методы испытаний Издание официальное Москва Стандартинформ сертификаты на строительные материалы ГОСТ Р 55162—201...»

«Информационная карта P30 Техническое для ECL Comfort 200 описание Область применения Информационная пластиковая карта ECL • периодически включать электропривоР30 предназначена для облегчения...»

«Фонарь тестовый Феникс ФТ ИК/УФ Руководство по эксплуатации ПДАР.676216.001 РЭ Содержание Лист 1 Введение.. 2 Назначение 3 Основные технические данные и характеристики . 3 4 Безопасность.. 3 5 Состав изделия и комплект поставки.. 4 6 Подготовка к работе.. 4 7 Порядок...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.