Preview

Доклады БГУИР

Расширенный поиск

Научный журнал «Доклады БГУИР» издается с 2003 г. Белорусским государственным университетом информатики и радиоэлектроники. Для опубликования в журнале принимаются оригинальные статьи на русском и английском языках. Статьи подлежат обязательному рецензированию. 

Текущий выпуск

№ 7-8 (2019)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКА

5-12 59
Аннотация

Целью работы является определение свойств сверхширокополосной сканирующей антенной решетки проволочных излучателей. Одиночным элементом решетки является трехмерная антенна Вивальди. Было проведено численное моделирование антенных решеток и одиночных излучателей Вивальди методом интегральных уравнений в тонкопроволочном приближении с помощью оригинальной программы и программы MMANA. Определены размеры всех элементов одиночного излучателя по критерию согласования и формы диаграммы направленности для работы в диапазоне частот 2–18 ГГц. Описанный вариант антенны по критерию согласования (КСВ < 2) имеет коэффициент перекрытия по частоте 12. Определено сужение полосы частот одиночного излучателя в составе несканирующей и сканирующей решеток в пределах угла 30º. В статье рассматриваются диапазонные свойства антенных решеток в зависимости от параметров излучателей и возможности по фазовому сканированию. Показано, что наибольшей полосой частот по согласованию обладает решетка с минимальным шагом размещения излучателей. В плоской антенной решетке при сканировании в Н-плоскости полоса частот по критерию согласования уменьшается в 2–3 раза. Показано, что линейная решетка без сканирования имеет коэффициент перекрытия по частоте, равный 6 по критерию согласования излучателей. Этот коэффициент уменьшается с увеличением сектора фазового сканирования. В плоской решетке коэффициент перекрытия по частоте и сектор фазового сканирования меньше, чем в линейной, и уменьшается с ростом числа строк. Приведенная антенная решетка обладает рядом конструктивных преимуществ и может быть использована в системах со сверхширокополосными сигналами.

13-21 44
Аннотация

Целью настоящей работы является рассмотрение характеристик L-канальных EGC и MRC приемников с линейным суммированием сигналов равной мощности и суммированием дифференциально взвешенных сигналов каждого канала при наличии независимых, не обязательно идентично распределенных, и коррелированных замираний Вейбулла в канале связи при разнесенном приеме сигналов, основанное на определении моментов высокого порядка для случайных параметров, а также определение среднего значения сигнал/помеха на выходе приемника, степени замирания, спектральной эффективности в области слабых сигналов, вероятности отказа и средней вероятности ошибок на символ как для когерентных, так и для некогерентных схем модуляции сигнала. Исследование проводилось на основе метода определения производящей функции моментов отношения сигнал/помеха и аппроксимации Паде. В рассматриваемой модели беспроводной системы связи и каналах предполагается, что помехи во входных каналах приемника не зависят от сигнала и некоррелированные между собой, а параметры канала связи мeдленно изменяются во времени, так что фаза сигнала может быть определена без затруднений. Результатом проведенных исследований является определение средней вероятности ошибки на символ для 2-канальных EGC и MRC приемников при коррелированных замираниях Вейбулла. Результаты компьютерного моделирования представлены для сравнения с численными результатами с целью определения точности предлагаемой аппроксимации Паде, демонстрируют высокую степень совпадения и подтверждают достоверность и точность предлагаемого теоретического подхода.

22-29 28
Аннотация

Цель работы, результаты которой представлены в рамках статьи, заключалась в анализе работы радиолокационной угломерной системы в условиях сигнала, формируемого когерентными источниками излучения из двух точек пространства (помеха cross-eye). Для достижения поставленной цели в представленной работе выполнено исследование зависимости настройки параметров угломерной системы от соотношения параметров постановщика помехи cross-eye и самого измерителя угловых координат. В качестве угломерной системы использовался измеритель угловых координат, функционирующий по методу амплитудного мгновенного сравнения сигналов. Исследования проводились методом теоретического анализа влияния параметров диаграммы направленности антенной системы измерителя на результат измерения углового положения виртуального источника излучения. В результате получено уравнение, связывающее угловое положение виртуального источника излучения с параметрами диаграммы направленности антенной системы измерителя, форма которой аппроксимировалась гауссовой кривой. Для иллюстрации процесса функционирования угломерной системы при конкретных значениях параметров поступающих на его вход сигналов использовался метод математического моделирования. Моделирование выполнялось для заданных параметров, определяющих как положение источников излучения в пространстве, так и алгоритм функционирования измерителя угловых координат. На основе полученных результатов показано, что измеритель угловых координат имеет три стационарных состояния, отвечающих положению виртуального источника излучения в пространстве. Показано, что только два из этих состояний являются устойчивыми. Последнее означает, что в зависимости от начальных условий измеритель угловых координат может зафиксировать одно из двух возможных положений виртуального источника излучения в пространстве. Научная новизна рассматриваемой работы заключается в установлении связи между положением виртуального источника излучения в пространстве и параметрами измерителя угловых координат.

