Введение. Для повышения надежности и функциональной безопасности радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) разработан новый подход к резервированию электрических цепей, называемый модальным резервированием (МР). Его особенностью является использование сильной электромагнитной связи между проводниками, за счет чего удается повысить надежность и обеспечить электромагнитную совместимость разрабатываемого устройства. Общепринятым способом построения печатных плат (ПП) с МР является использование структуры, выполненной с сохранением зеркальной симметрии по вертикальной, а в некоторых случаях – и по горизонтальной оси. Между тем асимметричные варианты компоновок ПП с МР ранее не рассматривались.
Цель работы. Сравнение ПП с трехкратным МР, построенных при симметричных и асимметричных вариантах компоновки для выявления полезных эффектов во временной области.
Материалы и методы. Моделирование выполнялось в системе TUSUR.EMC без учета потерь в проводниках и диэлектриках. В качестве исходной структуры с трехкратным МР выбрана зеркально-симметричная четырехпроводная линия передачи с боковой и лицевой связями.
Результаты. По результатам работы не было обнаружено асимметричных наборов параметров, ослабляющих помеховый импульс более симметричных наборов (1 и 2) при всех возможных вариантах отказа. Однако обнаружены наборы (8, 9 и 12), при которых удается достичь в 2.38, 2.75 и 2.22 раза соответственно большее значение ∆τ_min , чем при наборе 1 (значение ∆τ_min которого больше, чем при симметричном наборе 2).
Заключение. Обнаруженные наборы 8, 9 и 12 показывают, что компоновку w1 = w2 ≠ w3 = w4, s1 = s2 возможно использовать для уменьшения вероятности наложения импульсов на реальном устройстве, а также для выполнения ПП меньшей длины по сравнению с симметричным вариантом без риска наложения импульсов. Полученные данные можно использовать как рекомендации при трассировке макетов ПП в ситуациях, когда необходимо увеличить разность задержек.

Введение. Представлена процедура синтеза фазокорректирующих элементов (ФКЭ) на основе полосового фильтра с помощью специально разработанного программного обеспечения (ПО). Проведено сравнение амплитудно-частотных характеристик синтезированных ФКЭ и LC-фильтров на сосредоточенных элементах. Полученные структуры могут быть применены в отклоняющих и фокусирующих антенных решетках (АР) проходного типа и в низкопрофильных сканирующих антенных системах (АС) наземных терминалов спутниковых систем связи. Это особенно актуально в условиях активного развития спутниковой связи, особенно при использовании средне- и низкоорбитальных космических аппаратов.
Цель работы. Разработка ПО для синтеза ФКЭ на основе полосового фильтра и последующее их применение в отклоняющих и фокусирующих АР проходного типа. Материалы и методы. Для расчета характеристик фильтров использовались программы MATLAB, Filter Solutions и AWR DE. Характеристики ФКЭ получены при помощи электродинамического моделирования методом конечных элементов и методом конечного интегрирования.
Результаты. Произведены расчеты полосовых LC-фильтров по заданным характеристикам: центральная частота – 10 ГГц; полоса пропускания – 40 %; неравномерность в полосе пропускания – 0.1 дБ. Разработано ПО для синтеза ФКЭ на основе фильтров Чебышева 1-го типа четного и нечетного порядков с 3-го по 9-й. Получено хорошее совпадение характеристик фильтра на связанных резонаторах и ФКЭ. Синтезированы отклоняющая и фокусирующая структуры и проведено их электродинамическое моделирование. Угол наклона диаграммы направленности отклоняющей структуры составил 20º. Коэффициент отражения фокусирующей структуры в диапазоне 10.7…12.7 ГГц не превысил –15 дБ. Коэффициент направленного действия изменялся от 25.8 до 28 дБ.
Заключение. Разработанное ПО позволяет синтезировать резонаторные фильтры и ФКЭ различных порядков по заданным характеристикам. ПО позволяет в значительной степени сократить время, затрачиваемое на расчет и синтез большого количества ФКЭ. Синтезированные отклоняющие и фокусирующие структуры могут быть использованы как самостоятельно, так и в качестве управляющих слоев в низкопрофильных сканирующих АС.

