Journal of the Russian Universities. Radioelectronics / Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника
Not a member yet
541 research outputs found
Sort by
Динамические характеристики бигармонического автогенератора
Get PDFIntroduction. Modern methods of stabilizing a frequency of self-oscillations use an improvement of the stability of reactive parameters of the self-oscillators circuit and an increase in the quality factor of an oscillating system. It is also possible to improve the frequency stabilization based on the phenomenon of mutual synchronization of the self-oscillator modes using a multi-loop oscillation system. Previously, a method for reducing a phase noise of an auto-oscillator with synchronization of two modes in a biharmonic auto-oscillator with multiple frequencies was described. The method was developed under the assumption that an active element is inertialess. The idea of the method of synchronizing of the main oscillation with its 2-nd harmonic using an additional loop is based on the consideration that internal fluctuation processes in the active element modulate in-phase all current har-monics. Therefore, it is possible to use this "natural" cross-correlation of noise processes to neutralize their influence.Aim. Building and analysis of a mathematical model of a biharmonic oscillator in order to analyze the operating modes of such generator and reduction of the phase noise of its output oscillation.Materials and methods. The mathematical model was developed by the method of slowly changing amplitudes, and the analysis was performed by methods of numerical integration and differentiation.Results. It was demonstrated that synchronization of two oscillations at multiple frequencies in the active element reduced the phase noise of the main oscillation.Conclusion. In the paper dynamic modes of a biharmonic Colpitts oscillator operating in the phase synchronization mode of two waves were analyzed. It was shown that with an increase in an inertia of the active element, the synchronous mode was preserved. Shortened differential equations of the system for slowly changing amplitudes and phases of oscillatory modes were obtained. The study of nonlinear dynamics and of stationary synchronous mode of the system was carried out by the method of phase space in coordinates of "mode amplitude – phase difference". The conducted field experiment allows one to conclude that it is possible to reduce the phase noise in a stationary synchronous biharmonic mode. It can be used in the frequency stabilization task.Введение. Современные методы стабилизации частоты автоколебаний базируются на улучшении стабильности реактивных параметров схемы автогенератора и повышении добротности колебательной системы. Существует также возможность улучшения стабилизации частоты, основанная на явлении взаимной синхронизации мод автогенератора при использовании многоконтурной колебательной системы. Ранее был описан метод снижения фазового шума с синхронизацией двух мод в бигармоническом автогенераторе с кратными частотами, разработанный в предположении безынерционности активного элемента. Идея метода синхронизации основного колебания с его второй гармоникой с помощью дополнительного контура основана на соображении, что внутренние флуктуационные процессы в активном элементе синфазно модулируют все гармоники тока. Это позволяет использовать "естественную" взаимную корреляцию шумовых процессов с целью нейтрализации их влияния.Цель работы. Построение и анализ математической модели бигармонического автогенератора с целью анализа режимов его работы и уменьшения фазового шума выходного колебания.Материалы и методы. Математическая модель получена методом медленно меняющихся амплитуд, а анализ выполнен методами численного интегрирования и дифференцирования.Результаты. В статье проведен анализ динамических режимов бигармонического трехточечного автогенератора, работающего в режиме фазовой синхронизации двух мод. Показано, что с ростом инерционности активного элемента синхронный режим сохраняется. Получены укороченные дифференциальные уравнения системы для медленно меняющихся амплитуд и фаз колебательных мод. Исследование нелинейной динамики и стационарного синхронного режима системы проведено методом фазового пространства в координатах "амплитуды мод – разность фаз".Заключение. Натурный эксперимент и теоретические исследования позволяют сделать вывод о возможности уменьшения фазового шума в стационарном синхронном двухмодовом режиме, что может быть использовано для стабилизации частоты автогенераторов различной физической природы. Механизм преобразования фазовых и амплитудных колебаний в режиме синхронизации представляет значительный интерес с фундаментальной точки зрения не только для анализа флуктуаций, но и для преобразования модулированных колебаний в нелинейных избирательных устройствах
Спектральная эффективность беспроводной релейной сети в частотно-неселективном канале