30-37 35
Аннотация

Цель работы, результаты которой представлены в рамках статьи, заключалась в разработке компьютерной математической модели лестничного фильтра для исследования на его основе особенностей синтеза согласующих цепей произвольного порядка. Для достижения поставленной цели были решены все задачи синтеза, включая выбор прототипа, транспонирование частоты, расчет полюсов передаточной функции прототипа, расчет полюсов передаточной функции фильтра, расчет коэффициента отражения фильтра, расчет входного сопротивления фильтра, реализация лестничной цепи по методу Кауэра и денормирование значений элементов лестничной цепи. Осуществлено моделирование характеристик лестничных фильтров произвольно высокого порядка с частотной характеристикой Чебышева на компьютере с 32-разрядной операционной системой. Показано, что использование стандартной математики приводит к значительному росту погрешности согласования нагрузок при повышении порядка цепи. Для повышения точности расчетов предложено применение программного обеспечения, позволяющего реализовать математические операции над переменными с произвольной длиной мантиссы. Существуют компьютерные библиотеки, где числа представляются в виде переменных строкового типа и над ними осуществляются арифметические операции по школьным правилам «в столбик». По завершении расчетов производится обратное преобразование строк в обычные числа. В статье рассматривается применение варианта библиотеки BigNumber для языка высокого уровня JavaScript. Для оценки точности расчета предложено применять свойство антиметричности лестничной структуры. Из представленных результатов расчета следует, что для получения не менее 15 достоверных цифр после десятичной запятой для параметров фильтра n-го порядка необходимо увеличить длину мантиссы переменных до значения 2n.

38-42 49
Аннотация

We report the results of studies of triplet superconductivity in structures with alternating superconductor and ferromagnet layers, as a part of the general problem of the properties of the spectra of superconductivity states depending on the magnetic state of the multilayer structure. Ferromagnetic layers are assumed monodomain and possessing inplane magnetic moments. In numerical examples, we used the parameters of the well-studied Nb/PdNi system. The critical temperatures and distributions of singlet and triplet currents depending on the relative orientation of the magnetic moments of the ferromagnetic layers are calculated in the formalism of the Usadel equations for 5- and 3-layer irregular structures. The following results are obtained. (1) The channeling effect of triplet pairs by a narrow central layer of a superconductor with complete suppression of the singlet component in it was confirmed. (2) The “0–1”-transition between the phases of a superconducting condensate of opposite symmetry induced by the transport current is predicted. (3) The effect of a double crossover of states on the dependence of the critical temperature, Tc, versus the angle θ between the magnetic moments of the ferromagnetic layers adjacent to the central layer of the superconductor in a 3-layer structure is predicted. The crossovers are reflected by a sharp turns in the Tc (θ) curve, while the infinitely small asymmetry of the structure eliminates the non-analyticity of this characteristic.

43-49 36
Аннотация

В работе представлены результаты предварительных исследований возможности разработки широкополосного трансформатора для согласования низкоомных комплексных нагрузок в диапазоне метровых длин волн с использованием связанной линии передачи мощности. Линия передачи выполнена на основе полиимида в виде гибкой печатной платы. Такой подход позволит выполнять широкополосное согласование каскадов с нестандартными величинами входного и выходного импеданса в широком диапазоне длин волн и мощностей за счет возможности определять импеданс проектируемой линии передачи с учетом характера нагрузки. На первом этапе было выполнено компьютерное моделирование трансформатора с коэффициентом трансформации импеданса 4:1 в диапазоне (40–240 МГц) для предельных входного и выходного сопротивления 50 и 12,5 Ом соответственно. Это позволило определить конструктивные параметры линии передачи. Также была предложена методика измерений величины вносимых потерь, необходимость разработки которой связана с невозможностью применения стандартных методов с использованием векторного анализатора цепей. Было проведено макетирование устройства и получены значения коэффициента стоячей волны относительно входа устройства и величины вносимых потерь для различных уровней входной мощности. Результаты макетирования показали, что изготовленный трансформатор обеспечивает коэффициент стоячей волны не хуже 2 во всем заданном частотном диапазоне. Вносимые потери составили от 0,02 до 1,54 дБ в зависимости от уровня входной мощности (1–1000 мВт). Полученные результаты дают основания продолжить разработку широкополосных трансформаторов с произвольным входным/выходным сопротивлением для согласования комплексных низкоомных нагрузок.

