Preview

Доклады БГУИР

Расширенный поиск
Том 19, № 6 (2021)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКА 

5-13 162
Аннотация

Классические направленные ответвители СВЧ-диапазона на связанных линиях с высоким уровнем боковой электромагнитной связи по типу направленности являются противонаправленными. Ограничения на их синтез накладывают зазор между линиями передачи, который должен быть крайне мал (десятки мкм), разность фазовых скоростей четных и нечетных мод, которую необходимо компенсировать и др. Из-за этого возникают сложности изготовления ответвителей. Описанные в технической литературе ответвители на связанных линиях с высоким уровнем связи c другими типами направленности либо достаточно громоздкие, либо при их изготовлении возникают конструкторско-технологические проблемы из-за малых размеров индуктивностей и емкостей, необходимых для использования в конструкциях ответвителей. Выполнен синтез противонаправленного ответвителя СВЧ-диапазона на полосковых линиях с сильной боковой связью. Ответвитель позволяет передавать входную мощность в один порт вспомогательного канала с полной связью (0 дБ, кроссовер). В топологии ответвителя используются периодические шлейфы, которые находятся между связанными линиями. Был произведен расчет и анализ эквивалентных схем связанных полосковых линий для одного периода шлейфов. Это позволило определить необходимые параметры и размеры топологии. Устройство является узкополосным (3 ГГц ± 5 %),  коэффициент передачи минус 0,44 дБ на центральной частоте 3 ГГц, развязка с изолированными портамисоставляет не менее 35 дБ. Предложенный компактный ответвитель с уровнем связи 0 дБ может быть использован в распределительных схемах, в которых нужно исключить пересечения линий передач. Приводятся сведения о синтезе 3-х дБ сонаправленного ответвителя СВЧ-диапазона на связанных полосковых линиях с боковой электромагнитной связью. Ответвитель характеризуется высоким уровнем развязки с изолированным портом, не менее 40 дБ. Разбаланс амплитуд между рабочими (проходным и связанным) и входным портом составляет минус (3,4 ± 0,8) дБ.

14-22 145
Аннотация

Целью работы является исследование применимости ДПФ-модулированного банка фильтров в системах, требующих значительного усиления спектральных составляющих, таких как слуховой аппарат. Приведено описание метода анализа / синтеза звукового сигнала на основе кратковременного преобразования Фурье (КВПФ), используемого в большинстве систем обработки речевой информации. Показано, что ДПФ-модулированный банк фильтров является обобщением метода обработки на основе КВПФ. В системе анализ / синтез на основе ДПФ-модулированного банка фильтров входной сигнал разделяется на субполосы, проходя через банк фильтров анализа, далее происходит усиление сигнала в каждой субполосе, конечным этапом является восстановление сигнала с помощью банка фильтров синтеза. Однако в цифровых системах со значительным усилением спектральных составляющих из-за разницы в коэффициентах усиления для каждой субполосы результирующий сигнал после восстановления имеет искажения. В работе приводятся выражения для функции искажений и функции спектрального наложения, позволяющие оценить величину искажений, возникающих в системе анализ / синтез ДПФ-модулированного банка фильтров. Также предложены эффективные алгоритмы расчета функции искажений и функции спектральных наложений. В дальнейшем планируется разработка процедуры оптимизации ДПФ-модулированного банка фильтров, основанной на предложенных эффективных алгоритмах расчета функций искажений и спектральных наложений банка фильтров.

23-31 132
Аннотация

Исследовано влияние состава электролита и режима электролиза на состав, структуру и функциональные свойства композиционных электрохимических покрытий серебро-вольфрам. Установлено, что введение в состав электролита вольфрамата натрия и электроосаждение при воздействии ультразвука позволяет формировать содержащие оксиды вольфрама серебряные покрытия с уменьшенными размерами кристаллических зародышей. Применение ультразвуковых колебаний при электрохимическом осаждении расширяет возможности управления процессом нанесения покрытий и позволяет оптимизировать электрофизические и функциональные свойства композиционных электрохимических покрытий, получать более плотные мелкокристаллические осадки. Полученные покрытия также отличаются более высокой микротвердостью (на 10–50 %), износостойкостью (в 1,5–2 раза) и коррозионной стойкостью, а также обладают пониженным контактным сопротивлением. Показано, что использование ультразвуковых воздействий во время осаждения позволяет повышать допустимую плотность тока и способствует ускорению процесса осаждения.

