Том 24, № 2 (2021)
Статьи
Обобщение задачи Фурье о температурных волнах в полупространстве
Аннотация
Методом комплексных амплитуд решена задача об асимптотических колебаниях температуры и влагосодержания в полупространстве, граница которого обдувается воздушным потоком с изменяющейся по гармоническому закону температурой. Наполняющий полупространство материал состоит из твердой основы (капиллярно-пористое тело) и воды. Известное в литературе решение Фурье для температурных колебаний в полупространстве при отсутствии влаги и при граничных условиях теплообмена первого рода обобщено на случай влажного материала при граничных условиях Ньютона для температуры и Дальтона для влагосодержания. Результаты работы могут быть использованы в геокриологии для моделирования сезонных изменений теплофизического состояния мерзлых пород и грунтов, в теории строительных конструкций для изучения теплового режима внутренних помещений при колебаниях температуры окружающей среды, в теории сушки электромагнитным излучением для исследования процессов тепломассопереноса в осциллирующих режимах.
Особенности расчета киральной среды в зависимости от концентрации киральных элементов
Аннотация
Проведено исследование киральной среды при различных концентрациях киральных включений. Показано, что взаимодействие киральной среды и электромагнитной волны подчиняется единому нелинейному уравнению. При большой концентрации киральных включений задача носит линейный характер и может решаться с помощью введения параметра киральности. При малой концентрации киральных элементов невозможен переход к рассмотрению линейной задачи. Задача становится существенно нелинейной, требующей нахождения многоволнового решения нелинейного уравнения взаимодействия киральной среды и электромагнитной волны. На примере киральной среды с индуктивными включениями показан переход от линейного расчета киральной среды при большой концентрации киральных включений к нелинейному расчету при малой концентрации киральных включений.
Оценка стойкости технических средств космических систем и комплексов к воздействию электростатических разрядов
Аннотация
С целью дальнейшего совершенствования методов защиты бортовой аппаратуры космического аппарата от воздействия электростатических разрядов на основе всестороннего изучения проблемы возникновения электростатических разрядов авторами проведены изложенные в настоящей статье исследования по анализу функционирования бортовой аппаратуры космического аппарата при воздействии электростатических разрядов. В ходе исследований проведено уточнение методологии оценки стойкости бортовой аппаратуры космического аппарата к воздействию электростатических разрядов, на основе обобщения расчетно-аналитических работ. Анализ стойкости бортовой аппаратуры космического аппарата проведен с учетом основных механизмов воздействия электростатических разрядов на бортовую космическую сеть. С учетом необходимости проведения оценки стойкости бортовой аппаратуры бортовой космической сети к электростатическим разрядам вне реальных условий эксплуатации оценка стойкости бортовой аппаратуры бортовой космической сети проводится авторами на основе математического и физического моделирования. В результате исследования разработан алгоритм оценки стойкости бортовой аппаратуры космического аппарата к воздействию электростатических разрядов, подробно описанный в настоящей статье.
Определение параметров кристаллической решетки на основе быстрого преобразования Фурье
Аннотация
В данной работе показано, что изображение, формируемое в результате прохождения когерентного излучения через кристалл, обладает определенными характерными особенностями. При повороте кристалла по отношению к оси распространения исследуемого пучка, на выходе было обнаружено образование распределение интенсивности сложной структуры связанная с преобразованием «плоского изображения» в «объемное». Кристаллические пластины могут быть применены в использовании для формирования распределения непрерывного «плоского» светового поля в реализации реальной 3D-сцены, что может обеспечить трехмерное изображение на телевизионном экране, а также на экране монитора компьютера. Также это можно использовать в рекламных щитах. Полученное таким образом трехмерное изображение можно наблюдать непосредственно глазами человека (без использования специальных очком. Таким образом повышается информационная емкость изображения на экране, а восприятие картины приближается к реальным условиям.
Расчетная оценка электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств космических систем и комплексов
Аннотация
В настоящей статье представлены методики комплексной расчетно-аналитической оценки обеспечения электромагнитной совместимости технического средства (электротехнических, электронных и радиоэлектронных средств ракет-носителей и космических аппаратов. Данные методики позволяют провести комплексную расчетно-аналитическую оценку обеспечения электромагнитной совместимости технического средства ракетно-космической техники, которая по своей сути позволяет оценить взаимовлияние технических средств ракетно-космической техники уже на этапе проектирования ее объектов. Анализ результатов оценки обеспечения электромагнитной совместимости технических средств ракетно-космической техники позволяет выработать организационно-технические мероприятия, направленные на обеспечение электромагнитной совместимости технических средств ракетно-космической техники на всех стадиях жизненного цикла ее объектов. Для проведения оценки обеспечения электромагнитной совместимости технических средств ракетно-космической техники был выбран комплексный подход в связи с большой размерностью исходных данных и разнообразием возможных вариантов проникновения помех.