Get PDFIntroduction. A wireless communication system based on a relay network where a link between a source and a destination is carried out through a network of relay nodes have been considered. Relay networks operate according with amplifier-and-forward protocol where each relay node performs reception, amplifying, phase shifting and retranslation of a signal to the destination node. As a result a task of powers and phases optimization in the relay nodes (i.e. the complex weighted coefficients optimization) becomes actual. Complex weighted coefficients of the relay nodes are optimized in such a way as to ensure the maximum signal to noise ratio at the receiver while limiting a power emitted by the relay nodes. In the paper, optimization of spatial processing with different a priori channel state information (i.e. instantaneous channel state information and the second order statistics) have been considered.Aim. Spectral efficiency analysis of a relay network in a multipath channel where the relay network was optimized by using of two types a priori information: an instantaneous channel state information and second order statistics.Materials and methods. Optimization of spatial signal processing in the relay network was based on methods of statistical theory and optimization using analytics of linear algebra and methods of mathematical programming. Performances of the relay network were analyzed using Monte Carlo simulation. The simulation was performed in MATLAB program environment using CVX toolbox for solving convex optimization task.Results. In the paper optimal solutions for spatial signal processing in the relay network were presented. The solutions were based on maximum of signal to noise ratio while limiting total relay power and individual power of relay nodes. Monte Carlo simulation was performed to provide performances of the relay network for different types of channel state information and channel parameters. Mean capacities versus mean source power, a budget of relay nodes power and a ratio between random and deterministic power of the channel were gained for the Rayleigh model of multipath channel.Conclusions. The results have a practical application. Thus, the use of the second order statistics is possible in relay networks when direct visibility with a low level of background from local objects is provided. In urban areas, where shading and multipath propagation of signals occur, it is possible to use only an approach based on the knowledge of channel instantaneous state.Введение. Рассмотрена беспроводная система передачи данных, построенная на основе релейной сети, в которой связь между источником и приемником осуществляется через сеть релейных станций. Релейные станции работают по протоколу "усиление и передача", при котором каждая станция выполняет прием сигнала, усиление, поворот фазы и передачу на станцию-приемник. В результате возникает задача оптимизации мощностей и фазовых сдвигов, излучаемых релейными узлами, т. е. комплексных коэффициентов передачи этих узлов. Комплексные весовые коэффициенты релейных узлов оптимизируются таким образом, чтобы обеспечить максимальное отношение сигнал/шум в приемнике, при этом накладываются ограничения на мощности, излучаемые релейными узлами. В настоящей статье рассмотрена оптимизация пространственной обработки сигналов при наличии различной априорной информации о состоянии канала.Цель работы. Анализ спектральной эффективности беспроводной релейной сети в рэлеевском канале с оптимальной пространственной обработкой при наличии априорной информации двух видов: о мгновенном состоянии канала и знании статистик второго порядка.Материалы и методы. Оптимизация пространственной обработки в релейной сети основана на методах статической теории и теории оптимизации с использованием аппарата линейной алгебры и численного решения оптимизационных задач. Характеристики релейной сети анализируются с помощью математического моделирования на основе метода Монте-Карло. Статистическое моделирование выполняется в среде MatLab с использованием стандартных средств, а также пакета CVX для численного решения выпуклых оптимизационных задач.Результаты. Представлены оптимальные решения для пространственной обработки сигналов релейной сети, основанные на критерии максимума отношения сигнал/шум при ограничении суммарной мощности сети или индивидуальных мощностей узлов сети. Проведено статистическое моделирование, получены спектральные эффективности релейной сети при наличии различного вида априорной информации о канале распространения сигнала и различных параметров канала. Получены зависимости средней пропускной способности для случайного рэлеевского канала от мощности источника и бюджета мощности на релейных узлах, а также статистических параметров канала, а именно коэффициентов, характеризующих соотношение между случайной и детерминированной составляющими канала.Заключение. Полученные результаты имеют практическое применение. Так использование знания статистик второго порядка возможно в релейных сетях, в которых обеспечивается условие прямой видимости с малым уровнем фона от местных предметов. В условиях городской застройки, при которых возникают затенения и многолучевое распространение сигналов, возможно использование только подхода, основанного на знании мгновенного состояния канала