32-41 126
Аннотация

Стабилизация остаточных точечных дефектов на финишных этапах изготовления шумовых диодов может быть обеспечена подбором соответствующих режимов отжига и среды его проведения. Предложен метод и технология снижения концентрации точечных дефектов в структуре p-n-перехода с учетом содержания в структурах примесей вторичных металлов, кислорода и азота. Установлено, что отжиг готовых структур и диодов генераторов шума в среде азота при температурах 450…600 °С в течение (80 ± 3) мин приводит к повышению спектральной плотности шума и значительному (почти двукратному) снижению ее неравномерности. Важнейшим результатом этого отжига является снижение разброса средних значений исследуемых параметров шума: по эффективному напряжению шума – на 61,2 %; по спектральной плотности – на 34,2 %; по граничной частоте сигнала – на 34,9 %; по нелинейности спектральной плотности – на 25,9 %. Это позволяет улучшить качество случайных числовых последовательностей в программно-аппаратных комплексах защиты информации.

42-50 163
Аннотация

Цель работы – обоснование методики оценки интенсивности электромагнитного фона, создаваемого множеством излучающих абонентских устройств мобильной связи в многоэтажных зданиях. Для известных эмпирических моделей распространения радиоволн в зданиях получены выражения для плотности распределения вероятности и математического ожидания плотности потока мощности электромагнитных полей, создаваемых внутри здания этими устройствами из различных областей внутреннего пространства здания: из ближней зоны с распространением радиоволн, аналогичным условиям свободного пространства; и из дальней зоны, для которой наряду с интенсивным затуханием радиоволн вследствие внутренних препятствий (стен, перекрытий и др.) в отдельных направлениях возможно и «квазиволноводное» распространение радиоволн вдоль коридоров и производственных помещений. Получены соотношения для средних уровней отдельных слагаемых электромагнитного фона, определяемых в виде скалярных сумм значений плотности потока мощности полей, создаваемых излучениями множеств источников как ближней зоны, так и дальней зоны в целом либо ее отдельных частей, характеризуемых различными условиями распространения радиоволн. Предложена методика оценки электромагнитного фона внутри здания сложной формы с аппроксимацией участков внутренней поверхности помещения, в котором располагается точка наблюдения, и внешней поверхности здания, во внутреннем пространстве которого случайно распределены источники излучений, соответствующими участками внутренних и внешних сферических поверхностей, стягивающими соответствующие телесные углы, в элементах пространства которых возможны различные пространственные плотности и мощности излучения источников и различные условия распространения радиоволн. Результаты могут быть использованы для анализа электромагнитной экологии помещений и электромагнитной безопасности населения при полномасштабном внедрении мобильной связи 4G/5G/6G, а также для анализа электромагнитной совместимости систем, использующих полосы частот мобильной связи на первичной и вторичной основе.

51-58 133
Аннотация

Рассмотрена задача автоматической генерации речи из текстового файла. Выполнен анализ программных средств, предназначенных для распознавания текстов и преобразования их в аудиопоток. Оценены их преимущества и недостатки, на основании чего сделан вывод об актуальности разработки программного средства автоматической генерации аудиопотока из текста на русском языке. Проанализированы модели на основе искусственных нейронных сетей, которые используются для синтеза речи, после чего построена математическая модель создаваемого программного средства. Она состоит из трех компонентов: сверточного кодировщика, сверточного декодировщика и преобразователя. Спроектирована архитектура программного средства, в которую входят графический интерфейс, сервер приложения и система синтеза речи. Разработан ряд алгоритмов: предварительной обработки текста перед загрузкой в программное средство, преобразования аудиофайлов обучающей выборки и обучения сети, генерации речи на основе произвольных текстовых файлов. Создано программное средство, представляющее собой одностраничное приложение и имеющее веб-интерфейс для взаимодействия с пользователем. Для оценки качества работы программного средства использована метрика, представляющая среднюю оценку разных мнений. В результате агрегации разных мнений метрика получила достаточно высокое значение, на основании чего можно считать, что все поставленные задачи были решены.

59-65 117
Аннотация

Настоящая работа посвящена разработке математической модели прямой ветви вольт-амперной характеристики диодов Шоттки с канавочной структурой металл – окисел – полупроводник (МОП), учитывающей аккумуляцию основных носителей в кремнии около стенок канавок при прямом смещении. Предложенная математическая модель учитывает снижение последовательного сопротивления области дрейфа диода Шоттки при увеличении напряжения на выпрямляющем контакте за счет обогащения электронами кремния около стенок канавок. Проведено сравнение предложенной модели с экспериментальными результатами для диодов Шоттки с канавочной структурой металл – окисел – полупроводник с номинальным обратным напряжением 45,0 В и номинальным прямым током 50,0 А. Показано, что погрешность расчета величины прямого напряжения для новой модели не превышает 1,2 % в диапазоне прямых токов от 20,0 до 50,0 А, что в 4,6–9,7 раз меньше погрешности расчета для классической модели. Полученные результаты могут быть использованы при разработке структуры и топологии диодов Шоттки с канавочной структурой металл – окисел – полупроводник с заданными электрическими параметрами.

66-73 113
Аннотация

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.

