Том 25, № 2 (2022)
Статьи
Применение тонкопроволочного интегрального представления электромагнитного поля к решению задачи дифракции электромагнитных волн на проводящих телах
Аннотация
Статья посвящена численным методам решения задачи дифракции электромагнитных волн на проводящих телах. Рассмотрены два подхода к решению задачи. Первый основан на использовании тонкопроволочного интегрального представления электромагнитного поля (ТП-метод) для сеточной модели поверхности тела. Второй подход связан с использованием базисных функций Рао – Уилтона – Глиссона при решении векторного интегрального уравнения, сформулированного относительно плотности электрического тока на поверхности тела (RWG-метод). В качестве тестовой задачи рассмотрена дифракция плоской линейно поляризованной электромагнитной волны на сфере. Приведены результаты расчетов нормированных диаграмм рассеянного поля. Показано, что для результатов, полученных с помощью обоих подходов, визуальные отличия практически отсутствуют. При этом следует отметить, что ТП-метод гораздо проще в численной реализации, чем RWG-метод.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Особенности применения преобразований Нортона при согласовании импедансов с различными коэффициентами трансформации
Аннотация
В работе изучаются особенности и следствия применения преобразований Нортона в процессе широкополосного и узкополосного согласований импедансов цепей на основе теории фильтров в случаях с различными коэффициентами трансформации. Для преобразований Нортона цепей с различными (больше и меньше единицы) коэффициентами трансформации сформулировано дополнительное правило. С использованием обобщенной формы записи преобразований Нортона на двух примерах продемонстрировано уменьшение числа элементов в полосовых фильтрах. Установлены следствия, которые характерны для узкополосных применений преобразований. Для прямых и зеркальных Г-образных цепей на разнотипных реактивностях получены формулы для расчета коэффициентов трансформации, которые зависят от частоты. Показано, что данные цепи могут комбинироваться с однотипными реактивностями Г-образных цепей с частотно независимыми коэффициентами трансформации. На основе полученных для преобразований Нортона следствий синтезированы повышающие и понижающие согласующие цепи комбинированного типа.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Расчет отражений плоской электромагнитной волны линейной поляризации от границы раздела «воздух – влажная почва» на основе гетерогенных моделей Максвелла Гарнетта и Бруггемана
Аннотация
В работе проведен расчет модулей коэффициентов отражения плоской электромагнитной волны линейной поляризации в зависимости от влажности почвы с относительной комплексной диэлектрической проницаемостью, описываемой гетерогенными моделями Максвелла Гарнетта и Бруггемана. Проводится сравнение расчетных зависимостей модулей коэффициентов отражения волн E- и H-поляризации от влажности почвы по двум предложенным двухкомпонентным моделям. Показана корректность применяемых моделей в пределах влажности почвы до 10 %. В пределах изменения влажности почвы от 10 до 50 % наблюдаются незначительные расхождения результатов расчета по двум гетерогенным моделям. Уровень отражения электромагнитной волны от поверхности почвы в случае ее Н-поляризации меньше, чем в случае E-поляризации. С увеличением влажности почвы наблюдается монотонный рост уровня отражения. Предлагаемые гетерогенные модели влажной почвы и методика расчета могут быть использованы при дистанционном радиолокационном зондировании поверхности Земли в целях определения влажности в подкоренном слое почвы.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Сравнение основных аспектов современных подходов к разработке фильтров на поверхностных акустических волнах: модель связанных мод и метод конечных элементов
Аннотация
В настоящей статье рассмотрены основные вопросы проектирования фильтров на поверхностных акустических волнах. Представлен тип полосно-пропускающего фильтра на основе продольных резонансных мод. Рассмотрены особенности расчета на базе двух подходов: модель связанных мод и метод конечных элементов. Предложены практические рекомендации для сокращения времени расчета фильтров при численном моделировании. Приведены и сопоставлены результаты расчета и измерения коэффициента передачи фильтра на вытекающих поверхностных акустических волнах на подложке 36° YX-среза танталата лития. Выделены и проанализированы основные аспекты и направления, по которым можно сравнить рассмотренные в работе способы моделирования. Показано, что использование разных подходов моделирования позволяет повысить эффективность разработки, а быстрые аналитические модели необходимы для синтеза и оптимизации параметров фильтров.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Параметрический синтез динамических звеньев для вариантов их включения между нелинейной частью и нагрузкой автоматических систем радиоуправления с общей обратной связью
Аннотация
Введение: анализ известной литературы показывает, что использование различных типов согласующих четырехполюсников (реактивных, резистивных, комплексных, смешанных) и охватывающей нелинейный элемент цепи обратной связи позволяет увеличить область физической реализуемости заданных форм частотных характеристик. Цель работы: увеличение области физической реализуемости заданных форм частотных характеристик за счет оптимизации параметров согласующих смешанных четырехполюсников и использования дополнительной цепи обратной связи, охватывающей нелинейный элемент и смешанный четырехполюсник. Одна часть таких четырехполюсников состоит только из резистивных элементов, а вторая – только из реактивных элементов. Материалы и методы: теория четырехполюсников, матричная алгебра, метод декомпозиции, метод синтеза управляющих устройств СВЧ, схемотехнический метод анализа характеристик радиоустройств. Результаты: получены математические модели согласующих смешанных четырехполюсников в виде взаимосвязей между элементами их матрицы передачи и зависимостей сопротивлений их двухполюсников от частоты, оптимальных по критерию обеспечения заданных форм частотных характеристик. Заключение: сравнительный анализ теоретических результатов (АЧХ- и ФЧХ-усилителей), полученных путем математического моделирования в системе MathCad, и экспериментальных результатов, полученных путем схемотехнического моделирования в системах OrCad и MicroCap, показывает их удовлетворительное совпадение.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Параметрический синтез комплексных четырехполюсников для вариантов их включения между источником сигнала и нелинейной частью по критерию обеспечения заданных характеристик усилителей с общей обратной связью
