Journal of the Russian Universities. Radioelectronics / Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника
Not a member yet
541 research outputs found
Sort by
Научно-технические предложения по повышению помехоустойчивости приема многопозиционных сигналов в каналах с переменными параметрами
Get PDFIntroduction. An important task faced by the developers of modern telecommunication systems consists in increasing the noise immunity of signal reception in channels with variable parameters. Thus, the communication lines of DVB-T2, DVB-S, and DVB-S2/S2 standards widely apply signal structures (SS) of multi-position quadrature amplitude modulation (M-QAM). However, an analysis of scientific publications shows that the random nature of the phase change of the transformed signal constellation leads to a loss of noise immunity of the M-QAM signals. Engineering solutions for the effective reception of such signals are lacking. The proposed block diagram of a device for receiving quadrature amplitude signals and the developed operation algorithm for an amplitude-phase detector allow random phase changes to be considered and reduced.Aim. Development of scientific and engineering proposals to improve the efficiency of receiving M-QAM signals in radio channels with random phase changes.Materials and methods. The study was conducted using the methods of noise immunity research, as well as communication theory and signal theory.Results. A block diagram of a device for receiving quadrature amplitude signals and an operation algorithm for an amplitude-phase detector were proposed, which allow random phase changes to be considered and compensated for. Scientific and engineering proposals were formulated to improve the noise immunity of M-QAM reception in channels with variable parameters.Conclusion. The developed scientific and engineering proposals for increasing the noise immunity of multi-position quadrature signals in channels with variable parameters substantiate both the feasibility of using a transformed SS M-QAM with improved energy characteristics, as well as the application of the developed receiving device for processing quadrature amplitude signals and the operation algorithm of an amplitude-phase detector. The results obtained make it possible to perform demodulation with simultaneous compensation of phase distortions to increase the noise immunity of M-QAM signal reception.Введение. Одной из важнейших задач в современных телекоммуникационных системах является повышение помехоустойчивости приема сигналов в каналах с переменными параметрами. Например, в линиях связи стандартов DVB-T2, DVB-S и DVB-S2/S2X широко применяются сигнальные конструкции (СК) многопозиционной квадратурной амплитудной модуляции (М-КАМ). Однако, как показывает анализ научных публикаций, случайный характер изменения фаз трансформированного сигнального созвездия приводит к потерям помехоустойчивости сигналов М-КАМ. Технические решения для эффективного приема таких сигналов проработаны в недостаточной степени. Предлагаемая структурная схема устройства приема квадратурных амплитудных сигналов и алгоритм функционирования амплитудно-фазового детектора позволяют учитывать и компенсировать случайные изменения фазы.Цель работы. Разработка научно-технических предложений по повышению эффективности приема сигналов М-КАМ в радиоканалах со случайным изменением фазы.Материалы и методы. Полученные результаты описаны на основе теории связи, теории сигналов в предметной области методов исследования помехоустойчивости.Результаты. Предложена структурная схема устройства приема квадратурных амплитудных сигналов и алгоритм функционирования амплитудно-фазового детектора, позволяющие учитывать и компенсировать случайные изменения фазы. Сформулированы научно-технические предложения по повышению помехоустойчивости приема М-КАМ в каналах с переменными параметрами.Заключение. Разработанные научно-технические предложения по повышению помехоустойчивости многопозиционных квадратурных сигналов в каналах с переменными параметрами обосновывают целесообразность использования трансформированной СК М-КАМ с улучшенными энергетическими характеристиками; применение разработанного устройства приема обработки квадратурных амплитудных сигналов и алгоритма функционирования амплитудно-фазового детектора. Полученные результаты позволяют производить демодуляцию с одновременной компенсацией фазовых искажений для повышения помехоустойчивости приема сигналов М-КАМ
Статистический анализ локальных экстремумов взволнованной морской поверхности на основе данных
