1635 research outputs found
Sort by
Способ автоматического согласования антенны и выходных каскадов передатчика
Get PDFThis work is devoted to the study of automatic antenna tuning units of the short-wave range. Devices of narrowband matching based on discrete sets of reactive elements are considered. A classification of the most frequently used automatic matching methods has been made. The advantages and disadvantages of each method are analyzed. Examples of using different approaches in commercially available devices are given. Particular attention is paid to the calculation method of matching, as the most promising for use in modern communications. Assumptions are made about the reasons for its rare use in serial devices. Circuits have been developed to simulate the influence of parasitic parameters of the components of the matching circuit and the body of the tuning unit on the resulting standing wave ratio when using this method. Based on the simulation results, conclusions were drawn about the reasons for the low quality of the calculation method. As an alternative, a new method of automatic tuning is proposed, combining the advantages of computation and search methods, which is based on modeling the search process using a simulation model. The conditions for its application in automatic antenna tuning units are determined. Acomparative analysis of the features of both the known methods of automatic tuning and the newly proposed one ismade.Данная работа посвящена исследованию автоматических антенных согласующих устройств коротковолнового диапазона. Рассмотрены устройства узкополосного согласования на основе дискретных наборов реактивных элементов. Произведена классификация наиболее часто используемых способов автоматического согласования. Проанализированы достоинства и недостатки каждого способа. Приведены примеры использования различных подходов в серийно выпускаемых устройствах. Особое внимание уделено расчетному способу согласования как наиболее перспективному для использования в современных средствах связи. Сделаны предположения о причинах редкого применения его в серийных устройствах. Разработаны схемы для моделирования влияния паразитных параметров компонентов согласующей цепи и корпуса согласующего устройства на результирующий коэффициент стоячей волны при использовании данного способа. По результатам моделирования сделаны выводы о причинах низкого качества работы расчетного способа. В качестве альтернативы предложен новый способ автоматического согласования, сочетающий в себе достоинства расчетного и поискового, который базируется на моделировании процесса поиска с использованием имитационной модели. Определены условия его применения в автоматических антенных согласующих устройствах. Произведен сравнительный анализ особенностей использования как известных способов автоматического согласования, так и вновь предложенного
Методы синтеза согласующих цепей для широкополосных радиотехнических устройств c нестабильным импедансом нагрузки
Get PDFThe aim of this work is to select a synthesis method for a broadband matching circuit that provides maximum power transfer from a signal source to a load in the presence of a changing load impedance of a radio engineering device. To achieve this goal, an analysis of the main directions of designing broadband matching circuits (analytical, numerical, graphic-analytical synthesis methods) was carried out. Based on the results of a comparison of synthesis methods, their features (advantages and disadvantages) were indicated. The analysis of methods of synthesis of broadband matching circuits was carried out. For the analysis, the generalized Darlington method, the method of real frequencies, the structural-parametric synthesis method based on the T-matrix apparatus, and the graphic-analytical method based on the Volpert-Smith diagram were chosen). Using these synthesis methods, broadband matching circuits were obtained for various types of loads. Comparison of the results obtained was carried out according to several indicators: the level of the power transfer coefficient in the operating frequency range, the sensitivity of the power transfer coefficient to the change in the ratings of the elements of the matching circuit and the load impedance, provided that the number of elements of the matching circuit is no more than six. Based on the comparison and analysis, it was found that the most preferable synthesis method for solving the problem posed is the method of real frequencies. Its advantage is the use of a combination approach (iterative determination of the parameters of the resistance function with an analytical representation of the transfer function). Matching circuits obtained using this synthesis method provided the highest level of power transmission coefficient, as well as the lowest sensitivity value in a given frequency band for the considered types of loads.