50-57 27
Аннотация

Цель проведения исследований, результаты которых представлены в статье, заключается в аналитическом синтезе закона управления для беспилотного летательного аппарата в случае, когда происходит наведение его по траектории, которая задана опорными точками пространства в инерциальной системе отсчета. Проводится анализ существующих различных подходов к формированию заданной траектории полета беспилотного летательного аппарата, основанных на различной математической постановке задачи. Для достижения поставленной цели траектория полета рассматривается состоящей из отдельных интервалов, на каждом из которых решается задача оптимизации управления. Обоснован критерий оптимизации в общем виде и представление его в форме минимизируемого квадратичного функционала качества, удобного для аналитического синтеза управления. В качестве составляющих функционала рассматриваются параметры отклонения траектории полета летательного аппарата от заданных точек пространства, а также прогнозируемые параметры вектора скорости и управляющее нормальное ускорение. При этом в каждой заданной точке пространства учитывается направление траектории на последующую точку, что обеспечивает оптимальную кривизну траектории при заданной скорости полета летательного аппарата. В результате аналитического синтеза получены математические зависимости для определения управляющего ускорения, которые позволяют на борту беспилотного летательного аппарата получить заданный оптимальный закон управления, обеспечивающий в конечном итоге минимальные затраты энергии. Обоснованность предложенных теоретических положений подтверждается наглядным примером, в котором для упрощенной математической постановки задачи путем компьютерного моделирования рассчитаны оптимальные законы изменения управляющего ускорения и параметры траектории беспилотного летательного аппарата.

58-65 27
Аннотация

Технологический процесс изготовления сверхбольших интегральных схем включает в себя целый ряд этапов, одним из которых является подготовка с помощью систем автоматизированного проектирования входной информации для генератора изображений фотонаборной установки. Для каждого объекта топологии создается изображение, которое составляется из отдельных областей-прямоугольников, объединение которых дает изображение всего объекта. Создание управляющей программы для генерации изображения порождает большое число задач, многие из которых решаются методами вычислительной геометрии и оперируют обычно геометрическими объектами типа многоугольник или прямоугольник. При решении такого рода задач часто возникает необходимость в использовании теоретико-множественных операций над многоугольниками, позволяющих находить их объединение, пересечение и разность. Целью данной работы явилась разработка способов выполнения теоретико-множественной операции пересечения над топологическими объектами типа многоугольник. В работе проанализированы различные варианты пересечения сторон многоугольников между собой и введены понятия вырожденных и возможных точек пересечения. Сформулированы правила, позволяющие выявить вырожденные точки пересечения сторон многоугольников с целью уменьшения числа фрагментов, на которые разбиваются границы многоугольников точками пересечения, а также уточнить статус возможных точек пересечения. Предложены два метода нахождения пересечения многоугольников: более простой базовый метод, применимый для решения широкого круга практических задач, и более сложный общий метод, применяемый на практике значительно реже. Материал статьи относится к исследованиям, связанным с общей задачей по разработке программной системы подготовки топологической информации для микрофотонаборных генераторов изображений.

66-72 28
Аннотация

Значение представленных в статье результатов исследований состоит в определении потенциальных возможностей аналитических методов синтеза широкополосных согласующих устройств для решения сложных схемотехнических задач. Рассмотрена проблема синтеза согласующих устройств с многополосной функцией передачи мощности. Актуальность исследований обусловлена применением результатов в современных телекоммуникационных системах, с одной стороны, и отсутствием развитых аналитических методик, с другой. Предложена аналитическая методика решения задач широкополосного согласования с произвольным комплексным сопротивлением для устройств с многополосной функцией передачи мощности. Особенность методики состоит в использовании обобщенного метода Дарлингтона для задач широкополосного согласования в сосредоточенном элементном базисе. Частотная характеристика согласуемого устройства получена с использованием двухполосного реактансного преобразования частоты на этапе факторизации коэффициента отражения. Методика позволяет выявить важные для практики закономерности и получить количественные оценки показателей согласования. Также впервые получены аналитические решения задач согласования для нагрузок, имеющих практическое значение. На примере резонансной модели сопротивления (RLC нагрузка) при помощи разработанной методики показан поэтапный синтез согласующей цепи, формирующей двухполосную аппроксимирующую функцию Баттерворта 2-го порядка. Достоинством разработанной методики является то, что полученные результаты представляют собой аналитические зависимости параметров согласования от параметров согласуемых нагрузок, что позволяет на начальном этапе синтеза определять качество согласования. Подобная зависимость для резонансной модели сопротивления (RLC нагрузка) в литературе отсутствует и была получена впервые на основе разработанной и представленной в данной статье методики.

