Том 24, № 1 (2021)
Статьи
Влияние расстройки и керровской нелинейности на атом-атомное перепутывание в двойной двухфотонной модели Джейнса – Каммингса
Аннотация
В настоящей работе авторы исследовали динамику перепутывания двух идентичных двухуровневых атомов (кубитов) в рамках двухфотонной двойной модели Джейнса – Каммингса с учетом расстройки между атомами и двойной частотой мод поля резонаторов, а также керровской среды в обоих резонаторах. Авторами проведено исследование временной зависимости параметра отрицательности для белловских начальных состояний атомов и вакуумного состояния мод полей резонаторов. Результаты показывают, что расстройка и керровская нелинейность приводят к стабилизации перепутывания для всех начальных атомных состояний белловского типа. Для некоторых начальных атомных перепутанных состояний расстройка и керровская среда в резонаторах могут предотвратить эффект мгновенной смерти атом-атомного перепутывания.
Функция размытия точки четырехволнового преобразователя излучения в многомодовом волноводе с керровской нелинейностью
Аннотация
Получено выражение для функции размытия точки четырехволнового преобразователя излучения в многомодовом волноводе с керровской нелинейностью с учетом перекачки энергии из объектной волны в сигнальную и наоборот. Для одномодовых волн накачки с равными номерами мод показано наличие точек «генерации», и найдены условия на параметры волновода, характеристики взаимодействующих волн, при которых условия «генерации» реализуются. Вблизи первой точки «генерации» вид функции размытия точки определяет мода волновода, номер которой совпадает с номером моды волн накачки. Для четырехволнового преобразователя излучения в волноводе с бесконечно проводящими поверхностями качество обращения волнового фронта вблизи второй точки «генерации» совпадает с качеством обращения волнового фронта при малом коэффициенте отражения. Для четырехволнового преобразователя излучения в параболическом волноводе вблизи второй и следующих точек «генерации» вид функции размытия точки определяет одна из мод волновода.
Разработка строгих математических моделей для плоских щелевых антенн бегущей волны с использованием тензорной функции Грина и их экспериментальное обоснование
Аннотация
Произведена разработка строгих математических моделей для антенн бегущей волны с постоянной шириной щели на основе тензорной функции Грина с учетом как основной, так и кросс-поляризационной составляющей поля в дальней зоне излучения. Обоснована возможность использования этих моделей в качестве базовых моделей для исследования электродинамических свойств антенн бегущей волны с другой конфигурацией щели (линейно-, экспоненциально расширяющиеся и др.). С применением полученных математических моделей изучалось влияние геометрических параметров исследовавшихся антенн бегущей волны на их характеристики. Установлено, что для электродинамической плоскости Е при увеличении длины и ширины щели главный луч диаграммы направленности сужается, что приводит к повышению направленных свойств антенн. В электродинамической плоскости Н ширина главного луча диаграммы направленности уменьшается только при возрастании длины щели антенн бегущей волны и практически не зависит от ее ширины. Показано, что полученные теоретические результаты исследования хорошо согласуются с результатами экспериментов, которые также позволили выявить ограничения применимости разработанных моделей. Исследование характеристик антенн бегущей волны производилось на средней частоте 10 ГГц в диапазоне частот 8–12 ГГц.
Исследование полусферической метаматериальной линзы из параллельных печатных плат с металлическими рассеивателями малых электрических размеров
Аннотация
Антенные системы на основе полусферических линз позволяют осуществлять полноазимутальное сканирование или секторное сканирование с электронным управлением луча. В статье проведено численное моделирование широкополосной многолучевой антенной системы на основе полусферической метаматериальной линзы из параллельных печатных плат с металлическими рассеивателями малых электрических размеров. Исследованы эффективные параметры метаматериала на основе печатных иерусалимских крестов с впаянными поперечными металлическими штырями. Подобранные геометрические размеры метаматериала позволили уменьшить влияние анизотропии. Рассмотрены диаграммы направленности при возбуждении линзы системой широкополосных вибраторов с двумя ортогональными поляризациями. Для каждой поляризации сделаны выводы о рабочем диапазоне и о величине потерь. Полученные в работе результаты планируется использовать в дальнейшем при проектировке широкополосных линзовых антенн из параллельных печатных плат.
