2016, т. 7(21), № 1
ЕНЕРГЕТИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ Т-ПОДІБНОГО ЗЧЛЕНУВАННЯ ПРЯМОКУТНИХ ХВИЛЕВОДІВ З БАГАТОЕЛЕМЕНТНОЮ ВІБРАТОРНО-ЩІЛИННОЮ СТРУКТУРОЮ ЗВ’ЯЗКУ
С. Л. Бердник, В. О. Катрич, В. І. Кийко, М. В. Нестеренко, Ю. М. Пєнкін
Вивчення особливостей впливу імпедансних включень на електродинамічні характеристики зчленувань прямокутних хвилеводів, що широко використовуються в антеннохвилевідних пристроях, є важливим для практичних застосувань. На основі наближеного аналітичного розв’язку системи рівнянь для струмів узагальненим методом наведених електромагніторушійних сил побудовано математичну модель Е-площинного Т-подібного зчленування прямокутних хвилеводів з трьохелементною вібраторно-щілинною структурою зв’язку. Характерною особливістю моделі є одночасне врахування змінного уздовж осей монополів поверхневого імпедансу й сталого імпедансу, розподіленого на торці бічного напівнескінченного хвилеводу. Проведено багатопараметричні дослідження енергетичних характеристик зчленування в одно-модовому режимі роботи хвилеводів, включаючи випадок покриття торця бічного хвилеводу шаром метаматеріалу. Проаналізовано можливість ефективного використання імпедансних покриттів як керуючих елементів розподілу потужності між вихідними плечами хвилевідного зчленування.
РЕЗОНАНСИ ВІДБИТТЯ У ПРЯМОКУТНІЙ ХВИЛЕВОДНІЙ СЕКЦІЇ З ПАРОЮ ЗУСТРІЧНИХ ПРЯМОКУТНИХ ШТИРІВ
Л. П. Мосьпан, C. A. Приколотін, А. О. Кириленко
Навмисне і контрольоване внесення полюсів запирання в частотну характеристику частотно-селективного пристрою є одним з найбільш затребуваних прийомів, які є використовуваними для проектування сучасних фільтрів зі складною робочої характеристикою. Вдала реалізація такого підходу можлива при використанні прямокутних хвилевідних секцій із металевими вставками. У роботі досліджено характеристики розсіяння секцій прямокутного хвилеводу з парою зустрічних прямокутних штирів як хвилевідного вузла з обертальною симетрією. Проведено їхній порівнювальний аналіз з характеристиками секції з парою співнапрямлених штирів – вузла з поворотною симетрією. Задля інтерпретації резонансних явищ застосовано спектральну теорію відкритих хвилевід-них резонаторів. В її межах резонанси відбиття, які формують такі секції, є відгуками на збудження власних коливань комплексної частоти. Показано, що спектральна теорія дозволяє на порядок точніше (у порівнянні із загальноприйнятим модовим аналізом) оцінити основні параметри резонансу відбиття – його частоту та добротність. Отримані результати роблять попередній синтез частотно-селективних пристроїв на основі таких секцій фізично прозорим і більш точним.