Аннотация
Введение: анализ известной литературы показывает, что использование различных типов согласующих четырехполюсников (реактивных, резистивных, комплексных, смешанных) и охватывающей нелинейный элемент цепи обратной связи позволяет увеличить область физической реализуемости заданных форм частотных характеристик. Цель работы: увеличение области физической реализуемости заданных форм частотных характеристик за счет оптимизации параметров согласующих комплексных четырехполюсников и использования дополнительной цепи обратной связи, охватывающей нелинейный элемент и смешанный четырехполюсник. Каждый двухполюсник таких четырехполюсников состоит как из резистивных элементов, так и из реактивных. Материалы и методы: теория четырехполюсников, матричная алгебра, метод декомпозиции, метод синтеза управляющих устройств СВЧ, схемотехнический метод анализа характеристик радиоустройств. Результаты: получены математические модели согласующих комплексных четыреполюсников в виде взаимосвязей между элементами их матрицы передачи и зависимостей сопротивлений их двухполюсников от частоты, оптимальных по критерию обеспечения заданных форм частотных характеристик. Заключение: сравнительный анализ теоретических результатов (АЧХ- и ФЧХ-усилителей), полученных путем математического моделирования в системе MathCad, и экспериментальных результатов, полученных путем схемотехнического моделирования в системах OrCad и MicroCap, показывает их удовлетворительное совпадение.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Описание цифровых систем различными схемами построения
Аннотация
В статье рассматриваются способы описания цифровых систем различными схемами, приводится сравнительная характеристика этих схем, указываются достоинства и недостатки разных схем. Описанные в статье четыре схемы построения цифровых систем являются эквивалентными, т. к. при одном и том же входном сигнале выходной сигнал для всех схем будет одинаковым, хотя внутри этих схем будут циркулировать разные сигналы. При выборе между прямой и канонической схемами предпочтение следует отдать канонической, так как в ней требуется в 2 раза меньше регистров памяти. Для построения адаптивных цифровых систем предпочтение следует отдавать схемам в пространстве состояний, т. к. в них проще осуществляется регулировка параметров цифровой системы. При выборе между последовательной и параллельной схемами предпочтение следует отдавать параллельной схеме, если коэффициенты в ней являются действительными. При комплексных коэффициентах реализация параллельной схемы усложняется, поэтому в этом случае следует выбирать последовательную схему в пространстве состояний, в ней все коэффициенты действительные.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Влияние быстрых релеевских замираний и частотного рассогласования частот субканалов приема и передачи на характеристики OFDM-сигналов
Аннотация
В данной работе рассматривается негативный одновременный эффект быстрых релеевских замираний в канале и взаимных частотных сдвигов поднесущих между передающей и приемной сторонами канала, вызывающих нарушение ортогональности между сигналами отдельных подканалов системы OFDM. Нарушение ортогональности проявляется в возникновении на приемной стороне канала взаимного интерференционного сигнала в каждом подканале OFDM. В статье оценивается совместное влияние быстрых замираний и частотных сдвигов на величину переходной помехи между подканалами, а также достаточно подробно исследовано проявление переходных помех между отдельными субканалами, вызываемых нарушениями ортогональности каждым из двух приведенных факторов по отдельности. В данной работе рассмотрено одновременное воздействие обоих факторов и их влияние на величину межканальной переходной помехи.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Исследование цифрового диаграммообразования для оптимального помехо- и шумоподавления в антенных решетках различной формы с направленными излучателями
Аннотация
В статье исследуется цифровое диаграммообразование по азимуту и углу места, что способствует более точному формированию нулей и максимума. Рассматриваются статистически оптимальный алгоритм минимума дисперсии, алгоритм обращения корреляционной матрицы с применением регуляризации, а также управления нулями на выходе цилиндрической, полусферической и планарной решеток. Проведена оценка отношения мощности полезного сигнала к результирующей мощности активной помехи и шума и вероятности битовой ошибки на выходе цифровых антенных решеток в зависимости от коэффициента направленного действия антенных элементов, числа выборок усреднения. Установлено, что полусферная антенная решетка позволяет значительно повысить надежность передачи в сравнении с рассматриваемыми, что снизит вычислительную нагрузку без привлечения усложненных алгоритмов диаграммообразования.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Способы частотно-поляризационного разделения сигналов в зеркальных антеннах систем спутниковой связи
Аннотация
Сформулированы и проанализированы показатели эффективности антенно-волноводного тракта многодиапазонной зеркальной антенны, в виде частных коэффициентов комплексной амплитуды входного сигнала, векторов поляризационного сигнала и шумов во входном сигнале в каждом из совмещаемых диапазонов. Рассмотрены примеры реализации антенно-волноводного тракта многодиапазонных антенн на основе различных компоновок. Сделаны выводы о достоинствах и недостатках представленных способов.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)