Vol 68, No 11 (2023)
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
Передача электромагнитных сигналов через горные породы
Abstract
В качестве альтернативных беспроводных каналов повсеместного оповещения шахтеров рассмотрено использование электромагнитных волн инфранизких частот, 0.3…3 кГц и очень низких частот, 3…30 кГц. Исследована передача сигнала с помощью длинномерной заземленной антенны или петлевой магнитной антенны. Оценено влияние основных физических параметров горных пород на распространение и поглощение низкочастотного электромагнитного поля. Дан сравнительный анализ эффективности излучения с использованием магнитной рамки и длинномерной заземленной антенны в частотном диапазоне 0.5…30 кГц. Проведен анализ предельной глубины проникновения магнитного поля антенн через горные породы и зоны покрытия до глубины 1000 м. Приведены результаты экспериментов на руднике при передаче полезного сигнала с частотной и амплитудной манипуляцией.
Исследование скорости затухания сверхширокополосной волны на открытой местности в двухлучевой модели
Abstract
Исследованы особенности распространения сверхширокополосной волны над поверхностью Земли в двухлучевой модели. Показано, что существует предельное расстояние (точка срыва), до которого сверхширокополосная волна затухает примерно как в свободном пространстве с показателем затухания n = 2, не испытывая замираний, благодаря крайне малому времени автокорреляции сверхширокополосной волны; за точкой срыва показатель затухания волны становится равным n = 4.
Модель затухания мощности сверхширокополосной волны в помещении
Abstract
Для исследования распространения сверхширокополосной волны внутри помещений предложена модель с парными отражениями от поверхностей, расположенных друг против друга. Показано, что в отличие от открытой местности многолучевая среда помещений по характеру затухания волны с расстоянием близка к свободному пространству. Благодаря этому энергетический резерв сверхширокополосной линии связи в помещении должен быть выше, чем на открытой местности.
СТАТИСТИЧЕСКАЯ РАДИОФИЗИКА
On the Problems of Monitoring Atmospheric Humidity Fields Using Satellite Microwave Radiometry Methods When Studying Cyclogenesis in the Tropical Atlantic
Abstract
Some problems of microwave radiometric methods for monitoring fields of total atmospheric moisture content from satellites in areas of hurricane formation in the tropical regions of the Atlantic are considered. The possibilities of using polar-orbiting satellites (DMSP, EOS Aqua, GCOM-W1) for these tasks are analyzed a feature of which is the presence of gaps in satellite data (blind spots) resulting from divergence of scanning bands at lower latitudes. It is shown through a number of examples that the joint use of various satellites makes it possible to reduce the influence of this effect and obtain a clear picture of the evolution of atmospheric humidity fields in the tropical Atlantic and their connection with the evolution of tropical waves that initiate the formation of hurricanes.
ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
Comparison of a Genetic Algorithm and Evolutionary Strategies in Optimization of Strip-Structure Modal Filters
Abstract
The features arising from the optimization of strip modal filters (MFs) using a genetic algorithm (GA) and evolutionary strategies (ESs) are considered. Sequential optimization of microstrip MFs and MFs with broad-side coupling was performed according to the criterion of minimizing the maximum amplitude of the output voltage. The results of such optimization with different numbers of calculations are presented, including the values of the optimized parameters, the objective function, the time spent on the calculation, stopping criteria (when optimized by ESs) and the voltage waveforms at the output of the studied MFs. A detailed analysis of the results of the two algorithms is presented. The advantages and disadvantages, as well as differences in the operation of each algorithm, are determined using the example of optimization of two MFs.
Method for Calculating the Probabilities of Bit Errors in Radio Signal Reception with QPSK-Modulation in the Presence of Interference with Linear Frequency Modulation
Abstract
Based on the developed methodology for analyzing the noise immunity of receiving radio signals with quadrature phase shift keying (QPSK), the probabilities of a bit error in the presence of interference with linear frequency modulation were calculated and compared with the influence of harmonic interference. A technique is presented without calculating the probability of correct reception, using conditional transition probabilities between positions of the signal constellation, which has no restrictions on signal and interference levels.