Разработка прогнозных математических моделей качества радиоэлектронных средств по результатам автономных испытаний
Аннотация
В статье рассмотрена методика разработки прогнозной модели (оператора прогнозирования) качества бортовой аппаратуры методом экстраполяции. Показано, что наиболее оперативно информацию о качестве и надежности аппаратуры можно получить по результатам автономных испытаний. Сделан выбор объекта испытаний. В качестве объекта автономных испытаний был выбран микропроцессорный контроллер температуры. В качестве прогнозируемого параметра было выбрано переходное сопротивление между электрическими цепями микропроцессорного контроллера температуры. Приведены результаты обучающего эксперимента. Для построения оператора прогнозирования использованы квазидетерминированные модели линейного, логарифмического, экспоненциального и параболического вида. При разработке моделей использовалась нормировка прогнозируемого параметра по математическому ожиданию. Выбор прогнозных моделей основывался на критериях минимальной средней дисперсии, вычисленной при контрольных временных точках испытаний, и минимальных значениях вероятности ошибочных решений и риска потребителя. Проведено исследование разработанного оператора, получены вероятностные характеристики его эффективности.
Плоская линза Люнеберга на основе печатной схемы с проводниками криволинейной формы
Аннотация
Для запитки сверхширокополосных фазированных антенных решеток с полноазимутальным сканированием перспективным является использование печатной линзы Люнеберга. В данной статье описана модель построения плоской линзы Люнеберга на основе печатной схемы с проводниками криволинейной формы. На покрытой медью подложке был вытравлен определенный узор (шаблон) с относительной диэлектрической проницаемостью er ≈ 1. Это делалось для того, чтобы реализовать значение показателя преломления. Путем печати сетки из пересекающихся проводящих линий в центре линзы был достигнут показатель преломления . Диаметр линзовой антенны Люнеберга был выбран равным 28,6 см, что соответствует 12,4l0 (l0 – длина волны свободного пространства) для достижения ширины луча половинной мощности ≈ 5° при расчетной частоте до 20 ГГц. Поскольку конструкция линзы Люнеберга основана на геометрической оптике, диаметр линзы должен быть кратен длине волны, чтобы ограничить дифракционные эффекты. Были выбраны рабочие частоты до 20 ГГц. Линза была дискретизирована на единичные ячейки. При достаточно малом размере элементарных ячеек линза может быть описана как среда с определенным эффективным показателем преломления. В результате эта теория распространения может быть применена для проектирования линзы. Подложка, взятая для линзы, была толщиной 1 мм, используемый материал – Rohacell 31HF, который имеет диэлектрическую проницаемость 1,046 и тангенс потерь tg(d) = 0,002.
Повышение помехоустойчивости при оценке параметров проективного совмещения телевизионных сигналов
Аннотация
В статье представлен алгоритм проективного совмещения телевизионных сигналов. Алгоритм позволяет повысить помехоустойчивость при оценке параметров при анализе телевизионных сигналов, содержащих регулярно повторяющиеся текстурные фрагменты. В основу оценки параметров проективного совмещения положено сопоставление изображений по так называемым особым точкам. Это точки с локальным экстремумом по яркости. Сопоставление точек определяется по максимуму коэффициента корреляции двух фрагментов изображений, в центре которых находится особая точка. Для обеспечения инвариантности к искажению по углу и поворота, и масштаба фрагменты изображений преобразовываются в логарифмически полярную систему координат. В этой системе координат угол поворота и масштаб будут соответствовать смещению вдоль соответствующих координатных осей. Повышение помехоустойчивости обеспечивается благодаря разработанной процедуре удаления особых точек на текстурных фрагментах, что уменьшает вероятность неверного сопоставления. Численное моделирование показало, что разработанный алгоритм, обеспечивает высокую помехоустойчивость в сравнении с аналогичными алгоритмами.
Алгоритм фильтрации координат наземного источника несанкционированного радиоизлучения в системе спутниковой связи с прямой ретрансляцией
Аннотация
В статье разработан алгоритм фильтрации координат наземного источника несанкционированного радиоизлучения в системе спутниковой связи с прямой ретрансляцией, позволяющий в приближении теории фильтрации координат подвижного объекта повысить точность местоопределения в сравнении с существующими решениями. Задана содержательная постановка задачи фильтрации при определении системы ограничений и допущений. Сформирована математическая постановка, сводящая общее решение к калмановской модели фильтрации. Основу итогового алгоритма фильтрации координат наземного источника несанкционированного радиоизлучения составляет правило рекурсивной оценки вектора состояния, определенное при применении расширенного фильтра Калмана. Работоспособность разработанного алгоритма проверена на конкретных примерах.