Целью работы является выбор метода синтеза широкополосной согласующей цепи, обеспечивающей максимальную передачу мощности от источника сигнала в нагрузку при наличии изменяющегося импеданса нагрузки радиотехнического устройства. Для достижения поставленной цели был осуществлен анализ основных направлений проектирования широкополосных согласующих цепей (аналитические, численные, графоаналитические методы синтеза). По результатам сравнения методов синтеза были указаны их особенности (достоинства и недостатки). Был выполнен анализ методов синтеза широкополосных согласующих цепей. Для анализа были выбраны обобщенный метод Дарлингтона, метод вещественных частот, структурно-параметрический метод синтеза на основе аппарата Т-матрицы, графоаналитический метод на основе диаграммы Вольперта – Смитта. С помощью данных методов синтеза были получены широкополосные согласующие цепи применительно к различным типам нагрузок. Сопоставление полученных результатов осуществлялось по нескольким показателям: уровню коэффициента передачи мощности в рабочем диапазоне частот, чувствительности коэффициента передачи по мощности к изменению номиналов элементов согласующей цепи и импедансу нагрузки при условии, что количество элементов согласующей цепи не более шести. На основании проведенного сравнения и анализа методов синтеза было установлено, что для решения поставленной задачи наиболее предпочтительным является метод вещественных частот. Его достоинством является использование комбинационного подхода (итеративного нахождения параметров функции сопротивления с аналитическим представлением функции передачи). Согласующие цепи, полученные с помощью данного метода синтеза, обеспечили наибольший уровень коэффициента передачи по мощности, а также наименьшее значение чувствительности в заданной полосе частот для рассматриваемых типов нагрузок
Формирование отверстий в кремниевой подложке 3D-электронного модуля лазерным излучением
Get PDFLaser heating is a promising method for through-silicon-via (TSV) formation in assembling highdensity 3D electronic modules due to its high specific energy and local heating ability. Using laser radiation for the formation of TSV makes it possible to reduce its diameter, indirectly increases the density of elements in 3D electrical modules. Laser system selection depends on the physical and mechanical properties of the processed materials and on the technical requirements for laserprocessing. The reflectivity of most materials increases with the laser wavelength. It was found that with an increase in the initial temperature of the substrate, the TSV taper becomes larger. Simulation was performed in COMSOL Multiphysics 5.6 to conduct thermal distribution during TSV laser formation. By modeling thermal fields in the COMSOL Multiphysics 5.6 software for laser processing of silicon substrates and experimental studies, the parameters of laser radiation have been optimized to obtain a minimum hole taper coefficient in the substrates of 3D electronic modules. The optimal duration of exposure to laser radiation with a wavelength of 10.64 microns is less than 2 s with holes taper 0.1–0.2.Лазерный нагрев является перспективным методом формирования отверстий в кремниевых подложках при сборке 3D-электронных модулей с высокой плотностью выводов из-за его высокой удельной энергии и способности локального нагрева. Применение лазерного излучения для формирования отверстий в кремнии дает возможность уменьшения их диаметра, косвенно повышает плотность элементов в 3D-электронных модулях. Выбор лазерной системы зависит от физико-механических свойств обрабатываемых материалов и от технических требований, предъявляемых к лазерной обработке. Отражательная способность большинства материалов возрастает с увеличением длины волны лазерного излучения. Установлено, что с повышением начальной температуры кремниевой подложки конусообразность отверстий в ней становится больше. Выполнено моделирование в COMSOL Multiphysics 5.6 для проведения теплового распределения при лазерной прошивке отверстий в кремниевой подложке. Моделированием тепловых полей в программном пакете COMSOL Multiphysics 5.6 при лазерной обработке кремниевых подложек и экспериментальнымиисследованиями оптимизированы параметры лазерного излучения для получения минимальной конусообразности отверстий в подложках 3D-электронных модулей. Оптимальная длительность воздействия лазерного излучения с длиной волны 10,64 мкм составляет не более 2 с при конусообразности отверстий 0,1–0,2