Get PDF Introduction. Generalized extreme value (GEV) distributions represent a universal description of the limiting distribution of the normalized local maxima statistics for independent and identically distributed data series. Extreme value distributions are commonly classified into three different types representing different functional forms and thus varying in shape, also known as types I, II, and III. Thus, attribution of some observational data series to a particular type of its local maxima distribution, as well as fitting of the distribution parameters, provides certain information about the laws governing the underlying natural or technogenic process. Radar-based remote sensing techniques represent a ubiquitous tool for analyzing large patterns of the sea surface and determining the parameters of the waves. In turn, understanding the laws governing the extreme values in the rough sea surface obtained from their radar images followed by evaluation of their distribution parameters, depending on the wind speed and direction, as well as the presence of surface currents and swells, can be useful for predicting wave height. Aim. Analysis of the functional forms governing the local extreme value distributions in a rough sea surface for the given wind and swell parameters based on computer simulations. Materials and methods. For the rough sea surface simulated by an additive harmonic synthesis procedure, the local extreme value distribution was fitted using the least-mean-squares technique. The fitted parameters were then used for their classification according to the three predetermined types. Results. Computer simulations of a rough sea surface with combined wind and swell waves were performed. It is shown that the distribution of local maxima in the absence of swell waves could be well approximated by theWeibull (type III GEV) distribution, with the parameters explicitly depending on the wind speed. At the same time, no significant dependence on the sea depth was observed. On the contrary, in the presence of additional swell waves, the distribution of local extrema could be rather attributed to the Fréchet (type II GEV) distribution, with the parameters additionally depending on the angle between the wind and swell waves. Conclusion. The laws governing the distributions of local wave extrema in rough seas are in a good agreement with the theoretical GEV approximations, with the distribution parameters being deductible from the key features of the waves. This indicates the predictability of wave height extrema from sea surface measurements, which can be performed based on remote radar observations. Введение. Обобщенное распределение экстремальных значений (Generalized Extreme Value – GEV) считается единственным возможным предельным распределением нормированных максимумов независимых и одинаково распределенных случайных величин. Традиционно выделяются 3 возможных типа распределения экстремальных значений, называемых также типами I, II и III. Отнесение случайного процесса или суперпозиции нескольких случайных процессов по виду распределения локальных максимумов к какому-либо типу, а также оценка параметров распределения может являться основанием для классификации или критерием оценки природных или техногенных процессов. При исследовании морской поверхности широко используются методы дистанционного радиолокационного зондирования, позволяющие за короткое время оценивать большие участки водной поверхности. Выделение экстремумов в изображении водной поверхности, построенном на основе отраженных сигналов, и дальнейшая оценка параметров их распределения позволяют сделать выводы о силе ветра, а также наличии зыби. Цель работы. Исследование методом математического моделирования распределения локальных максимумов взволнованной морской поверхности при различной ветроволновой обстановке. Материалы и методы. Для оценки состояния взволнованной морской поверхности использовалась оценка параметров обобщенного распределения экстремальных значений. Результаты. Построена математическая модель взволнованной морской поверхности, включающая в себя ветровое волнение и волны зыби. Показано, что распределение локальных максимумов в отсутствие зыби аппроксимируется распределением Вейбулла, т. е. относится к III типу распределения GEV, параметры которого зависят от скорости ветра, при этом зависимость от глубины практически отсутствует. При наличииволн зыби распределение локальных экстремумов относится ко II типу распределения GEV, т. е. является распределением Фреше, а его параметры зависят от угла между волнами зыби и ветровыми волнами. Заключение. На основании полученных результатов можно сделать вывод о целесообразности использования параметров распределения локальных экстремумов для характеристик морского волнения, и в первую очередь – для прогнозирования аномальных ситуаций на море, связанных с влиянием волн зыби
Гидроакустическое устройство профилирования донного грунта с синтезированной апертурой
Get PDFIntroduction. Acoustic profiling is a conventional method for studying the geological structure of the seabed. To this end, a low-frequency acoustic profiler with an operating frequency range of 1…14 kHz can be used. However, under lower operating frequencies, the difficulty of achieving the required resolution arises. The problem of improving the angular resolution of a hydroacoustic device, particularly in the direction of the carrier movement, remains to be a priority task in the search and detection of objects on the seabed, as well as the study of the bottom soil structure. Angular resolution can be improved through several approaches, including an algorithm for synthesizing the antenna aperture based on the law of the phase change of the reflected signal. This approach is relevant in the design of highresolution hydroacoustic tools.Aim. To demonstrate the possibility of constructing a bottom soil profiling device, as well as the possibility of increasing its angular resolution based on an algorithm for synthesizing the antenna aperture of an acoustic profiler.Materials