73-80 29
Аннотация

Изучена кинетика модификации фазового состава твердого раствора в процессе кристаллизации SrBaFeMoO6–δ твердофазным методом из стехиометрической смеси простых оксидов SrCO3 + BaCO3 + 0,5Fe2O3 + MoO3. В температурном диапазоне 300–1200°С выявлен ряд эндотермических эффектов, при этом первый (с максимумом в районе 552°С) и третий (с максимумом в районе 743°С) из них сопровождаются существенным уменьшением массы образцов. В интервале температур 946–1200°С изменение массы образца не наблюдается, в то время как тепловой эффект не исчезает и образец остается неоднофазным. Это указывает на затрудненное протекание реакций с образованием соединения ферромолибдата бария–стронция в твердой фазе. Анализ фазового состава шихты, состоящей из смеси исходных реагентов стехиометрического состава SrCO3 + BaCO3 + 0,5Fe2 O3 + MoO3, показал, что при возрастании температуры вначале практически одновременно появляется ряд соединений BaMoO4, SrFeO3, а затем и SrBaFeMoO6–δ. Таким образом, соединения BaMoO4 и SrFeO3 можно считать структурообразующими для твердого раствора ферромолибдата бария-стронция. С последующим увеличением температуры до 770°С возникает новое соединение ВаFeO3 и исчезает SrFeO3 . При этом скорость возрастания количества двойного перовскита выше, чем молибдата бария. Основные сопутствующие соединения при кристаллизации твердого раствора двойного перовскита SrBaFeMoO6–δ – это BaMoO4 и BaFeO3. Установлено, что в процессе синтеза твердого раствора ферромолибдата бария-стронция его состав, как и в случае использования других исходных соединений, изменяется от избытка железа в сторону преобладания содержания молибдена.

81-85 33
Аннотация

Наиболее перспективными в терагерцовом диапазоне являются лампы бегущей волны (ЛБВ) и лампы обратной волны (ЛОВ) на змееобразно изогнутом (свернутом зигзагообразно) прямоугольном волноводе. Они реализованы в ТГц-диапазоне (220 ГГц), хотя их характеристики далеки от удовлетворительных из-за жесткого ограничения на ширину ленточного электронного потока, что не позволяет достичь оптимального уровня суммарного тока пучка. Радиальное решение, снимающее ограничение на ширину ленточного пучка, для ЛБВ и ЛОВ на изогнутом прямоугольном волноводе – заменить зигзагообразный свернутый волновод на спирально свернутый. Тогда ширина ленточного пучка принципиально не ограничена. В ранней конструкции ЛБВ и ЛОВ предполагается планарная спираль волновода, плоская в верхней и нижней частях, соединенных вертикальными холостыми (без пучка) переходами. Такая конструкция может быть существенно улучшена как в отношении процесса взаимодействия электронов с полем волновода, так и в отношении упрощения технологии изготовления ЛБВ–ЛОВ, если вместо планарной спирали волновода использовать круговую. Представлена конструкция ЛБВ на свернутом по круговой спирали прямоугольном волноводе терагерцового диапазона. Эта конструкция отличается от ранее предложенной ЛБВ с планарно- спиральным волноводом улучшенными условиями взаимодействия электронного потока с полем волновода, а также упрощением технологии ее изготовления в терагерцовом диапазоне. На основе численного моделирования показано, что в диапазоне 220 ГГц при числе витков волновода n = 40÷50 в предложенной ЛБВ достижимы коэффициенты усиления в насыщении Gн = 42÷48 дБ. Предложенная конструкция ЛБВ на свернутом по круговой спирали прямоугольном волноводе является более технологичной, чем ЛБВ на планарно-спиральном волноводе. Ее эффективность в наиболее востребованном диапазоне 220 ГГц весьма высока и может обеспечить потребность в усилителях и генераторах в этом и других диапазонах. Кроме того, ЛБВ на спирально свернутом волноводе может работать в режиме ЛОВ и, более того, одновременно в режимах ЛБВ и ЛОВ.