Введение. Беспроводные сенсорные сети могут применяться для решения многих народнохозяйственных задач, в том числе и для обнаружения интересующего объекта (явления). Большинство известных алгоритмов обработки информации в таких сетях строятся в соответствии с радиальной архитектурой. Такой подход предполагает, что каждый сенсор имеет доступ непосредственно к центральному узлу, осуществляющему окончательное вынесение решения. В то же время данный подход не всегда реализуем на практике, в частности, из-за сложного рельефа местности. В связи с чем в статье предложен алгоритм обнаружения при последовательной передаче информации от сенсора к сенсору, позволяющий расширить зону обнаружения и увеличить время функционирования источников питания сенсоров.
Цель работы. Синтез и анализ комплексного алгоритма обнаружения объекта в беспроводной сенсорной сети с линейной топологией.
Материалы и методы. Синтез алгоритма обнаружения основывался на статистической теории оптимального обнаружения сигналов, а конкретно, на следующей априорной информации: вероятностях ошибок обнаружения объекта каждого сенсора и вероятностях ошибок в каналах связи. Анализ эффективности синтезированного алгоритма выполнялся численно с помощью программы MATLAB.
Результаты. В ходе исследований предложен алгоритм комплексного обнаружения объектов в беспроводных сенсорных сетях. Приведены результаты, характеризующие эффективность синтезированного алгоритма. В частности, проанализировано влияние таких параметров, как отношение сигнал/шум и количество сенсоров в системе на эффективность обнаружения.
Заключение. Показано, что анализ синтезированного алгоритма может быть выполнен точно. Причем параметры самого алгоритма и вероятности ошибок при переходе от сенсора к сенсору определяются достаточно простыми рекуррентными выражениями. Возможными перспективными направлениями исследований являются исследования, связанные с влиянием на эффективность обнаружения каналов связи с замираниями и рассеянием, а также разработка комплексных алгоритмов обнаружения при неизвестных координатах цели.

Введение. Одним из наиболее эффективных инструментов для решения задачи классификации отметок объектов на радиолокационных изображениях являются нейронные сети. Однако процесс принятия ими решения непрозрачен, в связи с чем определение классификационных признаков объектов, вносящих существенный вклад в результат работы сети, – актуальная задача, составляющая часть общей проблемы "объяснимого искусственного интеллекта".
Цель работы. Определение классификационных признаков объектов военной техники, выявляемых глубокой сверточной нейронной сетью в процессе обучения.
Материалы и методы. Обучение и тестирование нейронной сети осуществлено с использованием фреймворков Keras и Tensorflow 2.0. В качестве датасета использована открытая часть набора радиолокационных изображений MSTAR. Для определения классификационных признаков использован метод GradCAM.
Результаты. В случае изображений с неподавленным фоном собственно отметка объекта вносит определяющий вклад в результат классификации только для 58 % изображений, для 6 % результат в основном обусловлен радиолокационной тенью объекта, а для 25 % – фоном местности. Для 11 % изображений наиболее выраженный классификационный признак установить не удалось. Для изображений с подавленным фоном результат классификации обусловлен распределением яркости в пределах отметки примерно в 60 % случаев, а ее контуром – в 40 % случаев.
Заключение. Особенность набора MSTAR в том, что каждый класс представлен набором изображений одного и того же реального объекта при различных ракурсах съемки. Следствием этого являются локальные особенности фона, не заметные для человека, уникальные для каждого класса объектов и способные внести определяющий вклад в результат обучения нейронной сети. Показано, что подавление фона и снижение размерности изображений устраняет этот эффект. Из полученных результатов также следует целесообразность проведения дальнейших исследований возможностей методов XAI применительно к современным нейросетевым детекторам и датасетам радиолокационных изображений.

Введение. Растущая мощность элементной базы современных электронных приборов задает новые стандарты охлаждения устройств. Перспективным методом охлаждения является использование электрокалорического эффекта как самого доступного и простого в реализации среди всех калорических эффектов. Однако тепловые гистерезисные эффекты вблизи точки фазового перехода отрицательно влияют на уровень электрокалорического отклика и, соответственно, на эффективность охлаждения. Также немаловажно требование к экологичности устройств, что не позволяет использовать в качестве материалов свинецсодержащие соединения, в которых электрокалорический эффект достигает больших значений. Альтернативным материалом могут выступать твердые растворы на основе титаната бария, однако изучению температурных гистерезисных явлений в них уделено очень мало внимания.
Цель работы. Исследование температурных гистерезисных явлений в сегнетоэлектрических керамиках.
Материалы и методы. Исследуемые образцы помещаются в жидкостный термостат и проходят цикл "нагрев-охлаждение" с заданной скоростью. По полученным температурным зависимостям диэлектрической проницаемости рассчитывается размер температурного гистерезиса. Оценка среднего размера зерен осуществляется по фотографиям поверхности образцов, полученным с помощью сканирующего электронного микроскопа.
Результаты. Исследовано влияние процессов синтеза на структуру и размеры кристаллитов керамического титаната бария и их диэлектричекие свойства. Экспериментально изучена зависимость размеров кристаллитов титаната бария и пористости образцов от температуры спекания. Определена область температур эффективного спекания выше 1320 °С. Исследованы диэлектрические характеристики синтезированных образцов при нагреве и охлаждении. Определены параметры температурного гистерезиса и диэлектрических свойств. Показано, что изменение температурного гистерезиса связано с изменением размеров кристаллитов титаната бария и площади контакта между ними.
Заключение. На основании полученных результатов выдвинуто предположение об оптимальной температуре спекания образцов, при которой материал обладает достаточно хорошими диэлектрическими свойствами, при этом уровень температурного гистерезиса мал.