and methods. The study employed the groundwork data obtained for side-scan sonars with a synthetic aperture in terms of constructing an antenna device and the methods of radio-wave excitation developed for radar systems.Results. The possibility of synthesizing the antenna aperture for an acoustic profiler of the bottom soil was studied. An algorithm for synthesizing the antenna aperture was investigated along with phase distortions of the trajectory signal and their influence on the sonar image. The fundamental principles of processing the trajectory signal were considered.Conclusion. An approach to increasing the resolution of an acoustic profiler when performing search and survey tasks is proposed. The proposed design of the acoustic part of a profiling device can be used in the development of search and survey hydroacoustic devices with a high angular resolution.Введение. Акустическое профилирование является традиционным методом исследования геологического строения морского дна. Для этих целей используется низкочастотный акустический профилограф с рабочим диапазоном частот 1…14 кГц. Однако при понижении рабочих частот возникает проблема с достижением необходимой разрешающей способности. Проблема повышения углового разрешения гидроакустического устройства, или, иначе говоря, повышение разрешающей способности в направлении движения носителя, является одной из приоритетных задач при поиске и обнаружении объектов на морском дне, исследовании структуры донного грунта. Существует несколько способов повышения углового разрешения, одним из которых является алгоритм синтезирования апертуры антенны, базирующийся на использовании закона изменения фазы отраженного сигнала, что является актуальным при проектировании гидроакустических средств высокого разрешения.Цель работы. Показать возможность построения устройства профилирования донного грунта, а также возможность повышения углового разрешения на основе алгоритма синтезирования апертуры антенны акустического профилографа.Материалы и методы. Исследование возможности построения устройства профилирования донного грунта с использованием алгоритма синтезирования апертуры антенны основано на заделе, полученном для гидролокаторов бокового обзора с синтезированной апертурой в части построения антенного устройства, а также на методах возбуждения радиоволн, разработанных для радиолокационных систем.Результаты. Исследована возможность применения синтезирования апертуры антенны для акустического профилографа донного грунта. Рассмотрен алгоритм синтезирования апертуры антенны, а также фазовые искажения траекторного сигнала и их влияние на гидролокационное изображение, а также основы обработки траекторного сигнала.Заключение. В работе предложен вариант повышения разрешающей способности акустического профилографа при выполнении поисково-обследовательских задач. Предлагаемый вариант построения акустической части устройства профилирования может быть использован при разработке поисково-обследовательских гидроакустических устройств с высоким угловым разрешением
Оценка размерных показателей элементов проводящего рисунка печатных плат, полученных с помощью 3D-печати
Get PDFIntroduction. A review of foreign publications on 3D printing methods shows the possibility of their application for the manufacture of printed circuit boards (PCBs), while demonstrating the growth of interest in this field. One of the available methods is fused deposition modeling, which can be used to form substrates with channels for traces. At present, the minimum channel width comprises 100 µm, which corresponds to the 5th class of PCB accuracy. However, there is no data on how to obtain such dimensions or on the magnitude of their deviation from the given nominal values.Aim. To determine the influence of such factors as nozzle diameter and the number of contours on the dimensional characteristics of PCBs (linear dimensions; trace channel width; trace spacing; via diameters).Materials and methods. To obtain linear models, a full factorial experiment was carried out. The influence of the following materials was evaluated – polylactide (PLA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and glass-filled ABS; slicers – Ultimaker Cura and PrusaSlicer; 3D printers – Picaso 3D Designer Classic 2016 and Hercules Strong 2017; brass nozzle with diameters ∅0.2 and ∅0.4 mm. The possibility of using brass nozzles coated with chemical nickel for printing with glass-filled filaments was considered. The study was conducted using the facilities of the "Center for Additive Technologies" of Bauman Moscow State Technical University.Results. The possibility of manufacturing PCBs up to the 2nd and 3rd accuracy classes using nozzles with a diameter of ∅0.4 and ∅0.2 mm, respectively, was shown. It was found that galvanic deposition of chemical nickel on a ∅0.2 mm brass nozzle makes it possible to increase the PCB wearability when printing with glass-filled filaments. Recommendations are proposed for selecting an optimal combination of nozzle diameter and the number of contours.Conclusion. The conducted analysis of mathematical models shows the significance of such parameters as nozzle diameter and the number of contours. The results can be used when creating new PCB layoutsВведение. Анализ зарубежных исследовательских работ, посвященных методам 3D-печати, показывает возможность их применения для изготовления печатных плат (ПП), а также демонстрирует рост интереса в данном направлении. Одним из доступных методов является метод послойного наложения филамента, который обычно применяется для формирования подложки с каналами под проводники. На текущий момент минимальная ширина канала составляет 100 мкм, что соответствует 5-му классу точности ПП. Однако данные о способе получения подобных размеров или об уровне их отклонения от заданных номинальных значений отсутствуют.