Совместное обнаружение и классификация объектов при комплексировании решений, выносимых сенсорами в беспроводных сенсорных сетях
Abstract
Разработан оптимальный комплексный алгоритм совместного обнаружения и классификации объектов при радиальной структуре беспроводных сенсорных сетей. В основе этого алгоритма лежит обработка решений о принадлежности объекта тому или иному классу отдельными сенсорами со своим весом, зависящим от характеристик сенсора. Выбор количества и типов используемых сенсоров может быть осуществлен на основе решения оптимизационной задачи, представленной в работе.
ЭЛЕКТРОНИКА СВЧ
Сверхмощный клистрон Х-диапазона длин волн с выходной импульсной мощностью не менее 3 МВт: проектирование и эксперимент
Abstract
Представлены результаты численного моделирования многолучевого клистрона Х-диапазона длин волн. Дан анализ нового принципа построения пространства взаимодействия, позволяющего обеспечить высокое значение КПД без использования резонаторов второй гармоники. Представлены результаты экспериментального исследования разработанного 25-лучевого клистрона КИУ-283 с пиковой мощностью 3.0 МВт на частоте 9300 МГц с электронным КПД 58%.
НАНОЭЛЕКТРОНИКА
Получение пленок оксида кремния методом импульсного магнетронного осаждения с горячей мишенью в реакционной среде
Abstract
Исследованы режимы существования импульсного магнетронного разряда с горячей теплоизолированной кремниевой мишенью при работе в газовой смеси, содержащей кислород (Ar + O2). Рассмотрен диапазон средней плотности мощности на мишени 60…120 Вт/см2 при длительности импульсов 100…300 мкс и частоте повторения 0.5…2 кГц. Построены карты стабильных режимов работы распылительной системы. Получены и продиагностированы покрытия SixOy на подложках из монокристаллического кремния при различных значениях доли кислорода в газовом потоке и различных параметрах импульсного питания магнетрона.
НОВЫЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ И ЭЛЕМЕНТЫ
Optical Antenna with Controlled Radiation Pattern for Application in Atmospheric Communication Channels
Abstract
A mathematical model of a new optical (1550 nm) antenna with an electrically controlled radiation pattern is presented. The working principle is considered, and the main parameters are calculated. As distinct from existing solutions, the antenna does not require convergence of beams at a distance of one half of wavelength. In the framework of the model, an electro-optical switch based on lithium niobate is calculated. Such antenna elements as a phase shifter and deflector are presented and calculated
Экспериментальное исследование электрических характеристик модального фильтра на двухсторонней печатной плате
Abstract
Экспериментально показана возможность разложения сверхкороткого импульса на последовательность импульсов меньшей амплитуды в модальном фильтре на двухсторонней печатной плате. Для подтверждения результатов экспериментального исследования выполнено квазистатическое моделирование. В ходе измерений ослабление составило 5.4 раза по отношению к половине ЭДС, а полоса пропускания 120 МГц. Изменение граничных условий на концах пассивного проводника на короткое замыкание (КЗ) и холостой ход (ХХ) позволило увеличить ослабление до 6.7 раза и полосу пропускания до 150 МГц. Показано появление дополнительных импульсов при КЗ-ХХ, представлены результаты анализа целостности полезного сигнала.
Компактная поведенческая модель нанокомпозитного мемристора
Abstract
Предложена компактная поведенческая модель нанокомпозитного мемристора (Co40Fe40B20)x(LiNbO3)100 – x, которая количественно описывает динамику изменения проводимости лабораторных образцов, а также реализует механизмы конечного времени хранения резистивных состояний, разбросов по напряжениям переключения от цикла к циклу и от устройства к устройству. Показана возможность реализации импульсной нейронной сети с синаптическими мемристорными связями на основе данной модели.