Архив статей журнала
В статье проведен обзор 50 докладов, связанных с развитием электронной и радиоэлектронной промышленности, которые обсуждались на 33-й Международной конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Конференция состоялась в сентябре 2023 г. в городе Севастополь. В обзор включены доклады по научным направлениям журнала, представленные учеными университетов, НИИ и предприятий трех стран: Беларуси, Вьетнама и России. Анализируется исследования, связанные с обеспечением технологического прорыва в радиоэлектронной промышленности, развитие современных инфокоммуникационных технологий в гражданской, военной и космической отраслях.
В статье рассмотрены проблемы загрязнения окружающей среды и требования к приборам и системам измерения запыленности. Показано, что среди проблем защиты окружающей среды наиболее актуальной является охрана воздушного бассейна. Пыль относится к одному из самых распространенных видов промышленных отходов. На здоровье людей влияет не только вид пыли, размер частиц и минералогический состав, но и продолжительность ее воздействия. Поэтому от приборов и систем для контроля атмосферных загрязнений требуется высокая чувствительность. Проблема загрязнения окружающей среды может быть решена только с помощью автоматических, непрерывно действующих анализаторов. Целесообразно разрабатывать и внедрять портативные пороговые сигнализаторы, обладающие значительно меньшей стоимостью, чем стоимость автоматических средств контроля и измерения. В статье приводится описание принципа работы оптоэлектронного устройства контроля степени запыленности в помещениях джиннирования хлопка, которое позволяет одновременно измерять показатель ослабления (экстинкции) и рассеяния света одной и той же проходящей массы аэрозоля. Выполнен расчет удельных коэффициентов поглощения и рассеивания в цехах джиннирования хлопкоочистительных заводов. Приведены экспериментальные кривые отношения коэффициентов поглощения и ослабления в зависимости от пребывания аэрозоли в оптоэлектронном устройстве. Показаны способы снижения погрешности измерения.
Проблема определения размеров, занимаемых радиолокационным изображением (РЛИ) пространственно-распределенной цели (ПРЦ) на двумерной растровой картинке наблюдаемого участка земной (водной) поверхности, формируемой космическим радиолокатором с синтезированной апертурой, актуальна в самых различных задачах космического мониторинга. В данной работе названная проблема решается применительно к определению размеров РЛИ надводных кораблей на фоне отражений от морской поверхности. В качестве моделей РЛИ используются как феноменологические, так и реальные, основанные на базе SSDD. Принятие решения о размерах НК производится как классическими (параметрическими и непараметрическими) алгоритмами, так и алгоритмами, основанными на машинном обучении с использованием искусственных нейронных сетей. Приведены результаты сравнительного анализа названных алгоритмов.
Проблема синтеза и анализа алгоритмов обработки радиолокационных изображений пространственно-распределенных целей, полученных средствами космического мониторинга, была и остается одной из наиболее значимых как с теоретических, так и практических позиций для обеспечения безопасности мореплавания, контроля за незаконной добычей рыбы, мониторинга и управления кризисными ситуациями, такими как естественные бедствия, миграционные потоки и другие. Одним из наиболее распространенных приложений названной проблемы является распознавание надводных кораблей, которому и посвящен данный обзор, выполненный по иностранным источникам. В связи с этим предлагаемый обзор, содержащий достаточно подробный анализ современных методов решения названной задачи, предложенных широким кругом авторов в последние десятилетия, будет полезен создателям и исследователям средств космического наблюдения за состоянием морской поверхности.
Благодаря развитию радиоэлектроники, вычислительной техники, в радиолокационной метеорологии сформировалось направление, связанное с разработкой методов и средств дистанционного измерения вертикального профиля ветра в атмосфере путем определения доплеровского смещения частоты отраженного сигнала от метеорологических неоднородностей. В статье дается краткий обзор применения радиолокаторов параметров ветра (профайлеров), которые работают в дециметровом диапазоне длин волн (400-1700 МГц), поскольку именно в этом диапазоне наиболее полно определяются параметры ветра в условиях абсолютно ясного неба. Рассматривается распространение профайлеров по странам и континентам, приводятся их основные технические характеристики, а также описывается современное состояние в Российской Федерации.