Цель работы. Определить влияние таких производственно-технологических факторов, как диаметр экструзионного сопла (ЭС) и количество контуров, на размерные характеристики ПП (линейные размеры, ширина канала печатного проводника, расстояние между проводниками, диаметр сквозного отверстия).Материалы и методы. Для получения линейных моделей проводится полный факторный эксперимент. Оценивается влияние материалов – полилактид (PLA), акрилонитрил бутадиен стирол (ABS) и стеклонаполненный ABS; слайсеров – Ultimaker Cura и PrusaSlicer; 3D-принтеров – Picaso 3D Designer Classic 2016 и Hercules Strong 2017; латунных ЭС диаметрами ∅0.2 и ∅0.4 мм. Рассматривается возможность применения латунных ЭС, покрытых химическим никелем, для печати стеклонаполненными филаментами. Исследование проводилось на производственной базе Научно-образовательного центра "Центр аддитивных технологий" при МГТУ им. Н. Э. Баумана.Результаты. Показана возможность изготовления ПП до 2-го класса точности при использовании ЭС ∅ 0.4 мм и до 3-го класса точности для ЭС ∅0.2 мм. Выявлено, что гальваническое нанесение химического никеля на латунное ЭС ∅0.2 мм позволяет повысить его износостойкость для печати стеклонаполненными филаментами. Даны рекомендации по выбору комбинации диаметра ЭС и количества контуров.Заключение. Анализ полученных адекватных математических моделей показывает значимость диаметра ЭС и количества контуров. Полученные результаты могут быть использованы для создания макетов П
Синтез обобщенного алгоритма обработки и формирования данных по отраженным сигналам от сложных целей
Get PDFIntroduction. The quality of input information for trajectory processing (TP) systems can be improved by increasing the measurement accuracy of radar sensors (RS). However, in such a case, radar targets acquire the characteristics of complex targets having several marks at the output of the detector. This makes it difficult to accurately assess the kinetic parameters of targets in a TP system. In this respect, the development of a generalized algorithm for processing and generating data from the reflected signals of complex targets seems a relevant research task.Aim. To investigate reasons for the formation of complex targets and, using the theory of radar image processing, to synthesize an algorithm for processing and generating data on reflected signals from a complex target.Materials and methods. The following methodological approaches were used: the theory of digital signal processing; applied theory of radar image processing; MATLAB Simulink Toolboxes for simulating radar image processing; some prerequisites for fuzzy clustering methods.Results. Following an analysis of some characteristics of complex targets and the theory of radar image processing, an generalized algorithm was synthesized for processing and generating data of reflected signals from this class of targets. The results can be used to improve the measurement accuracy of their representative point when solving the TP problem.Conclusion. Reasons for the formation of complex targets in radar technology were analyzed. Their specific features consist in the need to accurately assess a true mark. A generalized algorithm for processing and generating these signals reflected from complex targets was proposed. The results can serve as a basis for solving the TP problem.Введение. Повышение качества входной информации для системы траекторной обработки (ТО) на основе повышения точности измерений радиолокационных (РЛ) сенсоров является одним из очевидных подходов. Однако при этом РЛ-цели могут стать "сложными целями", имеющими несколько отметок на выходе обнаружителя. Это затрудняет точную оценку кинетических параметров целей в системе ТО. В статье представлены результаты синтеза обобщенного алгоритма обработки и формирования данных из отраженных сигналов сложных целей, позволяющего точно оценить кинетические параметры для решения задачи ТО.Цель работы. Краткое изучение причин формирования "сложных целей". Синтез обобщенного алгоритма обработки и формирования данных по отраженным сигналам от сложных целей на основе теории обработки РЛ-изображений.Материалы и методы. Теория цифровой обработки сигналов; прикладная теория обработки РЛ-изображений; MATLAB Simulink Toolboxes для моделирования обработки РЛ-изображений; методы нечеткой кластеризации.Результаты. На основе анализа некоторых характеристик сложных целей и теории обработки РЛ-изображений синтезирован обобщенный алгоритм обработки и формирования данных отраженных сигналов от этого класса целей, являющихся предпосылкой для точной оценки их "представительной отметки" при решении задачи ТО.Заключение. В статье проведен анализ особенностей формирования сложных целей в РЛ-технике и их особенностей при точной оценке истинной отметки; синтезирован обобщенный алгоритм обработки и формирования РЛ-сигналов, отраженных от сложных целей, являющийся основой при решении задач ТО