74-82 135
Аннотация

Эффект саморазогрева представляет собой главную проблему для мощных электронных и оптоэлектронных приборов на основе нитрида галлия. Неравномерное распределение рассеиваемой мощности и повышение средней температуры в структуре нитрид-галлиевого гетероструктурного полевого транзистора приводят к появлению области с очень высокой температурой в окрестности проводящего канала, деградации тока стока и выходной мощности, а также ухудшению надежности прибора. Целью данной работы является разработка конструкции гетероструктурного полевого транзистора на основе нитрида галлия с эффективной системой теплоотвода и исследование с помощью численного моделирования особенностей тепловых процессов, протекающих в структуре этого прибора. Объектами исследования служат созданные на сапфировой подложке приборные структуры, отличительными особенностями которых являются теплоотводящий элемент на основе графена, располагающийся на поверхности транзистора, и канавка в слое пассивации, заполненная материалом с высокой теплопроводностью. Предметом исследования являются электрические и тепловые характеристики указанных приборных структур. Результаты моделирования подтверждают эффективность внедрения в конструкцию гетероструктурного полевого транзистора на основе нитрида галлия разработанной системы теплоотвода, позволяющей уменьшить влияние эффекта саморазогрева и улучшить эксплуатационные характеристики прибора. Преимущество предлагаемой концепции состоит в том, что теплоотводящий элемент конструктивно соединен с теплопоглощающим элементом и предназначен для отведения тепла непосредственно от области максимальной температуры через канавку в слое пассивации, в которой осажден слой материала с высокой теплопроводностью. Полученные результаты могут быть использованы предприятиями электронной промышленности Республики Беларусь при создании элементной базы силовой электроники на основе нитрида галлия.

83-91 117
Аннотация

Рассматривается задача параллельной сегментации полутоновых изображений по яркости для реализации на базе программируемых логических интегральных схем. Сегментация разделяет изображение на области, образованные из пикселей с примерно одинаковыми яркостями, и является вычислительно сложной операцией из-за многократной проверки значения каждого пикселя на возможность присоединения к смежной области. Для ускорения сегментации разработаны параллельные алгоритмы выращивания областей, в которых обработка начинается с окрестностей предварительно выделенных начальных пикселей роста. Условие присоединения к области смежного пикселя учитывает среднюю яркость области для ограничения дисперсии значений ее пикселей. Поэтому при добавлении к области каждого нового пикселя ее средняя яркость пересчитывается. Это приводит к высокой временной сложности. В некоторых параллельных алгоритмах вычисляется выборочное среднее в окне небольшого размера, что позволяет незначительно снизить временную сложность при согласовании размера окна с размерами сегментов. Для существенного снижения временной сложности в статье предложена модель параллельного выращивания областей изображения на основе упрощенного условия присоединения смежных пикселей к области, учитывающего выборочное среднее значение яркости области по маршруту роста, связывающему граничный пиксель области и начальный пиксель роста через последовательность пикселей, используемых для присоединения рассматриваемого граничного пикселя к области. Существенное уменьшение временной сложности предложенной модели параллельного выращивания областей изображения по сравнению с известными моделями достигается за счет незначительного увеличения пространственной сложности.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ 

92-96 110
Аннотация

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.

97-101 132
Аннотация

Освещаются вопросы существенного улучшения качества управления объектами с самовыравниванием с использованием двухконтурных систем автоматического управления (САУ). Приведены результаты моделирования и промышленных испытаний типовой системы автоматического управления и предлагаемой инвариантной каскадной САУ. Обоснованы преимущества методов структурно-параметрической оптимизации для создания высококачественных систем управления теплоэнергетическими процессами. Предложен следующий алгоритм формирования структурной схемы высококачественной инвариантной каскадной САУ. Вначале определяют структуру оптимальной передаточной функции стабилизирующего регулятора как произведения обратной передаточной функции опережающего участка объекта на заданную передаточную функцию разомкнутой системы внутреннего контура в виде идеального интегрирующего звена с одним расчетным параметром динамической настройки, позволяющим оптимально отрабатывать как внутренние возмущения, так и задание стабилизирующему регулятору. Затем рассчитывают параметры динамической настройки корректирующего регулятора на оптимальную отработку крайнего внешнего возмущения. Далее выделяют эквивалентное внешнее возмущение без его непосредственного измерения с использованием полной модели инерционного участка объекта. При этом полученную разность основной регулируемой величины и выхода модели подают на вход устройства компенсации эквивалентного внешнего возмущения, реализованного в виде дифференциатора, что позволяет повысить точность и быстродействие инвариантной САУ по сравнению с типовой. Для обеспечения высокого качества регулирования во всем диапазоне изменения нагрузок параметры динамической настройки инвариантной каскадной САУ и модели инерционного участка корректируют в функции нагрузки.



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


ISSN 1729-7648 (Print)
ISSN 2708-0382 (Online)