Введение. При термополевых обработках (ТПО) МОП-структур наблюдается нестабильность порогового напряжения, связанная с транспортом подвижных ионов примесей щелочноземельных металлов (в основном Na⁺) в электрическом поле подзатворного диэлектрика. Экспериментальные кинетики накопления и восстановления подвижного заряда при ТПО отклоняются от известных моделей: диффузионной модели Сноу и модели пограничного захвата Хофстейна.
Цель работы. Разработка количественной модели поведения МОП-структур при термополевых обработках в режимах накопления и восстановления подвижного заряда ионной примеси.
Материалы и методы. Модель базируется на анализе кинетики захвата подвижных ионов примеси на полиэнергетические ловушки в объеме аморфного подзатворного диэлектрика. На основе анализа физических процессов составлена система дифференциальных уравнений, которая решается методом конечных разностей по явной и неявной разностным схемам.
Результаты. Из сопоставления расчетов по модели с литературными экспериментальными данными для временных зависимостей смещения порогового напряжения МОП-структур при положительном и последующем отрицательном смещении затвора определены: диапазон энергий связи, характеристическая энергия дисперсии, концентрации ионов примеси и ловушек вблизи затвора и кремниевой подложки, а также ширина области их локализации. Обнаружено уменьшение диапазона энергий связи вблизи межфазной границы SiO₂–Si по сравнению с межфазной границей SiO₂–металлический затвор, что может свидетельствовать о наличии упорядоченного тонкого слоя SiO₂ вблизи кремния.
Заключение. Показано, что процесс восстановления заряда происходит с бóльшей скоростью, чем процесс накопления, вследствие различия в распределениях ловушек вблизи межфазных границ SiO₂ с кремниевой подложкой и с затвором. Предложенная модель позволяет описать экспериментальное асимметричное поведение МОП-структур, загрязненных ионами щелочноземельных металлов при ТПО.

Введение. Апериодический порядок открывает перспективы для создания новых материалов и структур с необычными свойствами. В настоящее время ведутся активные исследования с целью создания новых материалов из неатомарных строительных блоков, материалов и элементов на основе апериодических детерминированных структур, фотонных кристаллов и квазикристаллов, метаматериалов. При отсутствии аналогов в природе важную роль приобретает выработка теоретических принципов для целенаправленного рационального дизайна подобных структур. Важным требованием является объединение субъединиц и строительных блоков в сложную иерархическую наноструктуру таким образом, чтобы локальный порядок при переходе через интерфейсные области менялся незначительно. Одним из вариантов решения этой проблемы является эпитаксиальное соответствие между отдельными слоями наноструктуры. Более сложные структуры строятся на принципах модульного дизайна. Ранее принципы модульного дизайна к квазикристаллическим структурам не применялись.
Цель работы. Применение общих принципов модульного дизайна к иерархическим структурам, содержащим квазикристаллические блоки.
Материалы и методы. Строение икосаэдрических квазикристаллов изучалось методами компьютерного моделирования в рамках концепции элементарных ячеек. Модульный дизайн интерфейсов основывался на предварительном построении трехмерной икосаэдрической упаковки с последующим вырезанием из нее двумерных фрагментов, пересекающихся по общим цепочкам эквивалентных узлов. Слои, вырезанные из квазикристаллических упаковок перпендикулярно осям симметрии икосаэдра, содержат близкие по структуре фрагменты из идентичных субъединиц, разделенных чередующимися длинными и короткими промежутками в соответствии с LS-последовательностью Фибоначчи. Проецирование элементов икосаэдрической структуры на ломаную поверхность обеспечивает когерентную "сшивку" фрагментов с различной симметрией при модульном дизайне наноструктур из квазикристаллических блоков.
Результаты. Показана возможность когерентной "сшивки" фрагментов с различной симметрией при модульном дизайне наноструктур из квазикристаллических блоков, которые в рамках классического рассмотрения представляются несовместимыми.
Заключение. Представлены примеры "сшивки" чередующихся слоев с симметрией второго, третьего и пятого порядков в единую иерархическую наноструктуру без существенного нарушения локального порядка при переходе через интерфейсные области.