Схема поляризационного разнесения для масштабирования сети WDM/TDM GPON до 60 км с использованием полупроводниковых оптических усилителей на квантовых точках
Get PDFGigabit passive optical networks (GPON) are the most advanced technology. The data transfer rate is 2.5 Gbps for downstream and 1.25 Gbps for upstreams. But this network architecture has a limited physical network length of 20 km. This is due to the high budgetary losses of the network. This restriction of access makes the network difficult to access for subscribers located far from the facilities of the telecom operator, and coverage of remote settlements is quite costly (cost of design work, fiber, laying of fiber-optic cable), thereby complicating the elimination of the digital divide between the city, the suburbs and the countryside. To solve this problem, it is proposed to use quantum dot semiconductor optical amplifiers (QD-SOA), which will expand the GPON reach up to 60 km, which is the limit for the logical length under the current protocols. Quantum dot semiconductor optical amplifiers are promising devices for optical communication technology, but for commercial use they have one disadvantage. They are polarization sensitive. In this paper the authors constructed a polarization diversity scheme to avoid polarization sensitivity of QD-SOAs.Гигабитные пассивные оптические сети (GPON) являются наиболее передовой технологией: скорость передачи данных составляет 2,5 Гбит/с для нисходящих и 1,25 Гбит/с для восходящих потоков. Но данная архитектура сети имеет ограниченную физическую длину сети – примерно в 20 км. Это связано с высокими бюджетными потерями сети. Такое ограничение доступа делает сеть труднодоступной для абонентов, расположенных далеко от объектов телеком-оператора, а покрытие удаленных населенных пунктов является достаточно затратным (стоимость проектных работ, волокна, прокладки оптиволоконного кабеля), что усложняет устранение цифрового неравенства между городом, пригородом и сельской местностью. Для решения данной проблемы предлагается использование оптических усилителей с активной областью на квантовых точках (ППОУ-КТ), которые расширят зону досягаемости GPON до 60 км, что является пределом для логической длины по текущим протоколам. Одним из недостатков ППОУ-КТ является их поляризационная чувствительность. Для изменения состояния поляризации вышеназванных усилителей в данной работе предлагается схема поляризационного разнесения
Оценка производительности алгоритмов синтезирования радиолокационных изображений с использованием технологии Cuda
Get PDFThe features of the implementation of the algorithm for the synthesis of detail radar images for an aperture synthesis radar using the built-in functions of the Cuda library are presented. The estimation of computational complexity from the standpoint of the organization of parallel computing on Nvidia GPUs is given. The estimation of the real performance of radar synthesis is given, taking into account the volume and features of the placement of primary radar information.Приведены особенности реализации алгоритма синтеза детальных радиолокационных изображений (РЛИ) для радиолокатора с синтезированием апертуры с использованием встроенных функций библиотеки Cuda. Дана оценка вычислительной сложности с позиций организации параллельных вычислений на графических процессорах Nvidia. Приведена оценка реальной производительности синтеза РЛИ с учетом объема и особенностей размещения первичной радиолокационной информации
Повышение помехозащищенности радиоприемных трактов с автоматической регулировкой чувствительности
Get PDF The relevance of the study of automatic sensitivity control systems (ASC) is determined by their demand for the creation and modernization of radio receiving paths (RRP) with increased noise immunity for radar systems, radio navigation and radio communication. The article analyzes typical attenuating ASCs, which are traditionally widely used to match the dynamic range (DR) of the RRP with the DR of a group radio signal, determined by the current state of the electromagnetic environment at the receiving system location. The fundamental possibility of increasing the noise immunity of RRPs with attenuating ASCs is shown on the basis of the current analysis of the resulting output signal in the IF main filter band. At the same time, it was found that the procedure for determining the optimal value of the attenuator transmission coefficient is characterized by low response speed. In addition, an increase