Особенностью ультракоротких волн является тот факт, что на их распространение оказывают влияние погодные условия. Метеорологические неоднородности атмосферы вызывают искривление (рефракцию) траектории луча УКВ. Измерения метеопараметров на h1 = 2 и h2 = 10 м проводились с использованием атмосферно-почвенного измерительного комплекса, установленного в прибрежной зоне Больших Еравнинских озер Республики Бурятия на Лесостепном мерзлотно-экологическом стационаре «Еравнинский». Установлено, что в нижнем десятиметровом слое тропосферы наблюдается сильная суточная изменчивость градиента рефракции и разброс значений градиента рефракции составляет от -0,820 до +0,307 N-единиц. Обнаружено, что в летнее время в данной местности наблюдаются метеорологические условия, благоприятствующие появлению сверхрефракции.
Рассматривается метод расчета электромагнитного поля, излучаемого апертурной антенной вблизи отражающей границы. Для анализа используется модель элемента Гюйгенса. Электромагнитное поле рассчитывается с использованием тензорных функций Грина, учитывающих неоднородную структуру среды под границей. В качестве источника рассматриваются электрический и магнитный токи. Стандартные программы электромагнитного моделирования, использующие численные методы решения, требуют определения компонентов поля во всей области выделенного бокса проектирования. Предложенный подход позволяет рассчитывать распределение амплитуды и фазы всех компонентов поля только в желаемой области. Параметры слоистой среды под отражающей границей учитываются в записи характеристических частей функций Грина, чем обеспечивается многократный выигрыш вычислительных ресурсов. Приведены картины электромагнитного поля, рассчитанные предложенным методом и в программе ANSYS HFSS. Показано, что использование объемной сетки дискретизации среды в программе ANSYS HFSS приводит к фантомным дефектам структуры поля, проявлению его асимметричности даже при симметричном положении источников. Приведены картины поля как для элемента Гюйгенса, так и открытого конца прямоугольного волновода для разных видов отражающей границы. Отмечена монотонность и физическая правдоподобность полученных решений. Рассмотрено изменение коэффициента отражения от границы с учетом кривизны фазового фронта излучателя в ближней зоне. Предложенная модель может быть применена для разработки отечественных программных средств электромагнитного моделирования.
В радиофотонных системах передачи СВЧ-сигналов, как и в любых радиоэлектронных системах, шумовые характеристики определяют потенциальные возможности по точности и дальности действия. Предложено в качестве меры отличия шумовых характеристик оптоэлектронных преобразователей СВЧ-сигналов от идеала использовать коэффициенты шума элементов, входящих в их состав. На примере оптоэлектронного (ОЭ) СВЧ-генератора показано действие такого критерия. Опираясь на результаты исследования шумовых параметров ОЭ СВЧ-генератора, получены количественные характеристики преобразования источников шумов элементов, входящих в состав ОЭ генератора, во флуктуации фазы и амплитуды выходного СВЧ-колебания. Выполнен анализ взаимодействия шумов элементов ОЭ генератора с СВЧ гармоническим колебанием. Разработана методика измерения характеристик преобразования шумов с использованием коэффициента шума. Приведены результаты измерения шумовых характеристик взаимодействия гармонического колебания с аддитивным и мультипликативным шумом оптоэлектронных компонентов. По значениям коэффициента шума оцениваются возможности уменьшения уровней шумов преобразователей СВЧ-сигналов и даются рекомендации по уменьшению влияния шумов.
