Preview

Вопросы радиоэлектроники

Расширенный поиск
№ 4 (2019)
Скачать выпуск PDF

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ

6-10 97
Аннотация

В работе рассмотрена задача имитации эхосигналов двухпозиционных радиолокационных систем (РЛС). В качестве решения предлагается матричный имитатор, составленный из излучателей когерентных сигналов. При этом для обеспечения независимости имитации для каждой из антенн РЛС предложено ввести дополнительные излучатели, корректирующие имитируемые эхосигналы в точках приема. Коррекция осуществляется на основе принципа фазовой компенсации сигналов излучателей, равноудаленных от конкретной точки приема. Получена конфигурация из минимально возможного количества излучающих точек, обладающая потенциалом для независимого управления положением кажущегося центра излучения (КЦИ). Показано, что условие компенсации сигналов группы излучателей в точке приема не является достаточным для независимого управления положением КЦИ. Сформулированы достаточные условия независимости. Полученные теоретические результаты подтверждены результатами численного моделирования.

 

11-15 82
Аннотация

При имитации эхосигналов от поверхности Земли в качестве исходной информации используют дискретное распределение ее отражающих свойств, что неизбежно приводит к появлению погрешностей установки параметров имитируемого сигнала. Поэтому возникает проблема выбора оптимального соотношения между интенсивностью ошибок и частотой взятия отсчетов, которая, в свою очередь, влияет на скорость последующих вычислений эхосигнала по дискретной модели поверхности. Для решения этой проблемы получены соотношения, связывающие статистические характеристики погрешностей в задании мощности эхосигналов с шагом дискретизации карты поверхности. При этом использовались два подхода. В первом случае были получены зависимости между ошибками задания среднего значения, а также дисперсией удельной эффективной поверхности рассеяния и периодом дискретизации. Во втором случае были получены усредненные значения ошибок после интерполяции дискретизированных значений. Также показано, как на основании соотношений, полученных для интервала дискретизации, вычислить значения ошибок для сектора углов 0–2π.

16-21 89
Аннотация

Развиты подходы к синтезу двухточечной геометрической модели, излучающей коррелированные сигналы и формирующей угловые шумы с заданными спектрально-корреляционными свойствами, на основе ее эквивалентности трехточечной модели, излучающей некоррелированные сигналы. Получены аналитические соотношения, которые позволяют определить спектрально-корреляционные характеристики сигналов, подводимых к излучателям двухточечной частично когерентной модели. Основой для синтеза двухточечной модели, излучающей коррелированные сигналы, является трехточечная модель, излучающая некоррелированные сигналы. Рассмотренные модели могут замещать одномерный объект, обладающий свойством разделимости пространственной и временной переменных в функциях, которые определяют распределение по объекту плотности авто- и взаимной корреляции квадратурных компонент эхосигнала. В этом случае все точки замещаемого объекта отражают эхосигналы с одинаковыми спектрально-корреляционными свойствами. Теоретические результаты подтверждены цифровым моделированием. Полученные плотности распределения вероятности угловых шумов и их корреляционные функции совпадают для двух рассмотренных моделей.

22-26 95
Аннотация

Рассмотрена задача синтеза малоточечной модели рельефа подстилающей поверхности. Модель может быть использована для проведения полунатурного имитационного моделирования при работе радиолокационной станции в режиме маловысотного полета. Предложен способ задания рельефа в виде кусочно-ломаной аппроксимации. Приведен алгоритм, позволяющий в реальном времени по заданному рельефу рассчитать для каждого из элементов разрешения по дальности его угловое положение и угловые размеры. Эти параметры определяют, соответственно, математическое ожидание и ширину плотности распределения вероятности угловых шумов. Возможность работы в реальном времени обеспечивается использованием при задании рельефа прямых в сферической системе координат. Приведены рекомендации по выбору геометрической модели из семейства ранее обоснованных. Синтезированные модели обеспечивают заданную форму корреляционных функций угловых шумов и адекватно замещают отражения от распределенных объектов. Геометрические модели могут быть использованы как основа матричных имитаторов отраженных электромагнитных волн.

27-31 65
Аннотация

На примере двухточечной геометрической модели, к точкам которой подводятся коррелированные нормальные случайные процессы с заданными спектральными свойствами, рассмотрено влияние неточности задания параметров сигналов, излучаемых матричным имитатором, на ошибки моделирования угловых шумов. Ошибки моделирования оценивались как отклонения параметров плотности распределения вероятности углового шума от заданных значений. Получены соотношения, позволяющие оценить величину ошибок моделирования, вызванных неточным заданием параметров излучаемых сигналов. Установлено, что следствием ошибок задания уровней сигналов в первую очередь становится отклонение математического ожидания угловых шумов от заданного значения. Неточное задание коэффициента взаимной корреляции излучаемых сигналов приводит к изменению параметра ширины плотности распределения вероятности углового шума, то есть к ошибкам задания углового размера замещаемого объекта. Определены диапазоны углового положения и угловых размеров замещаемых объектов, в пределах которых требования к точности задания параметров сигналов, излучаемых матричным имитатором, минимальны.