РАДІОЛОКАЦІЙНЕ ВИМІРЮВАННЯ КУТІВ МІСЦЯ МАЛОВИСОТНИХ ЦІЛЕЙ НАД МОРЕМ МЕТОДОМ ROOT-MUSIC ЗА УМОВ ЗАВАД ВІД СИГНАЛІВ БАГАТОПРОМЕНЕВОГО ПОШИРЕННЯ І ТЕПЛОВИХ ШУМІВ ПЕЛЕНГАТОРА
Ю. О. Педенко
Роботу присвячено проблемі підвищення точності радіолокаційного вимірювання кутів місця маловисотних цілей над морем при використанні методу root-MUSIC, який розглядається фахівцями як один із засобів вирішення даної проблеми. На відміну від попередніх робіт, в яких враховується вплив завад, створюваних тільки багатопроменевим поширенням радіохвиль, у цьому дослідженні завади ускладнюються за рахунок додавання теплових шумів пеленгатора. Це дозволяє оцінити можливості методу і дати рекомендації щодо його застосування в умовах, наближених до реальних. Дослідження проводилося шляхом комп’ютерного моделювання. Воно охопило різні ступені хвилювання моря, за яких відтворювалися умови від дзеркального до сильного дифузного відбиття. При моделюванні використовувався широкий діапазон відношень сигнал/шум. Основна увага приділялася дослідженню впливу на похибки вимірювань апріорних параметрів методу: розмірності підпростору сигналів і порядку кореляційної матриці сигналів, прийнятих багатоелементною антенною решіткою. Розроблено рекомендації щодо їх вибору, які дозволяють мінімізувати похибки вимірювання кутів місця за різних умов. Результати дослідження розширюють уявлення про шляхи вдосконалення методів вимірювання кутів місця маловисотних цілей над морем.
ДОСЛІДЖЕННЯ ПІДСТИЛАЮЧОЇ ПОВЕРХНІ ЗА ДОПОМОГОЮ ВИПРОМІНЮВАННЯ ГЛОБАЛЬНОЇ НАВІГАЦІЙНОЇ СУПУТНИКОВОЇ СИСТЕМИ
В. І. Луценко, Д. О. Попов, І. В. Луценко
Дослідження особливостей розсіювання сигналів на поверхні суші може використовуватися для вивчення фізики процесів розсіювання, а також при створенні методів компенсації багатопроменевості для зменшення помилок позиціонування глобальних навігаційних супутникових систем. Показано можливість виявлення областей віддзеркалення на підстилаючій поверхні та оцінки їх параметрів за допомогою випромінювань глобальних навігаційних супутникових систем. Проаналізовано поведінку рівнів сигналів для різних супутників за умов міської забудови. Розглянуто вплив характеристик областей віддзеркалення на спектри прийнятих випромінювань; запропоновано методику визначення їхнього місця розташування.
ВИПРОМІНЮЮЧА СИСТЕМА НА ОСНОВІ ХОЛОДНОЇ ПЛАЗМИ
В. В. Овсяніков
Розглянуто актуальну проблему дослідження основних властивостей і пошуку методів вдосконалення плазмової решітки випромінювачів, яка є аналогом антенної решітки з металевих або діелектричних антен. Інтерес фахівців до випромінювачів на основі холодної плазми обумовлений перспективою створення ефективних багатопроменевих скануючих селективних плазмових реконфігурованих систем, або плазмових решіток випромінювачів (ПРВ). Статтю присвячено дослідженню основних електродинамічних параметрів ПРВ у НВЧ-діапазоні, що характеризують її як навантаження для генератора (приймача) електромагнітного (ЕМ) сигналу та як випромінювач ЕМ енергії з погляду її діаграми направленості (ДН) і основних параметрів випромінювання. При скануванні променя ДН досліджуються спотворення імпедансів випромінювачів ПРВ і деформація ДН. Аналогічні дослідження для порівняння виконані для такої ж конструкції і конфігурації антенної решітки з металевих антен. Дослідження були виконані шляхом моделювання ПРВ і розрахунків їх параметрів у програмному середовищі FEKO методом інтегрального рівняння і методом моментів для лінійної ПРВ з чотирьох випромінювачів у вигляді петльових діелектричних трубок, наповнених холодної плазмою при зниженому тиску. Отримані результати можуть бути використані для розрахунків і проектування плазмових решіток випромінювачів.