in noise immunity in a RRP with such ASC leads to a significant loss of sensitivity. To overcome the disadvantages of attenuating ASCs, structures that implement the exchange of the transmission coefficient of the RRP to DR and linearity are proposed. Studies of various possible ASC structures have shown that with a proportional exchange of the transmission coefficient for the DR, an improvement in the noise immunity of the RRP is provided while maintaining a high sensitivity of the system. An original ASC system is proposed, which is invariant to the sampling step of the transmission coefficients of controlled elements with increased performance. The considered structural solutions and algorithms make it possible to optimize the technical appearance of RRPs for radar, radio navigation and radio communication with increased noise immunity and to adapt their characteristics to the conditions of nonstationary electromagnetic environment. Актуальность исследования систем автоматической регулировки чувствительности (АРЧ) определяется их востребованностью при создании и модернизации радиоприемных трактов (РПТ) с повышенной помехозащищенностью для систем радиолокации, радионавигации и радиосвязи. В статье выполнен анализ типовых аттенюаторных АРЧ, которые традиционно широко используются для согласования динамического диапазона (ДД) РПТ с ДД группового радиосигнала, определяемого текущим состоянием электромагнитной обстановки в месте приема. Показана принципиальная возможность повышения помехозащищенности РПТ с аттенюаторными АРЧ на основе текущего анализа суммарного процесса в полосе фильтра основной селекции. Одновременно установлено, что процедура определения оптимального значения коэффициента передачи аттенюатора характеризуется низким быстродействием. Кроме того, повышение помехозащищенности в РПТ с такими АРЧ приводит к ощутимой потере чувствительности. Обойти недостатки аттенюаторных АРЧ позволяют структуры, реализующие размен коэффициента передачи РПТ на ДД и линейность. Исследования возможных вариантов таких АРЧ показали, что при пропорциональном размене коэффициента передачи на ДД обеспечивается улучшение помехозащищенности РПТ при сохранении высокой чувствительности системы. Предложена оригинальная система АРЧ, инвариантная к шагу дискретизации коэффициентов передачи регулируемых элементов с повышенным быстродействием. Рассмотренные структурные решения и алгоритмы позволяют оптимизировать технический облик РПТ радиолокации, радионавигации и радиосвязи с повышенной помехозащищенностью и адаптировать их характеристики к условиям нестационарной электромагнитной обстановки.
Способ длительного когерентно-некогерентного накопления сигнала при ненулевых высших производных дальности до радиолокационной цели
Get PDFA method of long-term combined accumulation of the reflected signal is justified, which provides for its division into disjoint subsets, coherent accumulation in subsets using one of the fast algorithms and subsequent incoherent accumulation of the squares of the modules of the results of processing the subsets. A distinctive method’s feature is the use with incoherent accumulation of maxima of the squares of the moduli of the coherent processing results, that are selected from the range / radial velocity regions in accordance with a given hypothesis about the minimum and maximum values of the target radial velocity and the radial acceleration detection channel setting.The efficiency of the method was confirmed by simulation modeling. Using the theories of ordinal statistics and the method of moments, a method for calculating the probability of correct detection is developed. Estimates of processing losses are made in comparison with coherent and incoherent accumulation algorithms for a signal reflected from a point target, for the case when there is no range and frequency migration. Estimates for the required number of receiver channels are given.Обоснован способ длительного комбинированного накопления отраженного сигнала, предусматривающий разделение его на непересекающиеся подпачки, когерентное накопление в подпачках с использованием одного из быстрых алгоритмов и последующее некогерентное накопление квадратов модулей результатов обработки подпачек. Отличительной особенностью способа является использование при некогерентном накоплении максимумов квадратов модулей результатов когерентной обработки, выбираемых из областей дальность/радиальная скорость в соответствии с заданной гипотезой о минимальном и максимальном значениях радиальной скорости цели и настройки канала обнаружения по радиальному ускорению. Работоспособность способа подтверждена путем имитационного моделирования. С использованием теорий порядковых статистик и метода моментов разработана методика расчета вероятности правильного обнаружения. Выполнены оценки потерь при обработке в сравнении с алгоритмами когерентного и некогерентного накопления для сигнала, отраженного от точечной цели, для случая, когда миграция дальности и частоты отсутствует. Приведены оценки для требуемого числа каналов приемника