Сравнение отклика МОП-транзистора на воздействие рентгеновского и гамма-облучения
Get PDFIntroduction. Electromagnetic or ionizing radiation (IO) has great influence for radiation resistance of MOSFETs (metal–oxide–semiconductor field-effect transistors) and integrated circuits. Oxide, for the studied samples, is silicon dioxide, which acts as a dielectric in MOS structure. Currently, in literature there is no unambiguous idea of complete radiation response of MOSFETs to various types of ionizing radiation.Aim. To study radiation response of MOSFETs under influence of gamma and X-ray irradiation; to study effect of applied external potential of a gate substrate.Materials and methods. A total dose effect of gamma and X-ray radiation on the threshold voltage of MOSFET with a polysilicon gate and a gate oxide thickness of 120 nm with an applied external potential (-3, -2, 0, 3, 5, 10) V was studied. For gamma irradiation radionuclides cesium-137 with an energy of gamma quanta of 662 keV were used. X-ray tube with tungsten-rhenium cathode operated in modes 40 keV and 90 mkA was used as a source of X-ray radiation. Dose and time dependences of the change in the threshold voltage of n- and pchannel MOSFET were analyzed. It was performed that the influence of gamma and X-ray radiation led to the same effects in the studied structures. The maximum radiation response of MOSFETs was observed at high positive gate-substrate potentials. The approximation parameters associated with the concentration and capture cross sections of traps responsible for the formation of charges in the dielectric gate through irradiation were determined.Results. Strong influence of gamma and X-ray radiation led to the same effects in the studied structures. The applied voltage to the MOS structure during X-ray irradiation had a strong effect on their radiation response. The maximum radiation response of MOSFET at high positive gate-substrate potentials was observed. Proportionality coefficients to ensure the coincidence of the initial sections of the dose dependences for various applied gate-substrate potentials during irradiation were introduced. The coefficients allowed one to compare active and passive modes of operation of the X-ray emitter. Correction factors depended on the polarity of the applied gate-substrate potential. For negative potential, the proportionality coefficient value was 38.5. For the case of positive polarity the coefficient did not depend on the applied potential and the value was 120.Conclusion. The study allows one to determine the coefficients for dose dependences of threshold voltage changes. For the first time, to establish a numerical relations between the effects of various types of radiation sources at irradiation doses up to 1.9 · 104 Rad and proportionality coefficients becomes possible. It allows one to take into account the influence of applied potentials during irradiation on the radiation response of MOS structures.Введение. Ионизирующие излучения (ИИ) обладают большой проникающей способностью. В настоящее время в литературе нет однозначного представления о полном радиационном отклике МОПтранзисторов на различные виды ИИ (гамма- и рентгеновское). Поэтому наибольший интерес представляет радиационная стойкость МОП интегральных микросхем к воздействию этих излучений.Цель работы. Изучение отклика МОП-транзисторов на воздействие гамма- и рентгеновского облучения, а также изучение влияния на этот отклик приложенного во время рентгеновского облучения внешнего потенциала затвор‒подложка.Материалы и методы. Исследуемыми структурами являлись МОП-транзисторы с поликремниевым затвором при толщине оксида (диоксида кремния) 120 нм. Источником гамма-излучения выступали радионуклиды цезий-137, рентгеновского излучения – рентгеновская трубка с вольфрам-рениевым катодом. Анализировалось изменение порогового напряжения n- и p-канальных транзисторов методом транзисторной пары.Результаты. Гамма- и рентгеновское излучения приводят к одинаковым эффектам в исследуемых структурах. Приложение напряжения к МОП-структуре в процессе рентгеновского облучения оказывает сильное влияние на ее радиационный отклик. Максимальный радиационный отклик МОП-транзисторов наблюдался при больших положительных потенциалах затвор‒подложка. Были введены коэффициенты пропорциональности, обеспечивающие совпадение начальных участков дозовых зависимостей для различных приложенных потенциалов затвор‒подложка.Заключение. Определены значения коэффициентов пропорциональности зависимостей изменения порогового напряжения МОП-транзистора от дозы ИИ. Установлено численное соответствие между влиянием гамма- и рентгеновского изучений при дозах до 1.9 ·104 рад (коэффициент пропорциональности составил 38.5). Определены коэффициенты пропорциональности, позволяющие сопоставлять пассивный (без приложения потенциала) режим облучения гамма-квантами и активный (с приложением потенциала затвор‒подложка) режим облучения рентгеновскими квантами. Полученные поправочные коэффициенты зависят от полярности приложенного потенциала затвор‒подложка. Для отрицательного потенциала коэффициент пропорциональности составил 38.5. При приложении положительной полярности коэффициент не зависит от приложенного потенциала и составляет 120