ПЛАЗМОВО-ПУЧКОВИЙ СУПЕРГЕТЕРОДИННИЙ ЛАЗЕР НА ВІЛЬНИХ ЕЛЕКТРОНАХ З Н-УБІТРОННОЮ НАКАЧКОЮ З НЕОСЬОВОЮ ІНЖЕКЦІЄЮ ЕЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
О. В. Лисенко, Г. А. Олексієнко
Побудовано кубічно-нелінійну теорію плазмово-пучкового супергетеродинного лазера на вільних електронах (ППСЛВЕ) з Н-убітронною накачкою з неосьовою інжекцією електронного пучка, в якому реалізується параметрично-резонансна взаємодія хвилі просторового заряду з циклотронною хвилею. Визначено рівні насичення хвилі сигналу. З’ясовано, що найбільший рівень насичення серед усіх можливих режимів роботи ППСЛВЕ з Н-убітронною накачкою реалізується для приладу, який використовує повільну циклотронну хвилю. Знайдено кут влітання пучка, при якому коефіцієнт підсилення електромагнітного сигналу є максимальним. Продемонстровано, що ППСЛВЕ, які використовують повільні циклотронні хвилі, здатні створювати потужне когерентне електромагнітне випромінювання у міліметровому діапазоні довжин хвиль.
РЕЖИМИ РОБОТИ ЛАВИННО-ГЕНЕРАТОРНИХ ДІОДІВ МІКРОХВИЛЬОВОГО ДІАПАЗОНУ
П. П. Максимов
Побудова потужних джерел електромагнітних коливань мікрохвильового діапазону є актуальним завданням для створення сучасних напівпровідникових пристроїв. У цій роботі теоретично обґрунтовано створення потужних джерел електромагнітних коливань на основі зворотнозміщених різких p–n-переходів лавинно-генераторних діодів (ЛГД) із зовнішнім сигналом. Виконано класифікацію режимів ЛГД. Вибір режиму генерації коливань задається параметрами ЛГД і вхідного сигналу. Показано, що в ЛГД генеруються когерентні, багаточастотні і широкосмугові коливання. Наведено енергетичні і спектральні характеристики коливань ЛГД. Результати дослідження представляють інтерес для розробників потужних діодних генераторів з необхідними діапазонними, енергетичними і спектральними характеристиками.
ТРИКАНАЛЬНІ ФАЗОМЕТРИ НА ОСНОВІ АМПЛІФАЗОМЕТРІВ AD8302 І ПРОГРАМОВАНИХ ЛОГІЧНИХ МАТРИЦЬ ДЛЯ ГЕТЕРОДИННОГО ІНТЕРФЕРОМЕТРА МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ
А. В. Варавін, Г. П. Єрмак, О. С. Васильєв, О. В. Фатєєв, Н. В. Варавін, Ф. Жачек, Я. Заяц
У роботі наведено результати розробки і дослідження двох типів фазометрів для двохвильового гетеродинного «однозначного» інтерферометра, що призначений для вимірювання густини плазми в установці токамак COMPASS. Актуальність розробки таких пристроїв викликана необхідністю створення фазометрів з можливістю вимірювання швидких змін фази кожної зондуючої хвилі і різниці їх фаз. Плазма зондується двома мікрохвильовими сигналами з різною довжиною хвилі, що розповсюджуються вздовж ідентичних шляхів назустріч один одному. Кожен досліджуваний сигнал набуває різний зсув фази φ1 і φ2, а «однозначний» інтерферометр визначає різницю (φ1 - φ2). Вимірювання фази здійснюється з допомогою триканальних фазометрів: фазометра, заснованого на парах ампліфазометрів AD8302, і фазометра, виконаного на програмованих логічних матрицях. Запропоновані схемні розв’язання й алгоритми обробки сигналів дозволяють проводити вимірювання фази в межах 0…360° в реальному масштабі часу.
ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИЙ ОСЦИЛЯТОР ПІД ВПЛИВОМ ТЕЛЕГРАФНОГО НЕЗБАЛАНСОВАНОГО ЧАСТОТНОГО ШУМУ
З. О. Майзеліс
За наявності в осцилюючій системі шумів для їх детектування і встановлення природи дуже важливим є розділення різних типів шумів. Для визначення характеристик частотного шуму необхідно досліджувати статистичні характеристики не дійсної координати та її похідної, а комплексної координати осцилятора. Саме її моменти не залежать від амплітудних шумів, які часто можуть переважати в системі. Збільшений останнім часом інтерес до частотних шумів пов’язаний з тим, що вони визначають втрату когерентності коливань у багатьох системах – від пристроїв, що базуються на джозефсонівських контактах, до наномеханічних осциляторів. Знання статистичних характеристик частотних шумів, неминуче присутніх у пристроях зчитування інформації у квантових комп’ютерах, дозволить коректно обробляти отримувану в них інформацію. У роботі досліджено вплив телеграфного незбалансованого шуму частоти на властивості електромеханічного осцилятора. Показано, що частотні залежності старших кумулянтів координати за однакових значень коефіцієнта загасання містять особливості, які дозволяють відокремити ефекти, пов’язані з наявністю частотного шуму. Результати дослідження можуть бути використані в теорії наномеханічних осциляторів, для обробки даних, що отримуються радіотехнічними пристроями та пристроями, які базуються на джозефсонівських контактах, у квантових комп’ютерах, для оцінки точності роботи атомного годинника.
РЕКОНСТРУКЦІЯ ЗОБРАЖЕНЬ З ВЕЛИКОЮ НЕОДНОРІДНОЮ ДИСКРЕТНІСТЮ
С. І. Мельник, С. С. Мельник
Останнім часом поширюється спектр задач, пов’язаних з дослідженням структур, елементи зображення яких виявляються за межею роздільної здатності датчиків матричного типу. У зв’язку з цим актуальною є задача їх реконструкції за рахунок застосування алгоритмічних і інформаційних методів обробки зображень. Розглянуто проблеми, які виникають при спостереженні об’єктів, розміри яких не перевищують декількох пікселів матриці датчиків-реєстраторів. Показано, що рух об’єкта щодо матриці і використання декількох послідовних кадрів дозволяє істотно поліпшити точність відтворення форми і справжніх розмірів об’єкта. При цьому вимірювальна інформація може бути подана як інтеграли за траєкторіями на тривимірній сітці просторово-часових пікселів. Запропоновано алгоритм реконструкції функції неоднорідності таких пікселів за рахунок використання керованого руху тестового об’єкта та методів комп’ютерної томографії. Показано можливість визначення відносної швидкості руху об’єкта в кожному з кадрів «сліпим» методом. Розроблено алгоритм реконструкції зображень з великою неоднорідною дискретністю, як при довільному, так і при їх керованому відносному русі.
ДЖИТЕР СИНХРОНІЗАЦІЇ СТРОБОСКОПІЧНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА
В. П. Рубан
У підповерхневій радіолокації стає актуальною оцінка часової нестабільності – джитера приймача у зв’язку з тим, що це явище впливає на точність реєстрації та відтворення форми прийнятого сигналу та, відповідно, на ефективність застосування алгоритмів цифрової обробки сигналів. Існуючий метод оцінки джитера приймача георадара за амплітудними помилками перетвореного сигналу не універсальний та потребує уточнень для перетворювачів з неповним зарядом накопичувального конденсатора. У цій роботі виконано моделювання стробоскопічного перетворення з часовою нестабільністю вибірки для випадків повного заряду, коли метод оцінки дає коректні результати, та неповного заряду накопичувального конденсатора; проаналізовані співвідношення форми ймовірнісного розподілення джитера та амплітудних помилок стробоскопічного перетворення, а також рівнів джитера, заданих спочатку при моделюванні та розрахованих (відтворених) відомим методом. За результатами моделювання визначені межі застосування даного методу. Показано, що пряме застосування методу оцінки джитера, вірне для перетворення з повним зарядом, дає неправильні оцінки для стробоскопічного перетворення з неповним зарядом накопичувального конденсатора. У зв’язку з цим запропоновано процедуру відновлення амплітуди сигналу, яка дозволяє отримати коректну оцінку джитера синхронізації приймачів георадарів, що працюють в режимі неповного заряду накопичувального конденсатора.