86-92 24
Аннотация

Задачи многоуровневой оптимизации часто встречаются в различных приложениях (в экономике, экологии, энергетике и других областях) при моделировании сложных систем с иерархической структурой, связанной с неравноправным положением и самостоятельными действиями подсистем. Трудность анализа такого рода сложных систем требует в первую очередь изучения двухуровневых моделей, управление которыми явилось бы составной частью анализа более сложных систем. При решении задач двухуровневого программирования важную роль играет предложенное учеными Ye и Zhu свойство частичной устойчивости, наличие которого позволяет свести двухуровневую задачу к классической задаче нелинейного программирования с негладкой целевой функцией. Известно, что линейные задачи двухуровневого программирования являются частично устойчивыми. Доказательство данного свойства для более сложных задач встречает трудности. В частности, в статье показывается неверность некоторых известных ранее результатов в этой области. Целью данной статьи является доказательство новых результатов по частичной устойчивости задач двухуровневого программирования. Вывод данных результатов в статье основывается на применении обобщенных липшицевых свойств многозначных отображений. В данной статье выводятся новые достаточные условия частичной устойчивости, основанные на модификации известного в литературе условия регулярности RCPLD, предложенного учеными Andreani, Haeser, Schuverdt и Silva. Полученные достаточные условия обобщают известные условия частичной устойчивости для двухуровневых задач и позволяют выделить класс задач, которые могут быть решены редукцией к задаче математического программирования с негладкой целевой функцией.

93-100 40
Аннотация

Цель работы, результаты которой представлены в рамках статьи, заключалась в исследовании закономерностей взаимодействия электромагнитного излучения диапазона частот 0,7…17 ГГц с двухслойными структурами, поверхностный слой которых изготовлен с использованием порошкообразного диоксида титана, а внутренний слой – с использованием порошкообразного материала на основе оксида трехвалентного железа. Толщина слоев исследованных структур изменялась в пределах от 0,3 до 1 см. Для достижения поставленной цели были решены задачи, связанные с разработкой методики изготовления многослойных структур на основе композиционных материалов, содержащих оксиды переходных металлов, а также с измерением значений коэффициентов отражения и передачи электромагнитного излучения в диапазоне частот 0,7…17 ГГц образцов таких структур. Указанные измерения проводились с использованием панорамного измерителя коэффициентов отражения и передачи SNA 0.01–17. На основе полученных результатов измерений показано, что в диапазоне частот 0,7…2 ГГц наименьшими значениями коэффициента отражения электромагнитного излучения, достигающими –20 дБ, характеризуются структуры, толщина поверхностного слоя которых составляет 1 см, а в диапазоне 2…17 ГГц – структуры, толщина поверхностного слоя которых составляет 0,5 или 1 см (в зависимости от толщины внутреннего слоя). Значения коэффициента передачи электромагнитного излучения в диапазоне частот 0,7…17 ГГц таких структур достигают величины –23 дБ. С учетом полученных результатов исследования предложено использовать рассмотренные структуры в процессе создания экранированных помещений или усовершенствования последних (например, в случаях, когда необходимо снизить уровень пассивных помех в помещениях, экранированных с помощью металлических материалов).

101-108 24
Аннотация

При решении инженерных задач динамики машин часто возникает необходимость выявления гармонических составляющих акустических колебаний в узком временном стробе. Это требует привлечения методов вейвлет-преобразования колебаний и введения интеллектуальных систем в состав используемых в эксперименте аппаратно-программных средств. Вейвлет рассматривается как короткое по продолжительности во времени сигнальное функциональное окно, которое имеет внутреннее строение в виде затухающего волнообразного всплеска и характеризуется масштабом отображения определенных событий в области частотного спектра сигнала, а также сдвигами по оси времени. В качестве вейвлет-функций используются вещественные непрерывные функции вещественных аргументов (вейвлеты Добеши, Гауссовы вейвлеты, MHat-вейвлеты), комплекснозначные функции вещественных аргументов (вейвлеты Морле и Пауля), а также вещественные дискретные функции (ХААРТ- и FHat-вейвлеты). Изложен метод вейвлет-анализа вибрационных сигналов при акустической диагностике машин и механизмов. Математической основой алгоритма обработки вибросигналов является цифровая реализация дискретных отсчетов вейвлетов с последующей визуализацией результатов в виде скейлотонов. Инженерный анализ и реконструкцию сигналов предложено выполнять путем реализации дискретизированных по аргументам прямого и обратного непрерывных вейвлет-преобразований. Рассмотрена структурно-функциональная схема многоканальной системы интеллектного вейвлет-анализа вибрационных сигналов в машинах. Интеллектуальная система для исследования вибросигналов позволяет формировать совокупность фактографических параметров при расчете скейлотонов по вейвлет-функциям. Приведен пример экспериментальной реализации метода вейвлет-преобразования параметров вибрационных сигналов. Представлены результаты расчета скейлотонов при использовании MHat-вейвлета и DOG-вейвлета.