Введение. В настоящее время тенденции развития электроники требуют от устройств увеличения производительности, повышения эффективности, миниатюризации, снижения себестоимости. Внедрение наноразмерных, в том числе и островковых, структур и слоев на их основе может стать перспективой развития многих отраслей электроники. Островковыми тонкими пленками и наноструктурами (ОНС) называются тонкопленочные структуры, формирование которых завершили на начальных стадиях. Размеры островков не превышают 100 нм в латеральном и вертикальном направлениях, благодаря чему в массивах ОНС проявляются размерные эффекты (электрические, магнитные, оптические, механические и т. д.). Интерес представляет формирование композиционного слоя диэлектрика и внедренных в него проводящих ОНС.
Цель работы. Разработка способа и отработка режимов формирования композиционного покрытия с ОНС.
Материалы и методы. Исследования проводятся на кафедре электронных технологий в машиностроении МГТУ им. Н. Э. Баумана. Материалы исследования – оксид алюминия и медь. Технологическое оборудование – вакуумная установка МВТУ-11-1МС, оснащенная магнетронным и ионным источниками. Исследования шероховатости поверхностей подложки и покрытий проводится на атомно-силовом микроскопе Solver NEXT; геометрических параметров композиционного слоя – на сканирующем электронном микроскопе Crossbeam 550.
Результаты. Средние абсолютные значения скорости осаждения для меди и оксида алюминия – 25.9 и 0.3 нм/мин соответственно. Для формирования композиционной структуры с ОНС диаметром 100 нм и расстоянием между островками 3...5 нм проводящая вставка имеет размеры: диаметр 25 мм, ширина 0.46 мм. Для получения однородной структуры и качественного сцепления композиционного слоя с подложкой требуется предварительная ионная обработка подложки в течение 120 с.
Заключение. Разработанный способ формирования композиционного покрытия с островковыми наноструктурами предполагает использование комбинированной мишени. Практическое применение результатов работы: возможность формирования методом магнетронного распыления в вакууме композиционных тонкопленочных покрытий из диэлектрика и проводящих наноразмерных структур.

Введение. Статья посвящена созданию автоматизированной системы сбора данных узла учета тепловой энергии теплосети и разработке цифровой модели данной системы. Цифровые двойники широко используются в энергетике для оптимизации работы теплоэлектроцентралей (ТЭЦ): своевременного технического ремонта, прогнозирования различных аварийных сценариев, планирования производства тепловой энергии. Приводятся примеры рассматриваемых автоматизируемых систем, внедренные в производство. Актуальность работы заключается в возможности прогнозирования размеров дефектов трубопровода на основании измерительных данных и данных цифрового двойника.
Цель работы. Разработка распределенной информационно-измерительной системы контроля теплоснабжения с внедрением цифрового двойника.
Материалы и методы. Данные о теплоносителе: температура, давление и расход моделируются по нормальному закону распределения согласно тепловому графику ТЭЦ. Представлено математическое и алгоритмическое обеспечение для прогнозирования состояния технологического оборудования на основе данных о теплоносителе. Прогнозируется глубина каверны, возникающая в трубопроводе. В качестве критерия предельного состояния используется условие прочности. Для определения предельного действующего напряжения в стенке трубы используются ОСТ 153-39.4-010–2002 и формула Барлоу.
Результаты. Были разработаны цифровой двойник системы контроля теплоснабжения; структура распределенной информационно-измерительной системы для узла контроля теплоснабжения; алгоритмическое и программное обеспечение для работы распределенной информационной системы; алгоритмическое и программное обеспечение для прогнозирования состояния трубопровода; проведена проверка работоспособности программного обеспечения в нормальном режиме работы и в режиме невозможности установления связи с сервером.
Заключение. Применение технологии цифрового двойника в системе контроля теплоснабжения позволяет оптимизировать тепловой график объекта путем моделирования оптимальных значений теплоносителя, исходя из параметров окружающей среды, с погрешностью моделирования температуры воды в подающем трубопроводе Δt = ±5 °С при температуре окружающей среды от –8 до +3 °С.