Исследование режимов работы высоковольтного источника питания для возбуждения разряда барьерного типа
Get PDFThe issues related to the features of operation and modes setting of a high-voltage switching power source based on a sequential autonomous resonant inverter with reverse diodes used to excite an atmospheric pressure barrier type discharge are discussed in the article. It is indicated that the characteristic features of the autonomous resonant inverters operation are the occurrence of damped voltage fluctuations in the LC circuit of the inverter, as well as the dependence of the output alternating voltage on the ratio of the inverter operating frequency (thyristor switching frequency) to the natural resonant frequency of the LC circuit. Depending on this ratio, the inverter can operate in discontinuous, boundary and continuous current mode. The amplitude and shape of the inverter output voltage were controlled using a 1:1000 voltage divider with a C1-65A oscilloscope. The shape of the gate trigger pulses was obtained using a C1-167 oscilloscope. It is established that when the gate trigger pulses are asymmetrical relative to each other due to the operation features of the step-up transformers, the value of the alternating high-voltage at the inverter output is insufficient to excite the atmospheric pressure barrier type discharge. In the case of the gate trigger pulses symmetry, the output voltage of the inverter stage reaches the values required for the breakdown of the dielectric medium. Oscillograms of the inverter output voltage while adjusting its operating frequency are obtained. It is shown that the amplitude value of the voltage at the gas-discharge load increases as the operating frequency of the inverter increases. For the gate trigger pulses frequency of 250 Hz the value of the inverter output voltage amplitude was 3.4 kV, for 460 Hz – 4.0 kV, and for 550 Hz – 4.2 kV.В статье рассматриваются вопросы, касающиеся особенностей работы и настройки режимов высоковольтного импульсного источника питания на основе последовательного автономного резонансного инвертора с обратными диодами, использованного для возбуждения разряда атмосферного давления барьерного типа. Указывается, что характерными особенностями работы автономных резонансных инверторов является возникновение затухающих колебаний напряжения в LC-контуре инвертора, а также зависимость выходного переменного напряжения от отношения рабочей частоты инвертора (частота открытия тиристоров) к собственной резонансной частоте LC-контура. В зависимости от этого отношения инвертор может работать в режиме прерывистого, граничного и непрерывного тока. Амплитуда и форма выходного напряжения инвертора контролировались при помощи делителя напряжения 1:1000 осциллографом C1-65A. Вид управляющих импульсов для отпирания тиристоров получен при помощи осциллографа C1-167. Установлено, что при несимметричном следовании управляющих импульсов друг относительно друга вследствие особенностей работы повышающих трансформаторов величина высоковольтного переменного напряжения на выходе инвертора оказывается недостаточной для возбуждения разряда атмосферного давления барьерного типа. В случае симметрии управляющих импульсов величина напряжения на выходе инверторного каскада достигает требуемых для пробоя диэлектрической среды величин. Получены осциллограммы выходного напряжения инвертора при регулировании его рабочей частоты. Показано, что амплитудное значение напряжения на газоразрядной нагрузке увеличивается по мере повышения рабочей частоты инвертора. Для частоты управляющих импульсов 250 Гц значение выходного амплитудного напряжения инвертора составило 3,4 кВ, для 460 Гц – 4,0 кВ, а для 550 Гц – 4,2 кВ
Исследовательский стенд для микроплазменной поверхностной обработки материалов в условиях атмосферного давления