Аппаратное обеспечение системы для экологической диагностики загрязнения атмосферного воздуха
Get PDFIntroduction. The existing scientific and technical problem was shown that, on the one hand, in accordance with legislation and international obligations (for example, under the Aarhus Convention), the population can request data on the current state of the environment, and on the other, monitoring systems existing today unable to timely ensure their provision. The paper presents the results of studies on selection and justification of sensors for air pollution, pressure, temperature and humidity. Aim. The development of hardware for environmental monitoring of atmospheric air pollution and its testing when choosing the optimal safe route for people to move. Materials and methods. For data transmission, the GSM wireless module was selected; to determine the location - GPRS. Hardware system was based on the Arduino Nano microcomputer, to which these sensors were connected. Studies were conducted in Minsk, Republic of Belarus. Results. The developed hardware combined air pollution, humidity, temperature sensors with GSM and GPRS modules was based on a microcomputer, which allowed it to be used both stationary and with an unmanned aerial vehicle (drone), and to carry out mobile monitoring. The data transmitted by the device were processed in order to build maps of air pollution. For this, sets of points gained by interpolation by the method of linear averaging of neighboring values were plotted on the map. Pollution values were displayed on the map by color coding. Conclusion. The maps thus gained can be used, for example, to select an optimal route for people to move in the city from the point of view of minimizing the adverse effects of pollution on human health and in technological emergencies. At the time of development, the proposed solution has no analogs.Введение. Показана существующая научно-техническая проблема, заключающаяся в том, что, с одной стороны, в соответствии с законодательством и международными обязательствами (например, а рамках Орхусской конвенции) население может запрашивать данные об актуальном состоянии окружающей среды, а с другой – существующие на сегодняшний день системы мониторинга не в состоянии своевременно обеспечить их предоставление. Приведены результаты исследований по выбору и обоснованию датчиков загрязненности атмосферного воздуха, давления, температуры и влажности. Цель работы. Главная цель проведения описанных исследований – разработка аппаратного обеспечения экологического мониторинга загрязненности атмосферного воздуха и его апробация при выборе оптимального безопасного маршрута движения людей. Материалы и методы. Для передачи данных выбран модуль беспроводной связи GSM; для определения местоположения – GPRS. Аппаратное обеспечение системы строится на базе микрокомпьютера Arduino Nano, к которому подключаются указанные датчики. Исследования проведены в г. Минске (Республика Беларусь). Результаты. Разработанное аппаратное обеспечение объединило датчики загрязнения воздуха, влажности, температуры с модулями GSM и GPRS на базе микрокомпьютера, что позволило использовать его как стационарно, так и с беспилотным летательным аппаратом (дроном) и осуществлять мобильный мониторинг. Передаваемые прибором данные обрабатываются с целью построения карт загрязненности атмосферного воздуха. Для этого на карту наносятся наборы точек, полученные интерполяцией по методу линейных усреднений соседних значений. Значения загрязнения отображаются на карте цветовым кодированием. Заключение. Получаемые таким образом карты могут использоваться, например, для выбора оптимального маршрута движения людей в городе с точки зрения минимизации неблагоприятного воздействия загрязнения на здоровье населения и в чрезвычайных ситуациях техногенных аварий. На момент создания предложенное решение не имеет аналогов
Сверхширокополосная диэлектрическая стержневая антенна