Особенности проектирования отрицательной обратной связи и силового сглаживающего фильтра DC/DC преобразователя с импульсными нагрузками для приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток РЛС
Аннотация
Показано принципиальное отличие преобразователя напряжения источника вторичного электропитания для приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток с импульсной нагрузкой и переменной скважностью импульсов от традиционных преобразователей напряжения, постоянно потребляющих мощность от первичной сети. Методы улучшения качества переходных процессов в преобразователе напряжения с постоянным потреблением мощности при пуске путем плавного запуска неприменимы для улучшения качества переходных процессов в периодических импульсах тока, вызванных импульсной нагрузкой. Поскольку любые пульсации, шумы, нестабильности по питанию приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток, работающих в линейном режиме, приводят к паразитной амплитудной модуляции излучаемого сигнала и к ухудшению качества селекции и сопровождения цели, то к качеству напряжения питания приемопередающих модулей предъявляются очень жесткие требования (пульсации напряжения kп ≤ 0,5 %, величина перерегулирования выходного напряжения sU ≤ 2 % и т. д.). В статье показано, что такое качество выходного напряжения при импульсной нагрузке приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток может быть получено при использовании преобразователя напряжения понижающего типа с двухконтурной отрицательной обратной связью по выходному напряжению и току дросселя, с накопительным конденсатором и с силовым сглаживающим фильтром с характеристиками Чебышева и Баттерворта. В работе исследовалось влияние глубины отрицательной обратной связи по выходному напряжению и току дросселя сглаживающего фильтра, величины емкости накопительного конденсатора, типа и параметров сглаживающего фильтра и даны рекомендации выбора их оптимальных значений, при которых обеспечивается требуемое качество напряжения питания для приемопередающих модулей активных фазированных антенных решеток РЛС с учетом минимизации их габаритов.
Применение программных приложений для моделирования физических процессов в радиотехнике и электронике в условиях дистанционного обучения
Аннотация
В этой статье проведен анализ существующих программных приложений для создания прототипов электронных схем, которые помогут оценить работу всей схемы как по заданным параметрам, так и для нахождения более оптимальных вариантов. На основе приложения TAC и библиотеки Arduino компонентов были разработаны проекты и инструкции по созданию и тестированию электронных схем. Проведен анализ возможностей и эффективности приложения для тестирования и создания новых электронных схем с оценкой простоты интерфейса и пользовательских параметров, близких к реальным условиям. Использование приложения TAC дает возможность сгенерировать несколько вариантов альтернативных схем, которые могут подходить из списка компонентов. Результаты апробации программ показали, что использование приложения для создания прототипов микросхем значительно ускоряет процесс обучения и помогает устранению проблем, возникающих при проектировании и сборке схем, по сравнению с использованием традиционных методов. Данные приложения могут быть адаптированы как под профессиональное пользование для дизайна сложных электронных схем, так и для учебных пособий для студентов технических вузов в качестве практических и творческих заданий.
Определение цвета многоцветного объекта, имеющего относительно большие габариты
Аннотация
Использование стандартных приборов (колориметров) при измерении координат цвета и цветности многоцветных объектов, имеющих относительно большие габариты, практически невозможно. Это связано с тем, что обычные колориметры, неважно, какой метод в них реализован, созданы для определения цвета определенной точки измеряемого объекта. В данной статье рассматривается метод определения цвета многоцветного и сравнительно большого размера объекта, например автомобиля, цветной фотографии, художественной картины и др. Назовем данный метод компьютерной колориметрией. Практическое решение данного метода можно использовать в таких областях народного хозяйства, как, например, перекраска автомобиля после повреждения неких участков кузова с повреждением лакокрасочного покрытия, автоматический контроль и видеонаблюдение участков лесных массивов и торфяных угодий для обнаружения пожаров, экспертиза подлинности документов и художественных произведений искусства и др.