109-116 32
Аннотация

Одним из основных средств снижения аэродинамического шума является применение глушителей, которые могут быть изготовлены из различных пористых материалов в зависимости от конкретных условий их эксплуатации. Целью работы является исследование зависимости величины снижения уровня шума от характеристик пористых проницаемых материалов (ППМ), полученных методом вибрационного формования из металлических порошков. Такие ППМ имеют широкий диапазон пористости, высокую проницаемость, механическую прочность, обеспечивают способность к работе в широком диапазоне температур, высокую коррозионную стойкость и поэтому находят все более широкое применение на практике. При конструировании глушителей шума учитывают величину их пор, проницаемость, механическую прочность, стоимость, а также химический состав материала. Основные методы исследования – определение уровня шума, размера частиц порошка, коэффициента проницаемости, размеров пор. Вибрационное формование образцов ППМ для экспериментальных исследований проводили на вибрационном стенде ВЭДС 10-1А при параметрах вибрации, которые обеспечивали максимальные значения насыпной плотности порошка в форме (ускорение 10 м/с2, частота 500 Гц). Основные результаты – исследована зависимость величины снижения уровня шума от характеристик ППМ, полученных методом вибрационного формования металлических порошков различных марок различного гранулометрического состава. Показано, что наиболее эффективное глушение обеспечивают ППМ из сферического порошка бронзы марки БрОФ10-1 с размерами частиц 350–400 мкм, которые обеспечивают одновременно сочетание высокого уровня снижения шума и высокой проницаемости по воздуху или газу. Установлено, что толщина ППМ значительно влияет на эффективность глушения шума, при этом минимальная толщина ППМ, которая обеспечивает достаточно высокую степень снижения уровня шума, составляет около 3,5 мм, поэтому увеличивать толщину материала глушителя выше указанной величины нецелесообразно.

117-124 28
Аннотация

Исследования выполнены с целью уточнения оценок ожидаемых ограничений на характеристики сотовой связи новых поколений (4G, 5G) при существующих ограничениях на излучаемую мощность абонентского радиооборудования, а также в условиях, когда границы городских сайтов лежат за пределами области свободного распространения радиоволн между абонентскими и базовыми станциями сотовых радиосетей. Исследования выполнены с использованием основных положений и ансамблевых моделей статистической теории электромагнитной обстановки, а также базовых положений и моделей теории информации, определяющих пропускную способность радиоканала в условиях помех. Получены частотно- независимые соотношения для оценки ряда системных параметров сотовой связи в условиях интерференционного распространения радиоволн в городских каньонах и присутствия внутрисистемных радиопомех: оценки требуемой эквивалентной изотропно излучаемой мощности (ЭИИМ) абонентских станций, предельной пропускной способности обратного радиоканала, предельной дальности качественной связи, а также допустимого уровня внутрисистемных радиопомех при заданных требованиях к дальности связи и скорости передачи информации по обратному радиоканалу с учетом принятых ограничениях на ЭИИМ абонентского радиооборудования. Полученные соотношения позволяют оценить пределы возможных значений этих системных параметров современных иперспективных систем сотовой связи, а также обеспечивают возможность обоснования требований к качеству обеспечения внутрисистемной электромагнитной совместимости при требуемой скорости передачи информации в обратных радиоканалах сетей сотовой связи и имеющихся ограничений на ЭИИМ абонентских станций.

125-132 22
Аннотация

Цель работы, результаты которой представлены в рамках данной статьи, состояла в разработке метода построения модели нейрорегулятора для случая оптимизации структуры управления технологическим циклом, реализация которого осуществляется на базе средств автоматизации производственного процесса при наличии физического контроллера, который осуществляет управление технологическим процессом в соответствии с заданной программой. Для достижения поставленной цели были решены задачи, связанные с применением нейросетевых технологий при построении математической модели нейрорегулятора. При этом математическая модель нейрорегулятора разработана на основе физического прототипа, а процедура синтеза управления в режиме реального времени (адаптивного управления) основана на процедуре обучения рекуррентной нейронной сети, построенной с использованием блоков LSTM, которые имеют возможность хранить информацию в течение длительного времени. Предложен метод построения модели нейрорегулятора для реализации управления технологическим циклом производства при решении задачи поиска оптимальной траектории на фазовой плоскости параметров состояний технологического цикла. В рассматриваемой задаче поиска оптимальной траектории математическая модель нейрорегулятора в каждый момент времени получает информацию о текущем состоянии системы, данные о смежных состояниях объекта управления и направление движения по фазовой плоскости состояний, которое определяется действующими критериями оптимизации управления. С учетом полученных результатов установлено, что рекуррентные сети с LSTM-модулями могут успешно применяться в качестве аппроксиматора Q-функции агента для решения поставленной задачи в условиях, когда частично наблюдаемая область состояний системы имеет сложную структуру. Выбор предложенного в работе метода адаптации к управляющим воздействиям и внешним возмущениям окружающей среды удовлетворяет требованиям к быстродействию процесса адаптации, равно как и требованиям к качеству процессов управления для случаев, когда актуальная информация о природе случайных возмущений управления отсутствует. Среда для проведения экспериментов, а также модели нейронных сетей реализованы на языке программирования Python с использованием библиотеки TensorFlow.