Get PDFIntroduction. Often, the space allocated for placement of an antenna has an inconvenient shape for this. The inconvenience is that its overall dimensions, namely the length and height, relate to each other approximately as 5:1. The task of placing the antenna in the space, in the absence of ready-made solutions, involves the development of an antenna with a similar ratio (5:1) of overall dimensions and with the possibility of convenient mounting on a flat conductive surface. Also, in the 9:1 frequency band, the antenna should have the following radio technical characteristics: voltage standing wave coefficient (VSWR) of not more than 3, gain of at least 1 dBi, radiation patterns should be axisymmetric with side lobe level not exceeding 25 %.Aim. Development and study of the characteristics of an ultra-wideband dielectric rod antenna.Materials and methods. Two structurally different versions of an ultra-wideband dielectric rod antenna were proposed. The main radio technical characteristics of both options were obtained through electrodynamic modeling in Ansoft HFSS.Results. As a result of the simulation, the following radio characteristics were obtained: – for the first option, the VSWR does not exceed 3.25 in the required frequency range, the gain varies from 6 to 12 dBi, the axisymmetric radiation patterns with the level of the side lobes not exceeding 30 %; – for the second option, the VSWR does not exceed 2.75 in the required frequency range, the gain varies from 5 to 11 dBi, the axisymmetric radiation patterns with the level of the side lobes not exceeding 20 %; In addition, the structural differences of the second option make it convenient to fix it on a flat conductive surface.Conclusion. Comparison of the obtained results with the requirements for the antenna under consideration shows that, unlike the first, the second option has an acceptable level of matching (VSWR 2.75) and of side radiation of radiation patterns (20 %). Based on this, it can be concluded that only the second option is suitable for the intended application.Введение. Пространство, выделяемое для размещения антенны, в различных устройствах может характеризоваться неудобной для этого формой. В частности, на борту летательного аппарата длина и высота зоны размещения антенны соотносятся приблизительно как 5:1. Задача размещения антенны в этом пространстве предполагает разработку диэлектрической стержневой антенны со сходным соотношением габаритных размеров и возможностью удобного крепления на плоской проводящей поверхности. Широкополосность антенны характеризуется отношением верхней в fв нижней fн граничных частот рабочего диапазона. В авиационной технике целесообразно применение сверхшировополосных антенн, имеющих отношение в fв / fн = 9:1. При этом коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) не должно превышать 3, коэффициент усиления (КУ) быть не менее 1 дБи, диаграмма направленности должна быть осесимметричной с уровнем боковых лепестков, не превышающим 25 %.Цель. Разработка и исследование характеристик сверхширокополосной диэлектрической стержневой антенны.Материалы и методы. Конструирование и определение параметров антенн выполнены электродинамическим моделированием в среде Ansoft HFSS. Предложены два различающихся конструктивно варианта сверхширокополосной диэлектрической стержневой антенны.Результаты. В результате проведенного моделирования получены антенны со следующими параметрами в требуемом диапазоне частот: – для первого варианта – КСВН не превышает 3.25, КУ изменяется от 6 до 12 дБи, диаграмма направленности осесимметричная с уровнем боковых лепестков, не превышающим 30 %; – для второго варианта – КСВН не превышает 2.75, КУ изменяется от 5 до 11 дБи, диаграмма направленности осесимметричная с уровнем боковых лепестков, не превышающим 20 %; Конструктивные особенности второго варианта позволяют удобно закрепить его на плоской проводящей поверхности.Заключение. Сравнение полученных результатов с требованиями, предъявляемыми к рассматриваемой антенне, показывают, что второй вариант, в отличии от первого, обладает допустимым уровнем согласования (КСВН 2.75 £ ) и бокового излучения диаграммы направленности (20 %) и может быть рекомендован для предполагаемого применения
Optimization and Fabrication of Heterojunction Silicon Solar Cells Using an Experimental-Industrial Facility AK-1000 Inline
Get PDFIntroduction. Heterojunction silicon solar cells represent one of the most promising directions for the development of solar photovoltaics. This is due to both their high power conversion efficiency and reasonable likelihood for further growth in performance, as well as good commercial potential of this technology, which relies on a transition from conventional diffusion-based processes to thin film deposition.Aim. The paper describes results of optimization and fabrication of heterojunction silicon solar cells using the AK-1000 inline tool, adapted for processing of 6-inch wafers.Materials and methods. In the manufacturing of solar cells, crystalline silicon wafers were subjected to wet chemical processes, and then electron, hole, and intrinsic types of conductivity of the layers based on amorphous silicon were deposited by plasma-chemical deposition. Precipitation of oxide transparent conductive layers was carried out by magnetron sputtering. To optimize the processes of obtaining solar cells, measurements of the reflection coefficient, of lifetime of minority carriers, and of