Введение. Среди всех методов неразрушающего контроля изделий и материалов рентгеновский имеет особое значение за счет достаточно большого разрешения и в то же время высокой проникающей способности.

Цель работы. Рассмотрение ключевых особенностей микрофокусных источников рентгеновского излучения, областей их применения и основных технических характеристик.

Материалы и методы. При рассмотрении основных типов конструкции микрофокусных рентгеновских трубок (отпаяной и разборной) использовался опыт разработки и эксплуатации описываемого оборудования на базе Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ», а также опыт и публикации зарубежных исследователей и разработчиков из открытых источников. Анализировалась информация ведущих научно-исследовательских коллективов за последние 10 лет.

Результаты. Приведены особенности конструкции каждого типа. Рассмотрены все основные конструктивные узлы: анодный узел, катодный узел, фокусирующая система. Показано влияние материала мишени анода на спектр излучения рентгеновской трубки. Приведена оригинальная конструкция микрофокусной рентгеновской трубки с жидким анодом, показаны ее ключевые особенности и преимущества. Даны общие представления о используемых в микрофокусных рентгеновских трубках катодах (вольфрамовый катод и катод из гексаборида лантана), подробно проиллюстрированы особенности расчетов фокусирующих систем. Представлены конструкции современных рентгеновских трубок.

Заключение. Отмечено, что современные рентгеновские трубки являются высокотехнологичными изделиями, которые позволяют проводить исследования широкой номенклатуры объектов с высоким разрешением. Основным преимуществом контроля с применением микрофокусных рентгеновских трубок является высокая разрешающая способность (микронная и субмикронная). Приведены рентгенограммы тест-объектов, используемых для определения их пространственного разрешения, наглядно иллюстрирующие широкие возможности технологии. Кратко рассмотрены пути совершенствования микрофокусных рентгеновских трубок. Рассмотренные материалы будут полезны при выборе инструмента неразрушающего контроля, а также разработке и создании рентгеновских комплексов на основе микрофокусных рентгеновских трубок.

Введение. В настоящее время спектрально-эффективное частотное мультиплексирование (Spectrally efficient frequency division multiplexing – SEFDM) является многообещающей технологией, используемой для повышения спектральной эффективности и скорости передачи информации. Алгоритмы приема SEFDMсигналов можно разделить на 2 класса: поэлементный когерентный прием и прием всей информационной посылки. Первый метод более прост, но обладает низкой помехоустойчивостью. При приеме всей посылки возможно получение высокой энергетической эффективности, но реализация такого приема очень сложна и не позволяет реализовать высокие абсолютные скорости передачи сообщений.

Цель работы. Рассмотрение компромиссного решения задачи когерентного приема SEFDM-сигналов в условиях существенной межканальной интерференции, а именно использование на каждой поднесущей частоте итерационного алгоритма поэлементной обработки с обратной связью по решению.

Материалы и методы. Описание работы демодулятора решающего устройства выполнено аналитическим методом. Имитационная модель передачи SEFDM-сигналов с использованием в приемнике алгоритма поэлементной обработки с обратной связью по решению построена в среде MatLab.

Результаты. Результаты моделирования показали, что предложенный алгоритм является достаточно эффективным. При допустимой вероятности ошибок p =102…103 энергетический выигрыш достигает значений 0.2…7.5 дБ для различного неортогонального разноса поднесущих частот. В то же время эффективность алгоритма обнаружения с обратной связью по решению оказывается существенно ниже, чем при приеме всей информационной посылки.

Заключение. Предложенный алгоритм приема может быть использован в будущих поколениях мобильной связи, в которых требуются высокие скорости передачи. Благодаря снижению вычислительной сложности алгоритма возможно обеспечить меньшее энергопотребление мобильных устройств.

Введение. Организация сетей спутниковой связи на мобильных объектах в труднодоступных, удаленных местностях является актуальной задачей в рамках развития информационной связанности территорий РФ. Для организации спутниковой связи на транспортных средствах необходимы низкопрофильные эффективные антенные системы (АС) с сохранением характеристик направленности в широком секторе углов сканирования.

Цель работы. Исследование АР на основе резонатора Фабри–Перо с механоэлектрическим сканированием, а также оценка коэффициента усиления и направленности решетки при различных углах сканирования.