Методология разработки программного обеспечения управления и сбора данных для систем автономного мониторинга с большим объемом генерируемой информации на примере программного комплекса управления гидрологическим радиолокатором
Get PDFIntroduction. The current data monitoring and collection systems produce a growing amount of generated information. Such factors, as the increasing sampling rate of ADCs and the increasing speed of systems for primary processing, receiving, and transmitting information, etc., make the systems operate almost at the bandwidth limit of data transmission interfaces. In some applications, such a flow is redundant and can be optimized through the use of various algorithms for the primary processing of information. However, in some applications, reducing the data flow is impossible, since the received information is processed with a delay. Therefore, the development of a software methodology for controlling and collecting data in the system of automatic monitoring of the sea surface by a hydrological radiolocation system seems a relevant research task.Aim. To synthesize a methodology and to develop software for controlling the information system of radar monitoring of the sea surface.Materials and methods. System approach, software architectural and algorithmic design, software quality management methods, system analysis, Qt framework, C++ programming language.Results. A working methodology for designing software for controlling information and measurement technologies with a large amount of generated data was obtained. The effectiveness of the methodology and software quality were confirmed by control tests. A 3-month autonomous testing of the stability and reliability of the system was carried out. Detection of data loss in the system comprised less than 0.002 %, thus not exceeding the specified critical level of 0.5 %.Conclusion. The developed methodology can be used in designing software for controlling information and measuring systems generating a large amount of data. The approaches used to build a multithread software architecture with asynchronous data flow control has shown their high efficiency.Введение. В настоящее время развитие систем мониторинга и сбора данных ведет к тому, что поток генерируемой информации непрерывно растет. Повышение частоты дискретизации аналого-цифрового преобразователя, увеличение быстродействия систем первичной обработки, приема и передачи информации и другие факторы приводят к тому, что система функционирует, приближаясь к пределу пропускной способности интерфейсов передачи данных. В некоторых приложениях такой поток является избыточным и может быть оптимизирован за счет применения различных алгоритмов первичной обработки информации. Однако в ряде приложений сокращение потока данных является невозможным, так как обработка информации происходит значительно позже ее получения. Поэтому является актуальной разработка методологии программного обеспечения (ПО) управления и сбора данных в системе автоматического мониторинга морской поверхности гидрологическим радиолокатором.Цель работы. Синтез методологии и разработка ПО управления информационной системой радиолокационного мониторинга морской поверхности.Материалы и методы. Системный подход, архитектурное и алгоритмическое проектирование ПО, методы управления качеством ПО, системный анализ, фреймворк Qt, язык программирования C++.Результаты. Получена рабочая методология проектирования ПО управления информационно-измерительными системами с большим объемом генерируемой информации. Эффективность методологии и качество разработанного ПО подтверждены контрольными испытаниями. Стабильность и надежность системы протестирована долгосрочными автономными испытаниями в течение 3 месяцев. Фактические информационные потери в системе составили менее 0.002 %, что не превысило критический уровень в 0.5 %, определенный в техническом задании.Заключение. Разработанная методология позволяет эффективно решать задачи проектирования ПО управления информационно-измерительными системами с большим объемом генерируемой информации. Используемые подходы построения многопоточной архитектуры ПО с асинхронным управлением потоками данных показывают высокую эффективность при решении поставленной задачи
Алгоритм обнаружения треков на основе вычисления корреляции следов в аккумуляторе Хафа
Get PDFIntroduction. Track detection is one of the main tasks to be solved in trajectory processing. This task can be efficiently solved using the Hough Transform. A track is considered detected if the number of position measurements received in a number of consecutive radar scans and falling into the same cell of the parameter space (accumulator) has exceeded the detection threshold. However, the effective practical application of the Hough transform requires a sufficiently long time of measurement. Under a small number of scans given for track detection, measurements are also accumulated in those accumulator cells where their traces intersect. Therefore, in order to detect true tracks, additional processing is required to distinguish measurement clusters from different targets based on their geometric proximity. In