133-140 21
Аннотация

Развитие технологий в области лучевой терапии позволяет реализовывать прецизионные, клинически эффективные и наиболее щадящие для пациентов методики, позволяющие минимизировать дозовую нагрузку на нормальные ткани и улучшить контроль над злокачественным новообразованием. При этом важным условием выполнения принципа обоснования является неукоснительное соблюдение требований к точности доставляемой дозы. Гарантией выполнения стандартов лечения является разработка и соблюдение в радиологическом отделении программы контроля качества. Однако, в силу своей специфики, стандартизированные и применяемые во всем мире тесты, входящие в системы менеджмента качества, представляют собой тривиальные механические и дозиметрические проверки, которые не могут показать наличие и величину интегральной ошибки в процессе доставки дозы пациенту, которая возникает в результате осуществления мероприятий всей технологической цепочки лучевой терапии, а также учесть сложность реализации современных методов лечения. Целью данной работы являлась разработка методики комплексного дозиметрического тестирования технологического процесса лучевой терапии (end-to-end тестирование), базирующейся на использовании антропоморфного фантома оригинальной конструкции. Результатом данной работы стало создание модифицированного для прецизионных дозиметрических измерений антропоморфного фантома, предназначенного для тестирования следующих технологических узлов процесса лучевой терапии: компьютерного томографа; компьютерной системы дозиметрического планирования облучения, включая модуль контурирования и алгоритмы расчета дозового распределения; систем визуализации на лечебных аппаратах; дозиметрических и технических характеристик лечебных аппаратов. Регулярное проведение дозиметрического комплексного тестирования технологического процесса лучевой терапии (end-to-end тестирование) с использованием предложенной авторами методики, базирующейся на использовании разработанного антропоморфного фантома оригинальной конструкции, позволит провести оценку точности доставки дозового распределения для онкологических пациентов с различными локализациями злокачественных новообразований.

141-148 25
Аннотация

Приведены результаты моделирования интенсивностей рассеивания носителей заряда в графене, расположенном на подложке из гексогонального нитрида бора. Графен считается перспективным материалом для формирования новых полупроводниковых приборов с хорошими характеристиками для диапазонов СВЧ и КВЧ. Представлены формулы, которые позволяют выполнить моделирование основных интенсивностей рассеивания электронов в одиночном слое графена, размещенном на подложке из нитрида бора. Получены зависимости интенсивности рассеивания на оптических фононах, связанных с границей раздела между графеном и слоем из гексогонального нитрида бора при изменении толщины зазора между этими слоями. Моделирование основных интенсивностей рассеивания производилось как для обычной температуры, равной 300 К, так и для повышенной, равной 370 К, что связано с необходимостью учета повышения температуры слоя графена при увеличении энергии электронов. Анализ полученных зависимостей показал, что при значениях энергии электронов, которые превышают величину, равную приблизительно 0,165 эВ, наблюдается преобладание рассеивания электронов на оптических фононах, присущих внутреннему слою графена, электрон-электронного рассеивания, а также рассеивания на оптических фононах, связанных с границей раздела между графеном и слоем из гексогонального нитрида бора, над другими видами рассеивания. При низких значениях энергии, которые меньше чем приблизительно 0,03 эВ, преобладает рассеивание на примесях над другими видами рассеивания. Опираясь на полученные зависимости интенсивностей рассеивания электронов в графене, становится возможным реализация статистического метода Монте – Карло для определения характеристики переноса электронов в полупроводниковых приборах, содержащих слои графена и гексогонального нитрида бора.