Get PDFA research stand for microplasma treatment of object surfaces with the ability to move the discharge zone along the object using a program-controlled linear stepper motor has been developed. The design of the stand allows the use of different types of plasma generation systems, as well as processing with feeding of various gases such as air, nitrogen, oxygen, etc. into the discharge zone. The research bench is equipped with measuring equipment for monitoring the electrical and physical characteristics of the discharge (digital oscilloscopes, optical emission spectrometer, air ion meter, etc.). A microhardness tester, goniometer, interference microscope, tribometer, tensile testing machine, etc. can be used to further evaluate the quality and characteristics of the treated surfaces. Examples of the electrical characteristics of discharge devices tested as part of the research stand, optical emission spectroscopy of plasma, and results of measurements of the contact angle of treated objects surfaces are given.Разработан исследовательский стенд для микроплазменной обработки поверхностей объектов с возможностью перемещения зоны разряда вдоль объекта с использованием программно управляемого линейного шагового двигателя. Конструкция стенда позволяет применять разные типы систем плазмообразования, а также проводить обработку с подачей в зону разряда различных газов, таких как воздух, азот, кислород и т. д. Исследовательский стенд оснащен измерительным оборудованием для контроля электрических и физических характеристик разряда (цифровые осциллографы, оптический эмиссионный спектрометр, аэроионометр и др.). Для последующей оценки качества и характеристик обработанных поверхностей могут использоваться микротвердомер, гониометр, интерференционный микроскоп, трибометр, разрывная машина и т. д. Приведены примеры электрических характеристик разрядных устройств, апробированных в составе исследовательского стенда, оптической эмиссионной спектроскопии плазмы, результатов измерений краевого угла смачивания поверхностей обработанных объектов
Влияние отжига на структурно-фазовые и электрофизические свойства пленок оксида ванадия
Get PDFThe aim of this work was to study the effect of the parameters of deposition process and subsequent annealing on the properties of vanadium oxide VOx films deposited by the pulsed reactive magnetron sputtering of a V target in an Ar/O2 gas mixture. The dependences of the structure, phase, temperature coefficient of resistance (TCR), resistivity p, band gap Egof the films on the oxygen concentration in Ar/O2 gas mixture during the deposition ГO2, and the temperature of annealing in an O2 atmosphere were obtained. The films were found to have an amorphous structure after deposition. Crystallization processes are observed at temperatures above 275 °C. In this case, depending on the temperature, polycrystalline films with a monoclinic, cubic or mixed crystal lattice are formed and a transition occurs from the intermediate oxide V4O9 to the mixed phase VO2/VOx/V2O5 and then to the higher oxide V2O5. The character of changes in p, TCR and Egof films coming from the change in the annealing temperature is complex and largely determined by ГO2. It was established that with the view of using VOx films as thermosensitive layers, the following conditions of deposition and annealing would be preferable: films deposited at the oxygen concentration 25 % in Ar/O2 gas mixture and annealed at a temperature of 250–275 °C in an O2 atmosphere for 10 min. Under these conditions VOx films with the following properties were obtained: p= (1.0 – 3.0).10-2 Ohm.m, TCR = 2.05 %/°C, and Eg= 3.76–3.78 eV.Целью работы являлось исследование влияния параметров процесса нанесения и последующего отжига на свойства пленок оксида ванадия VOx, осажденных методом реактивного магнетронного распыления V мишени в Ar/O2 смеси газов. Получены зависимости структуры, фазового состава, температурного коэффициента сопротивления (ТКС), удельного сопротивления p, ширины запрещенной зоны Eg пленок от концентрации кислорода в Ar/O2 смеси газов в процессе нанесения ГO2и температуры отжига пленок в атмосфере O2. Установлено, что после нанесения пленки имеют аморфную структуру. Процессы кристаллизации наблюдаются при температурах более 275 °С. При этом формируются поликристаллические пленки с моноклинной, кубической или смешанной кристаллической решеткой и происходит переход от промежуточногооксида V4O9 к смешанной фазе VO2/VOx/V2O5 и далее к высшему оксиду V2O5. Характер изменения , ТКС и Eg пленок при изменении температуры отжига имеют сложный характер и во многом определяется ГO2. Установлено, что с точки зрения использования VOxпленок в качестве термочувствительных слоев предпочтительными являются следующие условия нанесения и отжига: пленки наносятся при концентрации кислорода 25 % в Ar/O2 смеси газов и отжигаются при температуре 250–275 °С в атмосфере кислорода 10 мин. При данных условиях получены пленки VOx с p= (1,0 – 3,0).10–2 Ом.м, ТКС = 2,05 %/°С и Eg= 3,76–3,78 эВ