addition, a large amount of memory and computational operations for the accumulator maintenance significantly increase the computation load of the trajectory processor.Aim. To design a simple and false-detection resilient algorithm for detecting tracks without the Hough accumulator in the processor memory.Materials and methods. In the proposed algorithm, the construction of measurement traces in the Hough accumulator followed by selection of cells with the largest number of traces passed through them is replaced by computation of the cross correlations of the traces and clustering of measurements based on the maximum similarity of their traces.Results. Mathematical simulation with the scenario parameters selected in the paper confirmed the accuracy of the proposed algorithm in detecting all tracks existing in the radar field of view and its efficiency in conducting error free association of target position measurements.Conclusion. A false-detection resilient algorithm for track detection was created based on the Hough transform. The algorithm does not require the Hough accumulator in the processor memory.Введение. Обнаружение треков – одна из основных задач, решаемых системой траекторной обработки (СТО). Известным и эффективным методом обнаружения треков является преобразование Хафа (Hough Transform). Трек считается обнаруженным, если количество отметок, полученных в последовательных обзорах и попавших в одну и ту же область пространства параметров (аккумулятора), превысило порог обнаружения. Однако, как показывает практика, для эффективного применения преобразования Хафа в СТО необходимо достаточно большое время накопления отметок. При малом количестве обзоров, отведенных для обнаружения треков, отметки целей также накапливаются в тех ячейках аккумулятора, где происходят пересечения их следов. Поэтому для обнаружения треков необходима дополнительная обработка, позволяющая выделить кластеры отметок от целей по признаку их геометрической близости. Кроме того, большой объем памяти и вычислительных операций по обслуживанию аккумулятора в значительной мере увеличивают нагрузку вычислителя СТО.Цель работы. Получение простого и устойчивого к ложным обнаружениям алгоритма завязки треков на основе преобразования Хафа без создания в памяти вычислителя аккумулятора.Материалы и методы. В предлагаемом алгоритме построение следов отметок в аккумуляторе с последующим выделением ячеек с максимальным количеством прошедших через них следов заменено на вычисление взаимных корреляций следов и кластеризации отметок по признаку максимального подобия следов.Результаты. Математическое моделирование при выбранных в работе сценарных параметрах подтвердило, что предлагаемый алгоритм правильно обнаружил все существующие в зоне ответственности СТО треки и осуществил безошибочное объединение отметок целей.Заключение. Создан помехоустойчивый алгоритм обнаружения треков, не требующий организации в памяти вычислителя аккумулятора Хафа
Тонкие пленки диоксида ванадия для применения в СВЧ-ключах с электрическим управлением
Get PDFIntroduction. In view of the ever-tightening bandwidth requirements for wireless communication systems, the use of tunable or switching devices based on microwave keys is becoming increasingly popular. Currently, the development of microwave keys based on nonlinear materials, such as vanadium dioxide, is a relevant research direction. The keys based on this material are distinguished by a planar and simple design, thus being suitable for creating microwave devices using hybrid technology.Aim. To study the properties of thin vanadium dioxide films and to develop a microwave switch with electrical switching on their basis.Materials and methods. Experimental samples of thin vanadium dioxide films were obtained by magnetron sputtering. The phase transition parameters of the samples obtained experimentally were used in computer simulation of a planar two-electrode structure of a microwave key by the finite element method.Results. Experimental samples of vanadium dioxide films were manufactured, and the dependences of their resistivity on temperature were studied. The resistance of the obtained vanadium dioxide films was found to change threefold. A microwave key design based on vanadium dioxide films was developed. The formation of a currentconducting channel in vanadium dioxide films was simulated when a control voltage was applied. The threshold voltage of the element was estimated depending on its design parameters.Conclusion. The use of experimental data as a basis for computer simulation made it possible to determine the threshold values of currents depending on the topology and design of the proposed microwave key. The results of simulating the key structure showed the formed conductive channel to have clearly defined boundaries in terms of distribution of both current density and temperature across the film surface.Введение. Ввиду постоянно растущих требований к пропускной способности беспроводных систем связи все более востребованным становится применение перестраиваемых или коммутирующих устройств, выполненных на основе СВЧ-ключей. В настоящее время актуальным направлением является разработка СВЧ-ключей на основе нелинейных материалов, например диоксида ванадия. Ключи на основе данного материала имеют планарную конструкцию, которая вследствие своей простоты может быть широко востребована при создании СВЧ-устройств по гибридной технологии.