Метод спектрального разложения для анализа системы со сдвинутыми эрланговским и гиперэрланговским распределениями
Аннотация
В работе получено спектральное разложение решения интегрального уравнения Линдли для системы массового обслуживания со сдвинутыми эрланговским входным потоком требований и гиперэрланговским распределением времени обслуживания. На его основе выведена расчетная формула для среднего времени ожидания в очереди для этой системы в замкнутой форме. Как известно, все остальные характеристики системы массового обслуживания являются производными от среднего времени ожидания. Полученная расчетная формула дополняет и расширяет известную незавершенную формулу для среднего времени ожидания в очереди в теории массового обслуживания для систем G/G/1. В теории массового обслуживания исследования частных систем типа G/G/1 актуальны в связи с тем, что они активно используются в современной теории телетрафика, а также при проектировании и моделировании различных систем передачи данных.
Математическая модель задержки на базе системы с распределениями Эрланга
Аннотация
Настоящая статья посвящена анализу системы массового обслуживания, образованной двумя потоками с функциями плотности закона распределения Эрланга второго порядка с целью вывода решения для средней задержки требований в очереди, являющейся главной характеристикой для любых систем массового обслуживания. По этой характеристике, например, оценивают задержки пакетов в сетях пакетной коммутации при их моделировании с помощью системы массового обслуживания. В теории массового обслуживания исследования систем G/G/1 особо актуальны в связи с тем, что не существует решения в конечном виде для общего случая. Поэтому в качестве произвольного закона распределения G при исследовании таких систем используют различные частные законы распределений. В исследовании систем G/G/1 важную роль играет метод спектрального разложения решения интегрального уравнения Линдли, и большинство результатов в теории массового обслуживания получены именно с помощью данного метода. В статье представлен вывод расчетной формулы для средней задержки требований в очереди в рассматриваемой системе также на основе метода спектрального разложения.
Электрофизические свойства германиевых МДП-структур с фторидами редкоземельных элементов
Аннотация
Исследовались электрические свойства МДП-структур с фторидами редкоземельных элементов на подложках германия для анализа возможности использования данных материалов в качестве затворных диэлектриков устройств. Структуры изучаются также с точки зрения оценки деградации их электрофизических свойств под действием электрических полей ~108 В/м, которые действуют на диэлектрик в процессе электроформовки, поскольку МДП-структуры с фторидами редкоземельных элементов обладают свойством бистабильного переключения. Исследования вольт-амперных и вольт-емкостных характеристик показывают, что все структуры имеют примерно одинаковое значение плотности поверхностных состояний на границе раздела фторид редкоземельного элемента / Ge. Токи утечки в МДП-структурах с пленкой TmF3 и SmF3 меньше, чем в МДП-структурах с пленкой NdF3 большей толщины. Также не наблюдается эффекта уменьшения плотности тока при использовании двойной пленочной структуры CeF3/DyF3. Наиболее перспективным материалом с малым током утечки при довольно высоком значении диэлектрической проницаемости в германиевых МДП-структурах является тонкопленочный фторид самария.
Отражение волн от подвижного упругого слоя в многомодовом волноводе
Аннотация
В работе рассмотрены особенности отражения волн от подвижного слоя в волноводной структуре. Установлено, что изменение частоты в эффекте Доплера существенно зависит от индекса мод волн, распространяющихся в волноводе. С увеличением скорости движения подвижного слоя для всех мод волн наблюдается уменьшение степени зависимости частоты отраженных волн от скорости движения среды. Для каждой моды имеется критическое значение скорости движения границы, при превышении которой меняется характер зависимости частоты отраженных волн от скорости движения границы раздела. Установлено, что движение среды, заполняющей акустический волновод, приводит к невзаимности его параметров в прямом и обратном направлениях. Степень невзаимности пропорциональна скорости движения среды. Скорость движения среды также влияет на скорость распространения акустических волн и приводит к изменению критических частот или критических длин волн мод волновода. С ростом скорости движения среды увеличивается число мод, для которых выполняется условие распространения.