current – voltage characteristics were used.Results. As a result of the work, heterojunction solar cells were obtained in a laboratory in Kazakhstan with an efficiency of 20% without using of traditional diffusion processes for solar cells manufacturing.Conclusions. The output parameters associated with light conversion efficiency demonstrate the possibility of further optimization of the parameters affecting the performance of heterojunction solar cells.Introduction. Heterojunction silicon solar cells represent one of the most promising directions for the development of solar photovoltaics. This is due to both their high power conversion efficiency and reasonable likelihood for further growth in performance, as well as good commercial potential of this technology, which relies on a transition from conventional diffusion-based processes to thin film deposition.Aim. The paper describes results of optimization and fabrication of heterojunction silicon solar cells using the AK-1000 inline tool, adapted for processing of 6-inch wafers.Materials and methods. In the manufacturing of solar cells, crystalline silicon wafers were subjected to wet chemical processes, and then electron, hole, and intrinsic types of conductivity of the layers based on amorphous silicon were deposited by plasma-chemical deposition. Precipitation of oxide transparent conductive layers was carried out by magnetron sputtering. To optimize the processes of obtaining solar cells, measurements of the reflection coefficient, of lifetime of minority carriers, and of current – voltage characteristics were used.Results. As a result of the work, heterojunction solar cells were obtained in a laboratory in Kazakhstan with an efficiency of 20% without using of traditional diffusion processes for solar cells manufacturing.Conclusions. The output parameters associated with light conversion efficiency demonstrate the possibility of further optimization of the parameters affecting the performance of heterojunction solar cells
Интервальное и точечное пеленгование источников радиоизлучения при широкополосном радиомониторинге
Get PDFIntroduction. The point and interval direction finding of radio sources is used for broadband radio monitoring in the frequency domain. The initial data for broadband radio monitoring are spectral samples obtained from an M-element antenna array by multichannel reception. Point direction finding is based on a grouping of point estimates of azimuth and elevation angle formed for each frequency sample, in which signal components are detected. A single estimate of azimuth and elevation angle is made based on the grouped point estimates in the range of neighbouring frequency samples. Interval direction finding is based on the azimuth and elevation estimates formed entirely from the interval of adjacent frequency samples, in which the signal components are found, and the subsequent refinement of frequency sample interval boundaries for each radio source in multisignal mode by spatial selection methods. Point direction finding is mainly implemented in single-signal mode in modern operating broadband radio monitoring complexes, while the multi-signal mode based on MUSIC or ESPRIT is implemented in the time domain in a narrow frequency band.Aim. Development and investigation of methods for point and interval direction finding in multi-signal mode, as well as development of recommendations for their practical application in multi-signal and single-signal modes.Methods. Multi-signal mode for point and interval direction finding was implemented using MUSIC and ESPRIT. An experimental study of the developed direction finding methods in single-signal and multi-signal (on ESPRIT) modes with overlapping signal spectra was carried out by processing the recorded real signals. The records were made using a seven-channel coherent synchronous receiver connected to a seven-element 60° angle antenna array.Results. The research results are presented by frequency-azimuth panoramas and estimates of the amplitude spectra of separated signals and direction finding accuracy indicators.Conclusion. It was experimentally demonstrated that point direction finding should be used in single-signal mode provided the absence of information on the number of signals in the observed data. Interval direction finding is recom-mended in multi-signal mode for improving the accuracy and real-time feasibility of the process.