Цель работы. Исследование свойств тонких пленок диоксида ванадия и разработка конструкции СВЧ-ключа с электрическим переключением на их основе.Материалы и методы. Экспериментальные образцы тонких пленок диоксида ванадия получены методом магнетронного распыления. Результаты экспериментального исследования параметров фазового перехода образцов материала были использованы при компьютерном моделировании планарной двухэлектродной структуры СВЧ-ключа методом конечных элементов.Результаты. Изготовлены экспериментальные образцы пленок диоксида ванадия и исследованы зависимости их удельного сопротивления от температуры. Показано, что у полученных пленок изменение сопротивления достигает трех порядков. Разработана конструкция ключа на основе пленок диоксида ванадия. Проведено моделирование формирования токопроводящего канала в пленках диоксида ванадия при подаче управляющего напряжения. Получены оценки порогового напряжения элемента в зависимости от его конструктивных параметров.Заключение. Использование экспериментальных данных как основы для компьютерного моделирования позволило определить пороговые значения токов, зависящих от топологии и конструкции СВЧ-ключа. Результаты моделирования структуры СВЧ-ключа показали, что сформированный токопроводящий канал имеет четко выраженные границы как по распределению плотности тока, так и по распределению температуры на поверхности пленки
Фоточувствительные структуры с каскадными концентраторами излучения на основе коллоидных квантовых точек халькогенидов металлов
Get PDFIntroduction. The problem of increasing the efficiency of existing photodetectors and creating their new types attracts much research attention. Among new photodetector types are photosensitive structures based on cascade concentrators, whose operational principle involves the absorption of optical radiation followed by its reemission at a longer wavelength and radiation concentration onto a highly efficient small-area photodetector. The absorption and re-emission spectra of each cascade layer depend on the characteristics of the material used. Сolloidal quantum dots are among the most promising materials for cascade layers due to their manufacturing technology, which provides for accurate control over the photoluminescence maximum position. It seems highly relevant to develop and to study photosensitive structures with cascade concentrators of various shapes based on CdS, CdSe/ZnS, and PbS colloidal quantum dots.Aim. To develop photosensitive structures with a wide-range sensitivity spectrum based on concentrators containing arrays of metal chalcogenide CQDs and to study their characteristics.Materials and methods. Cascade photosensitive structures were manufactured based on layers made of polymethyl methacrylate and layers of colloidal quantum dots embedded in a polystyrene matrix.Results. Three-layer concentrators were manufactured with different colloidal quantum dots in each concentrator layers. A 22 % increase in the output power was observed for a three-layer cascade structure based on different cascade layer materials compared to a similar structure using a single layer concentrator.Conclusion. The conducted studies showed an increase in the efficiency of photosensitive structures with a cascade concentrator based on colloidal quantum dots of various types (CdS, CdSe/ZnS, and PbS) in the cascade layers.Введение. В настоящее время актуально повышение эффективности существующих и создание новых типов фотоприемников. К таким фотоприемникам относятся фоточувствительные структуры на основе каскадных концентраторов, принцип действия которых основан на поглощении оптического излучения с последующим переизлучением на большей длине волны и концентрировании излучения на высокоэффективный фотоприемник малой площади. Спектры поглощения и переизлучения каждого слоя каскада зависят от характеристик используемого материала. Одним из наиболее перспективных материалов для слоев каскада являются коллоидные квантовые точки (ККТ), технология производства которых позволяет точно управлять положением максимума фотолюминесценции. Актуальным является создание и исследование фоточувствительных структур с каскадными концентраторами различной формы на основе ККТ CdS, CdSe/ZnS и PbS.Цель работы. Создание и исследование фоточувствительных структур со спектром чувствительности в широком диапазоне на основе концентраторов, содержащих массивы ККТ халькогенидов металлов, и исследование их характеристик.Материалы и методы. Каскадные фоточувствительные структуры изготовлены на основе слоев, выполненных из полиметилметакрилата и слоев ККТ, заключенных в матрицу из полистирола.Результаты. Приведены результаты исследования изготовленных трехслойных концентраторов с различными коллоидными квантовыми точками в каждом из слоев концентратора. Показано увеличение выходной мощности на 22 % для структуры трехслойного каскада, в котором использовались различные материалы слоев, по сравнению с аналогичной структурой, использующей однослойный концентратор.Заключение. Исследования показали повышение эффективности фоточувствительных структур с каскадным концентратором на основе ККТ различного типа (CdS, CdSe/ZnS и PbS) в слоях каскада