Формирование дополнительных виртуальных каналов приема при обработке сигналов на выходах элементов антенной решетки перспективной базовой станции сотовой связи
Аннотация
Приведены результаты исследований макета антенной решетки для перспективной базовой станции сотовой связи диапазона частот 1,8–1,88 ГГц, включающей в себя линейную антенную решетку из 12 щелевых элементов с директорами прямоугольной формы, в качестве диаграммообразующей схемы которой использована модификация линзы Ротмана, отличающаяся тем, что ради уменьшения ее габаритных размеров линза свернута пополам – в центре расположена земля, а по обе стороны ее – половинки тела линзы с экспоненциальными полосковыми трансформаторами. Показано, что для уменьшения уровня боковых лепестков антенной системы в режиме приема могут использоваться интерполяционная и экстраполяционная антенные решетки. Экстраполяционная антенная решетка может также формироваться с целью повышения коэффициента направленного действия приемной антенной системы и разрешения источников радиоизлучения, не разрешимых «реальной» антенной решеткой.
Разработка фазированной антенной решетки с запиткой от печатной линзы Ротмана для мобильного терминала спутниковой связи
Аннотация
Подключение к Интернету, когда и где бы вы ни путешествовали, больше не является роскошью. Все люди имеют возможность подключаться к Интернету и обмениваться данными вдали от дома. Спутниковая связь в наше время является неотъемлемой частью успешной и качественной связи. Антенны спутниковой связи обычно устанавливаются на мобильных наземных терминалах. Благодаря своему широкому охвату и универсальности спутниковая связь непрерывно улучшается и адаптируется к телекоммуникационным потребностям многих стран, несмотря на то что широкополосная связь, Интернет и оптоволоконная связь применяется почти везде. Нам известно, что больше 50 % всех спутников, которые находятся на орбитах, – это спутники связи.
Влияние частоты коммутации ключа и амплитуды опорного напряжения импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа на его устойчивость
Аннотация
На основе классических критериев устойчивости, используя выражения передаточной функции, согласно блок-схеме, произведена оценка устойчивости импульсного регулятора с обратной связью. Анализируется влияние частоты коммутации ключа и амплитуды опорного напряжения на устойчивость импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа при детерминированных параметрах системы. В соответствии с критерием Найквиста по передаточной функции разомкнутой системы могут быть оценены как устойчивость, так и запасы устойчивости по фазе для замкнутой системы. При моделировании работы устройства получен запас устойчивости по фазе, по критерию Найквиста, который составляет γс = Н = 7°. Увеличение пилообразного напряжения – нежелательное явление, которое пусть и повышает запас устойчивости, однако снижает стабильность. Притом зависимость пульсаций, влияющих на стабильность работы, от амплитуды пилообразного напряжения является непрогнозируемой величиной и принимает случайное значение.
Бифуркационные процессы в импульсном стабилизаторе напряжения
Аннотация
Анализ импульсного стабилизатора напряжения с точки зрения перехода в неустойчивое положение и возможные бифуркационные состояния. Расчет условия устойчивости при изменении параметров системы. Получение поверхности устойчивости импульсного стабилизатора напряжения. Данный стабилизатор напряжения может иметь основные собственные параметры системы, такие как, например, сопротивление нагрузки, значение которых с течением времени может меняться по неизвестным законам. В ходе работы получены границы устойчивости для статической и динамической бифуркаций относительно многих параметров системы, в том числе и относительно величины проводимости нагрузки GR. Для получения численных результатов, была использована система со следующими основными параметрами: U = 4,1 В, d′0 = 0,4, C = 600 мкФ, L = 2 мГн, f1 = 0,8 Ом, G = 0,5 B–1, RL = 2 Ом.
Исторические аспекты возникновения фрактальной теории
Аннотация
В статье дано краткое определение фрактала, приведены основные его свойства, подробно рассмотрены исторические предпосылки возникновения фрактальной теории в контексте терминов «множество» и «функция», развитие которых рассматривается с момента их возникновения до формирования их понятийного аппарата. Приведены имена, годы жизни и фотографии ученых, внесших основной вклад в развитие рассматриваемых терминов. В результате ретроспективного анализа показано, что возникновение фрактальной теории является неотъемлемым этапом в развитии математики и физики. Кратко перечислены основные направления практического применения фрактальной теории в области радиотехники и электроники, среди которых выделены некоторые ученые, внесшие практическую лепту в развитие современной науки и практических ее приложений. В частности, приведены первооткрыватели фрактальной теории, которая нашла широкое практическое применение.