Представлены результаты разработки и исследования детектора электромагнитного излучения 2-мм диапазона длин волн на основе последовательной пары диодов с барьером Шоттки (ДБШ). Описана реализованная волноводно-микрополосковая конструкция детектора и принцип действия. Рассмотрен линейный расчет характеристик детектора и модель нелинейного элемента на основе эквивалентных параметров ДБШ в рабочем режиме. Показаны методики измерения характеристик детектора. Приведены экспериментальные результаты чувствительности по напряжению, чувствительности по току, возвратных потерь входа детектора. Исследована зависимость падения напряжения на последовательной паре ДБШ от мощности КВЧ-сигнала. Также исследованы зависимости чувствительности по напряжению и КСВн-входа детектора от величины тока смещения. Рассмотрено влияние эквивалентных параметров нелинейного элемента на чувствительность по напряжению и КСВн входа детектора.
В статье исследуется эффективность модулярного кодирования для передачи информационного сообщения в условиях низкого отношения энергии бита к шуму. Анализ проводился в рамках проекта по совершенствованию действующей системы ГЛОНАСС и включал в себя сравнение с усеченным кодом Хэмминга (85,77). В ходе анализа были рассчитаны минимальные арифметические операции, необходимые для кодирования обоих кодов, и оценена помехоустойчивость модульного кодирования. При сравнении требуемых для кодирования арифметических операций модулярный код имеет преимущество только в тех случаях, когда числовая информация сопоставима с основаниями системы. Кроме того, его помехоустойчивость уступает коду Хэмминга при передаче того же количества информационных битов. Однако при уменьшении оснований системы модульный код все же будет иметь большее преимущество. Также следует отметить, что система обладает такими свойствами, как возможность параллельной обработки закодированной информации и гибкие методы декодирования информации.
Статья посвящена проблеме определения ракурса надводного корабля по его радиолокационному изображению, полученному в радиолокаторах с синтезированной апертурой. К основным методам решения названной задачи относятся классический байесов метод многоальтернативной проверки гипотез и его модификации и/или метод классификации надводных кораблей, расположенных под различными ракурсами, с помощью искусственных нейронных сетей (ИНС). В работе показано, что для достижения высокой эффективности распознания ракурсов при использовании ИНС необходимо обладать значительными вычислительными ресурсами, а также иметь доступ к большой, репрезентативной и масштабной обучающей выборке. При наличии достаточных вычислительных и временных ресурсов ИНС демонстрирует высокие результаты в разнообразных условиях наблюдения, однако стоит отметить, что для их эффективного обучения требуется значительное количество процессорного времени, составляющее несколько часов. В то же время классические методы способны проводить вычисления за доли секунды, даже на сравнительно маломощных устройствах. Также стоит учесть, что с увеличением числа распознаваемых классов ИНС могут потреблять до десятков гигабайт оперативной памяти, что ограничивает доступность этого метода в задаче распознавания ракурсов пространственно-распределенных целей.
В работе проводится обзор текущего состояния области разработки широкополосных рупорных антенн. Основными конструктивными особенностями большинства антенн такого типа является наличие двух согласующих ребер, встроенных в апертуру после некоторого прямого участка. Во многих работах преобладают различные формы рупоров, стандартными для самого популярного диапазона рабочих частот 1-18 ГГц являются пирамидальный и рупор с периодичными боковыми стенками. Коаксиально-волноводный переход (КВП) имеет множество конструкций и является очень важным элементов всех конструкций антенн. Стандартная конструкция КВП и резонансной камеры - это прямоугольная полость, внутрь которой вставляются два согласующих ребра, образуя Н-образный волновод, данная конструкция не является популярной, так как не обладает широкой полосой рабочих частот, а также отрицательно влияет на вид диаграммы направленности. Внутри рупора, часто в промежутке между согласующими ребрами, на их концах, можно увидеть разнообразные линзы, которые улучшают вид диаграмм направленности в высокочастотном диапазоне. Выявлена зависимость, связанная с тем, что нестандартные структуры (со встроенными внутрь согласующими элементами) резонансной камеры обычно имеют более широкую полосу рабочих частот, при этом, как было выяснено, также на нее сильно влияет, но в меньшей степени, конструкция согласующих ребер и конструкция самого рупора.