149-156 19
Аннотация

При помощи методики синтеза информационной модели на автоматизированном рабочем месте диспетчера управления воздушным движением синтезирован фрагмент пользовательского интерфейса на автоматизированном рабочем месте диспетчера радиолокационного контроля Минского районного диспетчерского центра, позволяющий имитировать этапы деятельности диспетчера в автоматизированной системе управления воздушным движением при современном уровне интенсивности воздушного движения. Проверка адекватности и эффективности синтезированного фрагмента пользовательского интерфейса проводилась непосредственно с участием экспертов и специалистов, имеющих опыт работы в системах подобного рода. Проведена оценка адекватности синтезированного фрагмента пользовательского интерфейса с использованием известного критерия согласия. Оценка эффективности синтезированного фрагмента пользовательского интерфейса обстановки на автоматизированном рабочем месте диспетчера проводилась в условиях высокой интенсивности воздушного движения, вынуждающих диспетчера радиолокационного контроля осуществлять управление в критическом режиме работы. Показано преимущество синтезированного фрагмента пользовательского интерфейса над существующим пользовательским интерфейсом по временному и точностному показателям. В целом синтезированный фрагмент пользовательского интерфейса превосходит существующий по эффективности на величину около 30 %. В синтезированном фрагменте пользовательского интерфейса отмечалась более стабильная деятельность испытуемых, а также их лучшая обучаемость по сравнению с существующим пользовательским интерфейсом. Разработанная схема эксперимента позволяет проводить исследования инженерно-психологических факторов в человеко-машинных системах специального назначения, в том числе производить анализ пользовательских интерфейсов на автоматизированных рабочих местах диспетчерского персонала в существующих автоматизированных системах управления воздушным движением с целью их оценки и дальнейшего совершенствования.

157-164 26
Аннотация

Данная работа посвящена установлению влияния температуры процесса быстрой термообработки пленок хрома на кремнии n-типа проводимости на их удельное сопротивление и контактные свойства границы раздела. Пленки хрома толщиной порядка 30 нм наносили магнетронным распылением на поверхность кремниевых подложек с удельным сопротивлением 0,58–0,53 Ом×см. Быструю термообработку проводили в режиме теплового баланса путем облучения обратной стороны подложек некогерентным световым потоком в среде азота в течение 7 с. В качестве источника нагрева использовали кварцевые галогенные лампы накаливания. Температуру процесса быстрой термообработки варьировали в интервале от 200 до 550 °С. Толщину пленок хрома определяли растровой электронной микроскопией. Поверхностное сопротивление образцов измеряли четырехзондовым методом. Высоту барьера Шоттки и коэффициент неидеальности определяли методом вольтамперных характеристик. Показано, что при температуре процесса быстрой термообработки 400 °С формируется слой дисилицида хрома, вызывающий резкое увеличение удельного сопротивления пленок хрома до 1,2 мОм×см и высоты барьера Шоттки до 0,6 В. При дальнейшем увеличении температуры процесса быстрой термообработки до 550 °С удельное сопротивление монотонно возрастает до 4,0 мОм×см за счет роста ширины межзеренных границ, увеличивающих рассеяние носителей заряда в CrSi2. Также показано, что быстрая термообработка структуры Cr/Si при температуре 450–500 °С позволяет получать выпрямляющие контакты с высотой барьера 0,615 В и коэффициентом неидеальности 1,1. Полученные результаты могут быть использованы в технологии создания изделий интегральной электроники, содержащих контакты Шоттки, а также тонкопленочные резисторы.

165-172 54
Аннотация

Проведено исследование влияния режимов формирования лавинных светодиодов на основе наноструктурированного кремния на параметры формируемых приборов, такие как напряжение светоизлучения и стабильность функционирования, что является важным фактором для их практического использования при разработке изделий кремниевой фотоники, с развитием которой связывается будущее интегральной электроники. Впервые представлена технологическая операция локального сквозного электрохимического анодирования алюминия в различных электролитах для формирования разделительного диэлектрика контактов Шоттки. Исследовано влияние встроенного электрического заряда в разделительном диэлектрике кремниевых лавинных светодиодов на их вольт-амперные характеристики. Обнаружено, что встроенный отрицательный электрический заряд увеличивает пробивное напряжение контакта Шоттки, что способствует увеличению эффективности светоизлучения диодных структур. Представлено объяснение данного эффекта на основе того, что встроенный отрицательный электрический заряд внутри анодного оксида создает также область пространственного заряда в кремнии, что способствует уменьшению эффекта концентрации силовых линий на краях диодных структур, выполняя функцию защиты контакта Шоттки от краевых эффектов по аналогии с охранными областями. Установлено, что наибольшее напряжение лавинного пробоя наблюдается в диодных структурах с анодным оксидом, сформированном в электролите на основе водного раствора ортофосфорной кислоты. Анализ характеристик светодиодов при различных температурах кремниевых подложек показал увеличение напряжения пробоя с ростом температуры, что свойственно лавинному пробою при ударной ионизации. Получена стабильная генерация излучения сформированными светодиодами в широком диапазоне рабочих напряжений (8–16 В). Проведено обсуждение использования кремниевых лавинных светодиодов как при изготовлении дискретных приборов, так и в интегральной электронике в целом.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.