32-35 77
Аннотация

Рассматривается задача достоверного моделирования эхосигналов и угловых шумов распределенных объектов с помощью двумерных геометрических моделей со случайными статистически несвязанными сигналами. Получены условия, гарантирующие инвариантность к углу визирования параметров распределения углового шума, формируемого произвольной N-точечной конфигурацией двумерной геометрической модели. В частном случае для модели, к излучателям которой подводятся сигналы с равными мощностями, условия инвариантности сводятся к расположению ее точек на плоскости в виде правильного многоугольника. Полученные результаты могут быть использованы для синтеза математических моделей, применяемых при имитации отражений от распределенных объектов и при создании программно-аппаратных комплексов имитации электромагнитных полей, отраженных от поверхности Земли, атмосферных неоднородностей, поверхности моря и др.

36-41 73
Аннотация

Флуктуации кажущегося центра излучения распределенного объекта возле своего математического ожидания при облучении распределенных объектов зондирующими сигналами радиолокационных станций ученые наблюдают уже многие десятилетия. Известен математический аппарат для описания статистического характера подобных флуктуаций. Эти флуктуации получили название – угловой шум. Однако до сих пор отсутствует аналитическое выражение, связывающее между собой угловые размеры объекта и параметры распределения его угловых шумов. Это выражение необходимо для определения угловых размеров распределенных объектов в задачах имитации отражений от них. В статье обозначенная выше проблема решена двумя способами. При использовании первого способа удается получить однозначную связь между угловыми размерами объекта и параметрами распределения его угловых шумов, но для каждого нового объекта необходимо заново осуществлять вывод этого соотношения, что не всегда возможно. При использовании второго способа применяется вероятность, с которой флуктуирующий кажущийся центр излучения распределенного объекта попадает в границы этого объекта. Это способ лишен указанного недостатка. Представленные результаты подтверждены средствами цифрового моделирования.

42-46 74
Аннотация

В работе рассмотрена задача имитации эхосигналов радиолокационной станции для двухпозиционных систем. Получены соотношения для расчета координат излучателей матричного имитатора в виде системы, удовлетворяющей условиям синфазности сигналов в двух точках приема. Условие синфазности сигналов достигается, когда разность расстояний от излучателей матрицы до точек приема составляет целое число длин волн. На основе полученных соотношений разработан итерационный алгоритм формирования матрицы когерентных излучателей, позволяющий синтезировать матрицы любых размеров. Рассмотрен пример реализации итерационного алгоритма, который показал, что путем подбора значений расстояний от излучателей матрицы до точек приема можно расположить излучатели практически на одной линии. Полученные теоретические результаты подтверждены данными численного моделирования.

АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММЫ

47-52 292
Аннотация

Рассматривается задача распознавания речи человека в виде записанных на диктофон сигналов произнесенных цифр от 1 до 10. Использован метод распознавания спектрограммы звукового сигнала с помощью сверточных нейронных сетей. Реализованы алгоритмы для предварительной обработки входных данных – изображений спектрограмм, а также алгоритмы для обучения сети и распознавания произнесенных слов. Оценено качество распознавания для разного количества сверточных слоев. Исходя из этого, выбрано их число, предложена структура нейронной сети. Произведено сравнение качества распознавания в случаях, когда входными данными для сети являются спектрограмма звукового сигнала или выделенные из нее первые две форманты. Тестирование алгоритма распознавания произведено на примерах мужского и женского голосов с разной длительностью произношения.

53-59 73
Аннотация

Предложен алгоритм, позволяющий рассчитать коэффициенты степенных полиномов, аппроксимирующих освещенную и теневую поверхности бифокального линзового коллиматора. Алгоритм основан на обеспечении равенства электрических длин лучей, проходящих из точек фокуса через края линзы и ее тело в предположении, что в раскрыве линзового коллиматора образуется плоский фазовый фронт, наклоненный на заданный угол относительно главной оптической оси. Для каждого из лучей записано выражение, определяющее его электрическую длину. Электрическая длина луча зависит от координат точек освещенной и теневой поверхностей линзы, в которых происходит его преломление. Аналитическое решение полученного уравнения затруднено, поэтому точные значения координат целесообразно определять численными методами. Предложено последовательно находить по три точки, лежащие на теневой и освещенной поверхности. По полученным координатам точек составляются системы уравнений, решением которых являются коэффициенты степенных полиномов, аппроксимирующие освещенную и теневую поверхности линзового коллиматора. Такой алгоритм не накладывает ограничений на величину относительной диэлектрической проницаемости материала, из которого выполняется линза.