Введение. При широкополосном радиомониторинге в частотной области применяются точечное и интервальное пеленгования источников радиоизлучения, исходными данными для которых являются спектральные выборки, полученные при многоканальном приеме от M-элементной антенной решетки. Точечное пеленгование основано на группировке точечных оценок азимута и угла места, сформированных для каждого частотного отсчета, в котором обнаружены сигнальные составляющие. По сгруппированным точечным оценкам в интервале соседних частотных отсчетов выносится единая оценка азимута и угла места. Интервальное пеленгование основано на формировании оценок азимута и угла места целиком по интервалу соседних частотных отсчетов, в котором обнаружены сигнальные составляющие и последующем уточнении границ интервала частотных отсчетов для каждого источника радиоизлучения в многосигнальном режиме на основе методов пространственной селекции. В современных эксплуатирующихся широкополосных комплексах радиомониторинга реализовано преимущественно точечное пеленгование в односигнальном режиме, а многосигнальный режим на основе MUSIC или ESPRIT реализован во временно́й области в узкой полосе частот.Цель работы. Разработка и исследование методов точечного и интервального пеленгования в многосигнальном режиме и выработка рекомендаций для их практического применения в многосигнальном и односигнальном режимах.Методы. Многосигнальный режим при точечном и интервальном пеленговании реализован на MUSIC и ESPRIT. Экспериментальное исследование разработанных методов пеленгования при перекрытии спектров сигналов в односигнальном и многосигнальном по ESPRIT режимах выполнено по записям реальных сигналов, сделанных с помощью семиканального когерентного синхронного приемника, подключенного к семиэлементной 60° уголковой антенной решетке.Результаты. Результаты исследования представлены в виде частотно-азимутальных панорам, амплитудных спектров разделенных сигналов и показателей точности пеленгования.Заключение. Экспериментально продемонстрировано, что в односигнальном режиме при отсутствии информации о числе сигналов в наблюдаемых данных целесообразно применять точечное пеленгование, а в многосигнальном режиме для повышения точности и реализуемости в реальном времени – интервальное
Локализация ошибок в сетях из цифровых автоматов состояний
Get PDFIntroduction. In the paper a fault isolation problem in the devices combining digital unit by functional diagnostics methods is considered. Networks of state automates are accepted as mathematical models of the devices. Assumed, that functional diagnostics devices for each network component are preliminarily constructed in an optimal way and they consist of a control automata and of a fault discriminator of unit dimension.Aim. To develop functional diagnostics method based on theoretical analysis allowing to decide fault isolation problem in networks of state automation and to reduce computational complexity and hardware redundancy.Materials and methods. An analysis of mathematical description of a network of state automation and functional diagnostics devices for each network component was presented in terms of algebraic theory of functional diagnosis of dynamic systems. A possibility to transform the set of known functional diagnostics devices of the network was demonstrated. The possibility provided a localization of the network component with an error, if the component was unique.Results. A searching procedure of the analytical equations determining supervision automata and fault discriminator for the whole network was proposed. The case when initial functional diagnostics devices for each network component were defined by scalar functions was considered. The obtained result was generalized to the case, when mentioned devices were defined by vector functions. The application of the described method was demonstrated in the example of construction functional diagnostics devices for simplified fragment of the device for forming priorities of mutual aircraft navigation system.Conclusion. Estimation of results by an order criterion was obtained. It was established that with an increase in the number of network components, the reduction of intentioned redundancy by functional diagnostics devices compared with the original version increased significantly.Введение. Для повышения достоверности выходной информации систем радиолокации и радионавигации нередко требуется локализация узлов с ошибками в режиме реального времени. Один из самых эффективных способов решения задачи локализации состоит во введении в состав систем средств функционального диагностирования. Однако для систем, имеющих большое количество функциональных узлов, на применение этого способа накладываются ограничения: сложность решения диагностической задачи и необходимость сокращения введенной аппаратной избыточности. Пути редукции этих ограничений при решении задачи локализации в упомянутых системах исследованы в настоящей статье.Цель работы. Разработка метода синтеза средств функционального диагностирования, решающего задачу локализации ошибок систем радиолокации и радионавигации и позволяющего снизить вычислительную трудоемкость и уменьшить аппаратные затраты.Материалы и методы. В качестве математических моделей систем приняты сети из цифровых автоматов состояний. Представлен анализ математического описания сети из цифровых автоматов состояний, а также средств функционального диагностирования каждого компонента сети. Показана возможность преобразования совокупности известных средств функционального диагностирования сети, обеспечивающая локализацию компонента сети с ошибкой при условии его единственности.