Preview

Вопросы радиоэлектроники

Расширенный поиск
№ 9 (2018)
Скачать выпуск PDF

РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС

6-12 15
Аннотация
Рассмотрена применимость широко используемого в современных радиолокационных измерительных комплексах коллиматорного метода измерения радиолокационных характеристик (РЛХ) целей к радиолокационным отражателям катафотного типа на примере трехгранных угловых отражателей с треугольной и секторной формой граней. Показано, что реализация квазимоностатической схемы измерений эффективной площади рассеяния (ЭПР), предусматривающей использование сборки облучателей, приводит к возникновению ошибки, обусловленной смещением фазовых центров облучателей относительно фокуса коллиматора. Величина ошибки зависит как от разноса облучателей в составе сборки, определяющего для заданного фокусного расстояния коллиматора бистатический угол измерения, так и от электрических размеров и топологии цели. Проведен сопоставительный анализ полученных с использованием моностатической и квазимоностатической схем измерений диаграмм рассеяния электрически большой плоской пластины и трехгранных уголковых отражателей (ТУО) разных волновых размеров. Установлено, что при квазимоностатических измерениях с величиной бистатического угла 2° ошибки оценки величины и положения лепестков диаграммы обратного рассеяния электрически большой пластины составляют единицы процентов. В то же время результаты оценки уровня моностатической ЭПР трехгранных отражателей в максимуме основного лепестка свидетельствуют о существенной зависимости ошибки измерений от волновых размеров. Установлено, что ошибка оценки ЭПР ТУО с волновыми размерами более 12 длин волн превышает уровень в 1 дБ.
13-21 24
Аннотация
В статье дана новая трактовка понятия «динамический диапазон» применительно к приемному модулю крупноапертурной цифровой антенной решетки (ЦАР) радиолокационных станций (РЛС) дальнего обнаружения и предлагается методика его измерения. На основе анализа режима функционирования приемного модуля показано, что при работе РЛС дальнего обнаружения в реальных условиях отношение «сигнал - шум» на его входе оказывается значительно меньше единицы. Это приводит к необходимости определять динамический диапазон (ДД) приемных модулей как максимальный размах флуктуаций внутреннего шума, а не традиционно - как отношение максимальной и минимальной амплитуд принимаемого сигнала. В качестве подаваемых на вход приемного модуля контрольных сигналов можно использовать пачку N когерентных радиоимпульсов, мощность каждого из которых соответствует мощности отраженных от цели сигналов, а длительность тк определяется разрешающей способностью РЛС по дальности с последующим N-кратным когерентным последовательным накоплением энергии выходных радиоимпульсов, что приведет к увеличению отношения «сигнал - шум» в N раз и позволит обрабатывать результаты измерений.
22-26 22
Аннотация
В статье рассмотрены конструкция и результаты компьютерного моделирования двухдиапазонной антенной системы, предназначенной для бортовой двухканальной радиолокационной станции (РЛС) переднего обзора. Кратко изложены преимущества двухканальной РЛС с существенно разнесенными несущими частотами. Двухдиапазонная антенная система образована волноводно-щелевой антенной решеткой (сантиметровый диапазон) и двухрефлекторной антенной с поворотом плоскости поляризации (миллиметровый диапазон). Поверхность сканирующего твистрефлектора миллиметрового диапазона совмещена с излучающей поверхностью волноводнощелевой решетки. Диэлектрические кромки щелевых отверстий в твистрефлекторе подлежат металлизации для устранения поверхностного возбуждения. Двухрефлекторная антенна миллиметрового диапазона выполнена по офсетной схеме. Трансрефлектор, имеющий форму сегмента параболоида вращения, обладает поляризационной структурой, радиопрозрачной только для электромагнитных волн горизонтальной поляризации. Двухдиапазонная антенная система предусматривает возможность сканирования по азимуту и углу места в пределах ±45°. Полученные в результате компьютерного моделирования характеристики подтверждают эффективность предложенных технических решений.
27-30 14
Аннотация
Быстро переключаемые синтезаторы частот можно разработать с помощью цифрового вычислительного синтезатора (ЦВС). Но их применение в когерентных системах ограничено из-за отсутствия способности синтезировать фазокогерентные сигналы: при переключении сигналов с разными частотами происходит потеря значения начальной фазы каждого из последующих сигналов из-за ее накопления в фазовом аккумуляторе ЦВС. Для устранения особенностей переключения сигналов в ЦВС нужно использовать возможность управления параметрами сигналов. Для сохранения фазокогерентности сигналов схема управления должна иметь в своем составе устройство фазовой памяти, которое будет рассчитывать фазу для каждого сигнала. Вместе с данными о новой частоте сигнала будут записываться и данные о фазовой отстройке данного сигнала. Таким образом, все сигналы с одинаковой частотой будут иметь одинаковую начальную фазу. Также для уменьшения времени переключения предлагается использовать обычный режим работы ЦВС, без сброса фазового аккумулятора, с записью в регистр фазовой отстройки фазового дискриминанта.
31-37 35
Аннотация
В статье рассмотрена возможность создания диаграммы направленности специальной формы применительно к антенне поверхностных волн. Описаны преимущества антенн данного типа по сравнению с антенными решетками с внутренним или оптическим питанием. Исследованы физические основы построения антенн поверхностных волн. Показаны результаты оптимизации геометрии антенны данного типа. Реализованы диаграммы направленности типа «косеканс квадрат» и отклоненный расширенный луч. Приведены характеристики и закономерности, а также данные, полученные в результате проведения эксперимента. Результаты позволяют рассматривать антенны поверхностных волн как альтернативу отражательным и проходным антенным решеткам. Антенна на поверхностных волнах может быть изготовлена методом фрезеровки или формовки диэлектрика. Также рассмотрен вопрос импортозамещения зарубежных комплектующих: разработанная антенна целиком состоит из отечественных материалов.