ТЕХНИКА СВЧ

60-64 85
Аннотация

В работе приведены результаты эскизного проектирования двухдиапазонной дипольной антенны с возможностью перестройки верхней рабочей частоты за счет введения индуктивного элемента между высокочастотным и низкочастотным диполями. Приведены зависимости верхней частоты и ширины полосы согласования по уровню –10 дБ от значения индуктивности. Величина управляющей индуктивности находится в пределах сотен наногенри, что допускает ее пленочное исполнение и интеграцию с топологией излучателя. Кроме того, возможно применение серийно выпускаемых сосредоточенных индуктивных элементов. Приведены аппроксимации важных для проектирования зависимостей полиномами степеней не выше второй. Показана квазилинейная зависимость ширины полосы согласования по уровню –10 дБ от верхней частоты, что может быть использовано на этапе натурных испытаний излучателя при его отработке на подложках из материала ФАФ-4Д.

65-70 123
Аннотация

Представлены результаты анализа печатной восьмилучевой антенной решетки с рабочей частотой 2,2 ГГц. Диаграммообразующие устройства, выполненные на основе матриц Батлера, широко применяются в современных телекоммуникационных и радиолокационных системах и комплексах. Формируя в пространстве веер независимых диаграмм направленности, такие решетки обеспечивают как сканирование по азимуту и углу места, так и переключение нескольких передатчиков на различные направления. При этом обеспечивается высокий коэффициент полезного действия многолучевой планарной фазированной антенной решетки, а также уменьшаются ее габаритные размеры. Для отработки особенностей реализации восьмивходовой матрицы Батлера была смоделирована восьмилучевая дипольная фазированная антенная решетка. Результаты системного анализа и компьютерного моделирования показали, что возможна печатная реализация антенны с приемлемыми рабочими характеристиками.

71-74 56
Аннотация

В статье вводится понятие критерия качества для неперестраиваемых режекторных фильтров, и на его основе выполняется сравнение фильтров, имеющих различное конструктивное исполнение. Критерий качества учитывает электрические характеристики фильтра и его габариты, в том числе объем, центральную частоту полосы режекции, уровень суммарных потерь в полосах пропускания, ширину полосы режекции по уровню суммарных потерь, ширину полосы режекции по уровню затухания. Таким образом, он позволяет сравнивать качество проектирования и изготовления пассивных режекторных фильтров различных типов. Приведено аналитическое выражение для определения значения показателя качества, и выполнены расчеты для нескольких вариантов исполнения двух- и трехрезонаторных фильтров. Предложенная методика позволяет оценивать и оптимизировать систему взаимосвязанных параметров фильтров произвольной физической структуры.

75-80 90
Аннотация

В настоящее время в телекоммуникационных и радиоэлектронных системах широко используются беспроводные технологии передачи информации по радиоканалу. В связи с этим актуальной задачей является обеспечение электромагнитной совместимости большого числа одновременно работающих радиосредств с помощью высокоселективных полосовых фильтров. В настоящей работе представлены схемотехнические решения для микрополосковых фильтров с использованием неполного включения нагрузок и элементов связи. Такое построение позволяет получить в ближней зоне полосы заграждения дополнительные полюсы затухания, частоты которых определяются коэффициентом включения нагрузок. Для повышения селективных свойств в середину микрополосковой линии связи предложено включить конденсатор. Это позволило при неизменных габаритных размерах повысить порядок фильтра. Приведены частотные характеристики высокоизбирательного квазиэллиптического фильтра.

81-83 70
Аннотация

Рассматриваются вопросы реализации перестраиваемых режекторных резонаторов и фильтров, изготовленных на несимметричной полосковой линии с дефектным основанием. Перестройку режекторных резонаторов и фильтров предлагается осуществлять с помощью варакторов и триммеров. Приводятся экспериментальные и расчетные данные об электрических характеристиках режекторных резонаторов и фильтров в диапазоне перестройки. По результатам сравнения экспериментальных и расчетных перестроечных амплитудно-частотных характеристик режекторных резонаторов и фильтров отмечено, что полоса режекции у двух- и трехрезонаторных фильтров на основе несимметричной полосковой линии с дефектным основанием изменяется в диапазоне перестройки достаточно сильно. Изложенные материалы позволяют выполнить предварительную оценку перестроечных свойств относительно нового класса недорогих частотных фильтров и резонаторов.