Результаты. Предложена процедура поиска аналитических выражений, задающих контрольный автомат и дискриминатор ошибок для всей сети. Рассмотрен случай, когда исходные средства функционального диагностирования компонентов заданы скалярными функциями. Полученный результат обобщен на случай векторного задания функций упомянутых средств.Заключение. Анализ полученных результатов при помощи оценки по критерию порядка показывает, что при увеличении числа компонентов сети выигрыш по избыточности, вносимой средствами функционального диагностирования, по сравнению с исходным вариантом, существенно растет для сети, состоящей из семи компонентов. Возможность практического применения результатов исследования показана на примере решения задачи локализации для упрощенного фрагмента устройства формирования приоритетов системы взаимной навигации летательных аппаратов
Применение макросов языка VBScript при моделировании волноводно-щелевых антенн в САПР Ansys HFSS
Get PDFIntroduction. Modern antenna devices contain a large number of repeating elements. The process of development of CAD models of such devices requires repeatedly performed operations that is a routine task for an engineer. Therefore, the problem of repeating operations automation arises when constructing antenna models with periodic structures.Aim. To demonstrate the automation of slotted waveguide antennas design process in CAD Ansys HFSS.Materials and methods. In order to determine the dimensions of the slotted waveguide antenna the energy method was used. Automation procedure of the design of the slotted waveguide antennas in CAD Ansys HFSS using the Visual Basic Scripting Edition macros was presented.Results. In order to design and edit slotted waveguide antennas in CAD Ansys HFSS four macros in the VBScript language were established: for slot subtraction from a broad wall of a rectangular waveguide at given coordinates; for removing the original slots created using the previous macro; for drawing a polyline passing through the centers of the slots, in order to verify the antenna’s near field realized distribution; for inclined slot subtraction from a narrow wall of a rectangular waveguide at given coordinates. Results of the macros usage were presented.Conclusion. The above mentioned macros allow one to automate the routine steps during the process of creating and deleting objects while designing an antenna model with periodic structures in CAD Ansys HFSS. Specified procedures for creating macros could be extended to a wide class of tasks related to the studies of characteristics of electromagnetic structures including repeating objects (phased antenna arrays, reflective arrays, slotted waveguide antennas, fractal antennas, log-periodic antennas, multi-layer lens antennas, ladder-type microwave filters).Введение. Современные антенные устройства содержат большое число повторяющихся элементов. При построении моделей таких устройств в системах автоматизированного проектирования (САПР) требуется многократное выполнение одинаковых операций, что может стать рутинной задачей для разработчика. В связи с этим актуальной становится задача автоматизации выполнения этих одинаковых операций при построении моделей антенн с периодическими структурами.Цель работы. Демонстрация автоматизации построения моделей антенн с периодическими структурами в САПР Ansys HFSS на примере волноводно-щелевых антенных решеток.Материалы и методы. Для расчета конструктивных параметров антенной решетки использован энергетический метод, а для реализации процесса автоматизации проектирования волноводно-щелевых антенн в САПР Ansys HFSS разработаны макросы на языке Visual Basic Scripting Edition.Результаты. Для работы с моделями волноводно-щелевых антенн в САПР Ansys HFSS разработаны четыре макроса на языке VBScript: "вырезание" в автоматическом режиме поочередно продольных щелей на широкой стенке прямоугольного волновода по заданным координатам; удаление исходных щелей, созданных с помощью предыдущего макроса; построение ломаной линии, проходящей через центры щелей, с целью контроля реализованного распределения ближнего поля антенны; "вырезание" встречно-наклонных щелей на узкой стенке прямоугольного волновода по заданным координатам. Приведены результаты использования разработанных макросов.Заключение. Применение разработанных макросов позволяет автоматизировать рутинные операции по созданию и удалению однотипных объектов при создании модели антенны с периодическими структурами в САПР Ansys HFSS. Подробно описанные процедуры создания макросов могут быть распространены на широкий класс задач по исследованию характеристик конструкций, включающих в себя повторяющиеся объекты, такие как фазированные антенные решетки, отражательные решетки, волноводнощелевые антенны, фрактальные антенны, логопериодические антенны, многослойные линзовые антенны, многозвенные СВЧ-фильтры