ЭЛЕКТРОННАЯ КОМПОНЕНТНАЯ БАЗА

38-42 9
Аннотация
Статья посвящена наиболее важным вопросам технологии изготовления оптических элементов квантового магнитометра. К таким элементам относят: ячейки поглощения, источники спектрального излучения, оптические фильтры и т.п., в составе которых на данный момент широко используются электродные высокочастотные (ВЧ) и безэлектродные лампы. Проведен анализ методов получения плазменного разряда и определения давления в лампах, а также представлен механизм получения резонансного излучения. Для достижения расчетных значений показателей квантовых магнитометров, таких как чувствительность, долговечность, динамический диапазон, необходимо точно знать влияние отклонений технологических параметров рабочего вещества, буферного газа, антирелаксационных покрытий. Для этого предлагается проводить математическое моделирование физико-химических процессов, протекающих в оптических элементах. Рассмотрено влияние диффузии щелочного металла в материал колбы источника излучения на долговечность изделий.

ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

43-48 9
Аннотация
Рассмотрена тема шифрования изображений с компрессией данных, защищающей коммерческие, технологические и оборонные интересы государства, которая всегда является актуальной. Целью статьи является представление нового алгоритма шифрования изображений с последующим сжатием данных стандартным JPEG кодеком. Задача авторов состояла в разработке простого алгоритма шифрования со сжатием данных в режиме контролируемого качества восстановленного изображения. Основой алгоритма шифрования служит метод перестановок Гаусса, модифицированный действием ключа симметричного шифрования. Шифровальный ключ для (пхп)-матрицы перестановок представляет собой n-вектор случайных чисел с равномерным вероятностным распределением. Уровень потери данных JPEG контролируется пороговыми значениями оценки качества изображения по численным показателям PSNR. Новый алгоритм отличается высокой стойкостью ключей шифрования: так для изображения 256x256 пикселей она определяется факториалом 256!, что для 64-разрядного компьютера представляет проблему. Применение формата LIL обеспечивает экономное представление матриц шифрования в вычислительной памяти компьютера во многие десятки раз. JPEG в режиме работы с потерями при пороговом контроле показателями PSNR способен обеспечить сжатие данных до пяти раз.
49-59 13
Аннотация
В статье представлены материалы по применению распространенных методов разработки встраиваемых модулей для гетерогенных защищенных аппаратных вычислительных платформ в соответствии с требованиями и рекомендациями промышленных стандартов. Рассмотрена классификация модулей по типу и по ключевым функциональным и нефункциональным характеристикам. Описаны V-модель процесса разработки модуля и применение метода морфологического исследования для синтеза возможных спецификаций разрабатываемых модулей с целью поиска рациональных вариантов. Уточнение перечня ключевых морфологических классификационных признаков позволяет определить требуемые методы разработки и моделирования еще на этапе анализа концепции разрабатываемого модуля и скорректировать требования к модулю или архитектуре системы. На примере конвейерной многопотоковой обработки видеоизображений показано, что производительность ключевых компонентов и функциональных узлов известна или может быть оценена аналитическими и экспериментальными методами для решаемой задачи. Спецификации модуля и получаемые по ним структурные модели могут быть использованы для оценки производительности как самого модуля, так и вычислительной платформы для выбора оптимального решения.

АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММЫ

60-63 18
Аннотация
Рассматривается задача автоматизации тестов по выделению радиолокационных маркеров на радиолокационных изображениях, полученных с использованием радиолокационных станций W-диапазона. Основной проблемой при решении задачи автоматизации тестирования является необходимость иметь достаточное количество исходных данных для тестирования. Рассмотрены различные варианты формирования исходных данных при проведении тестирования. При недостаточном количестве исходных данных предлагается использовать методы имитационного моделирования для их формирования. Для решения задачи имитационного моделирования строится математическая модель радиолокационной станции W-диапазона. Формирование радиолокационного изображения осуществляется методом трассировки лучей, модифицированным для формирования радиолокационных изображений. Различные тестовые ситуации формируются с помощью метода Монте-Карло. Для формирования исходных данных при тестировании разработан генератор 3D-сцены, позволяющий создавать сцены случайным образом. В статье приведены результаты тестирования алгоритма выделения радиолокационных маркеров и предложен вариант анализа полученных данных в Microsoft Excel.
64-69 39
Аннотация
В данной статье описана математическая модель построения радиолокационного изображения (РЛИ) трехмерной полигональной модели местности. Описан способ представления диаграммы направленности антенны (ДНА), обработки направления антенны, модели местности. Дано описание алгоритма вычисления пересечения (трассировка лучей) и представления сигнала. Приведено описание реализации модуля с использованием технологии кросс-платформенного параллельного программирования OpenCL для построения радиолокационного изображения. Это позволяет ускорить построение изображение до режима реального времени по сравнению с реализацией на центральном процессоре за счет распараллеливания вычислений. В статье приводятся результаты тестирования для оценки ускорения построения радиолокационного изображения, а также пример полученных РЛИ и трехмерной сцены. Построение РЛИ в режиме реального времени позволит использовать реализованный модуль для тестирования радиолокационного программного обеспечения.
70-73 14
Аннотация
В статье рассматривается автоматизация создания электродинамической модели антенного полотна фазированной антенной решетки (ФАР). Модель решетки создана в программе трехмерного моделирования электромагнитного поля CST Microwave Studio. Антенное полотно решетки состоит из продольных излучателей типа Уда-Яги в копланарном исполнении. Автоматизация обеспечивается с помощью макроса, написанного на встроенном языке программирования Visual Basic for Application (VBA). Макрос значительно ускоряет и оптимизирует создание плоского антенного полотна ФАР с прямоугольным расположением излучателей в узлах сетки. Код макроса универсален и может быть применен для любого другого типа излучателя, используемого в качестве элемента ФАР. В статье указаны преимущества данного способа создания антенного полотна ФАР по сравнению со способом вручную. Приведена сравнительная таблица затрат времени для обоих методов.

ИЗМЕРЕНИЯ

74-78 8
Аннотация
Представлены результаты разработки чувствительного элемента (ЧЭ) давления на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Использован новый принцип воздействия на распространение ПАВ в ниобате лития для повышения разрешающей способности и точности ЧЭ при измерении низких значений давления. Новизна технического решения заключается в использовании областей механических напряжений разной направленности в пределах одного акустического пути линии задержки для увеличения девиации измерительного сигнала. Для этого использовано явление знакопеременного изменения скорости распространения ПАВ в зависимости от механических напряжений сжатия и растяжения пьезокристалла. При поиске и оценке конструктивных решений использовались средства ANSYS Workbench. Выполнены расчеты распределения и характера механических напряжений пьезокристалла, распределения скорости распространения ПАВ по пьезокристаллу, затухания ПАВ в зависимости от механических напряжений отрезка пьезокристалла, а также проведен расчет импульсного отклика измерительного канала. Подтверждена работоспособность предложенного принципа. Определены технологии получения глубоких выборок в ниобате лития.