84-89 81
Аннотация

В статье представлены результаты исследования частотных свойств многокаскадного аттенюатора высокого уровня мощности с ослаблением 10 дБ в полосе частот 0–3 ГГц, полученного на диэлектрической подложке из бериллиевой керамики. Для его построения используются микрополосковые фильтры с четвертьволновыми связями и диссипативными потерями, а также дополнительные пленочные резисторы, выполненные в виде шлейфов трапецеидальной формы. Эти шлейфы имеют минимальный размер в области короткого замыкания. Определены особенности проектирования широкополосных СВЧ-аттенюаторов большой мощности, включая условия обеспечения равномерного распределения рассеиваемой СВЧ-мощности и распределения резонансных частот низкодобротных резонаторов. Составлены эквивалентные схемы, позволяющие определить первоначальную структуру аттенюатора и провести оптимизацию его частотных характеристик для любого уровня мощности.

ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

90-95 101
Аннотация

Существующие методы доставки информации до звеньев управления государственных структур дороги, не всегда надежны и оперативны. Поэтому в последние годы активно разрабатываются квантовые криптографические системы (ККС). Однако ККС свойственны проблемы, связанные с достоверностью передачи информации. Вопервых, существующие волоконно-оптические каналы связи (ВОКС) не предназначены для передачи однофотонных сигналов, что приводит к сложностям их криптографической защиты. Во-вторых, недостаточно методически проработан учет энергетических потерь и ошибок при оценке характеристик передачи информации в ВОКС ККС. В статье приводится анализ факторов энергетических потерь в классическом ВОКС и обсуждается аддитивная формула потерь. Рассмотрены ВОКС для передачи квантовой информации с применением интегрально-оптических устройств и аддитивная формула оптических потерь. Показаны особенности потерь в интегрально-оптических устройствах. Рассмотрены особенности ККС передачи информации. В результате представлена модель ВОКС ККС с учетом энергетических потерь, позволяющая теоретически грамотно и наглядно представить прохождение информации через современные квантово-криптографические защищенные телекоммуникации.

ИЗМЕРЕНИЯ

96-99 79
Аннотация

Статья посвящена разработке устройства для измерения относительных диэлектрических проницаемостей газов, находящихся под высоким давлением, в дециметровом диапазоне длин волн. Показано, что перестраиваемый короткозамыкатель при высоких давлениях порядка нескольких мегапаскалей не может содержать узлы механической перестройки длины частотозадающего резонатора. Предложен способ перестройки заполненного измеряемым газом частотозадающего резонатора путем заливки электролита между парами диэлектрических стенок внутри резонатора. Указывается, что при выборе электролита и материалов необходимо следить, чтобы электролит не смачивал диэлектрические стенки при заливке. Проведен оценочный расчет концентрации жидкого электролита и его сопротивления. Изложена методика измерения относительных диэлектрических проницаемостей газов, находящихся под различными давлениями. Приводятся результаты измерений и частотные зависимости относительной диэлектрической проницаемости полярного газа NH3 для давлений 105 Па и 2 МПа при температуре 300 К.

УПРАВЛЕНИЕ, ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА

100-107 74
Аннотация

В условиях ограниченности финансовых ресурсов государства актуальна задача оценки целесообразности и выбора рациональных вариантов совместного применения традиционных и новых видов высокотехнологичной продукции. В статье предложен метод обоснования рациональных вариантов совместного использования традиционных и новых изделий высокотехнологичной продукции, базирующийся на критериях их сравнительной технико-экономической оценки, а именно – на сопоставлении достигаемой эффективности и требуемых стоимостных затрат на выполнение некоторой фиксированной совокупности задач. Представлены диалектические основы метода, в частности, установлено, что закон развития высокотехнологичной продукции полностью соответствует общеизвестному классическому закону «отрицания отрицания». Рассмотрены структура метода, порядок формирования множества парето-оптимальных вариантов совместного использования традиционных и новых изделий, а также алгоритм выбора рационального варианта.

108-114 82
Аннотация

Проведен анализ процесса производственного планирования: описана модель процесса с использованием методологии IDEF0, указаны основные проблемы планирования производства, идентифицированы риски исследуемого процесса. Выполнена оценка рисков двумя методами – экспертного ранжирования по уровню критичности риска и FMEA-анализа. Результаты расчетов коэффициента конкордации Кендалла и критерия Спирмена показали согласованность мнений экспертов и сопоставимость уровня критичности оцениваемых рисков. К наиболее критичным отнесены риски, связанные с ошибками в данных и создаваемом плане, а также с недостоверностью предоставляемых данных. Ключевым способом устранения идентифицированных рисков признана автоматизация исследуемого процесса. После разработки автоматизированной системы планирования и внедрения всех способов устранения или минимизации рисков проведена оценка рисков внесения данных в систему методом HRA.



ISSN 2218-5453 (Print)
ISSN 2686-7680 (Online)