ИСПЫТАНИЯ

79-83 29
Аннотация
Для стабилизации в пространстве антенн радаров, устанавливаемых на подвижных объектах, используют гиро-стабилизированные платформы. Таким образом, ошибки радаров по определению координат цели будут определяться не только ошибками радиопеленгации, но и точностью стабилизации электрической оси антенны в пространстве. С целью получения полной информации о количественных показателях точности стабилизации и выявления причин, порождающих ошибки стабилизации антенн координаторов, предлагается использовать особый алгоритм статистической обработки сигналов, который известен как метод вариации (девиации) Аллана. В статье приводятся алгоритм вычисления вариации Аллана при обработке результатов испытания гиростабилизатора координатора, а также интерпретация структуры ошибок стабилизации. Эффективность обработки измерений по методу вариации Аллана доказана в результате обработки данных лабораторных испытаний двухосного гиростабилизатора координатора системы наведения.

ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

84-90 13
Аннотация
При подготовке технико-экономического предложения на проект по созданию научно-технической продукции необходимо иметь адекватную систему прогнозной оценки себестоимости продукции. Распространенные затратные методы определения себестоимости проекта по статьям калькуляции не позволяют подготовить расчетно-калькуляционные материалы с учетом всех неопределенностей входных переменных, следовательно, привлекательность научно-технического проекта, выражающаяся в экономической эффективности и результативности в целом, приобретает стохастический характер. В статье описана разработанная модель оптимизации ресурсов в малосерийном производственном цикле с применением аппарата нечеткой логики. Оригинальность разработанного решения заключается в том, что модель позволяет использовать нечеткую или неопределенную информацию. Таким образом, за счет возможности применения в процессе формирования плановой ориентировочной цены всего объема релевантной информации повышаются достоверность и обоснованность результатов расчета.
91-98 22
Аннотация
Одной из основных проблем, возникающих при проектировании и развертывании беспроводных сенсорных сетей, является появление коллизий и помех, приводящих к потере сообщений, что влияет на оперативность доставки сообщений. Для предотвращения возникновения мешающих передач предлагается использование метода расписания. Расписание назначает время передач таким образом, чтобы устранить возможность выхода в эфир двух и более близкорасположенных сенсоров, потенциально способных создать друг для друга помехи. Актуальной задачей является разработка алгоритмов генерации расписания, обеспечивающего минимальное время доставки сообщений. Цель исследования - анализ граничных значений длительности периода сбора информации для сетей с линейной топологией, а также разработка алгоритма составления бесконфликтного расписания передач, обеспечивающих длительность периода сбора информации, близкую к минимальной. Для достижения указанной цели была выбрана модель беспроводной сенсорной сети и, в частности, модель распространения радиосигнала (модель с гиперболическим затуханием). Разработанные подходы позволяют обеспечивать длительность расписания не превышающую 3N, где N - количество сенсоров в сети. При моделировании показана зависимость эффективности предложенного алгоритма от размера сети и от мощности передатчиков сенсоров. Результаты исследования могут быть использованы разработчиками беспроводных решений по сбору информации на промышленных предприятиях, охватывающих протяженные территории.

ОРГАНИЗАЦИЯ. УПРАВЛЕНИЕ. ЭКОНОМИКА

99-104 113
Аннотация
Цифровая экономика стремительно растет и проникает во все сферы деятельности современного общества от электронной коммерции в розничной торговле до автоматизированных транспортных средств, онлайн-образования, персонализированной медицины и социальных сетей. Достижения в области цифровых технологий и циф-ровизация бизнес-процессов привели к появлению новых бизнес-моделей, которые потенциально могут изменить статус-кво многих отраслей и обеспечить им долгосрочные конкурентные преимущества. Новые жизнеспособные бизнес-модели в цифровой экономике, с одной стороны, должны следовать фундаментальным экономическим принципам, а с другой - давать возможность извлекать коммерческую выгоду за счет использования прорывных информационно-коммуникационных технологий. При переходе на такие технологии возникает ряд проблем, связанных с функциональной совместимостью и реализацией конкретных решений. Кроме того, новые бизнес-модели обладают определенными недостатками бизнес-моделей открытого типа. Поэтому специалистам, работающим с новыми бизнес-моделями, требуются новые знания и навыки. Использование цифровых технологий становится глобальным процессом и играет ключевую роль в повышении конкурентоспособности не только отдельных компаний, но и стран. При выборе новых эффективных бизнес-моделей необходимо учитывать как развитие цифровых технологий и изменение потребительского спроса, так и трансформацию конкуренции в процессе глобализации.


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