Материалы и методы. Численные исследования проведены методом конечных элементов (FEM – finite element method) и методом конечных разностей во временной области (FDTD), а также методами постобработки результатов.

Результаты. Проведено моделирование подрешетки на основе резонатора Фабри–Перо для АР с механоэлектрическим сканированием. Установлено, что коэффициент усиления (КУ) подрешетки на основе резонатора Фабри–Перо составляет не менее 32.5 дБ в полосе частот от 11.9 до 12.5 ГГц, а апертурный коэффициент использования поверхности (КИП) – не менее 0.65. В ходе исследования разработана и изготовлена АР на основе резонатора Фабри–Перо с механоэлектрическим сканированием. Характеристики АР на основе резонатора Фабри–Перо, полученные электродинамическим моделированием, совпадают с характеристиками, найденными экспериментальным путем. Деградация КУ АР на основе резонаторов Фабри–Перо составляет не более 2.5 дБ в секторе углов сканирования 0…70°. Отмечены преимущества использования антенных элементов на основе резонатора Фабри–Перо и построения на их основе мобильных спутниковых АС с широкоугольным сканированием.

Заключение. Применение в качестве излучателя резонатора Фабри–Перо и построение на его основе АР с механоэлектрическим сканированием позволяет достичь апертурного КИП антенны не менее 0.5 и деградации КУ в секторе углов 0…70° не более 2.5 дБ в полосе частот 11.9…12.5 ГГц

Введение. Коническое сканирование находит применение при экономии аппаратных ресурсов в новой технике и используется во многих системах, модернизация которых проводится в настоящее время. Все это сохраняет актуальность исследований данного средства пеленгации.

Цель работы. Коррекция известных расчетных соотношений для дисперсии результатов пеленгации – показателя качества (точности) пеленгации, точнее, дополнение этих соотношений другими, а также определение при этом возможностей оптимизации систем пеленгации и автосопровождения объектов.

Материалы и методы. Рассмотрение факторов, ограничивающих точность пеленгации при коническом сканировании, реализуется в статье применением подхода на основе спектрального анализа. Математическое моделирование со статистической обработкой количественных результатов позволяет определить условия, при которых влияние определенных факторов оказывается преобладающим, а также условия, при которых требуется коррекция (дополнение) известных расчетных соотношений. Указанные условия представляют собой значения ошибок, при которых сопровождаются пеленгуемые объекты. Новые расчетные соотношения для упомянутой коррекции определяются методами статистической радиотехники.

Результаты. Справедливость найденных расчетных соотношений подтверждается математическим моделированием. Расчеты и моделирование приводят к необходимости оптимизации параметров для систем автосопровождения объектов.

Заключение. Проведенное исследование показывает, что при выборе параметров для систем автосопровождения с коническим сканированием целесообразно стремиться к реализации сопровождения объектов не с минимальными, а с оптимизированными ошибками сопровождения по угловым координатам, подлежащими оцениванию при пеленгации. Причем оптимизированные ошибки (значения статических ошибок и наиболее вероятные значения динамических ошибок сопровождения) оказываются такими, при которых требуется коррекция известных аналитических оценок для дисперсии результатов пеленгации – качественного показателя пеленгатора (показателя точности). Найденные аналитические соотношения позволяют выполнить такую коррекцию, что может увеличить оценку дисперсии на 10 дБ.

Введение. Системы автоматизированного проектирования СВЧ-устройств являются эффективным инструментом оценки отражающих характеристик объектов сложной формы. Однако проведение этих расчетов часто сопряжено со значительными вычислительными затратами, особенно при больших значениях отношения характерных размеров объекта к длине волны. Использование асимптотических методов в сочетании с укрупнением сетки разбиения модели объекта позволяет существенно снизить эти затраты, однако в каждом практическом случае это приводит к труднопрогнозируемому ухудшению точности получаемых оценок. Цель работы. Проведение сравнительной оценки результатов моделирования поля рассеяния в САПР СВЧ-устройств при использовании различных методов расчета и детализации модели объекта в дециметровом и сантиметровом диапазонах длин волн.

Материалы и методы. В качестве объекта рассматривается противотанковая управляемая ракета FGM-148 Javelin, моделирование поля рассеяния осуществляется в САПР СВЧ-устройств Altair FEKO методами моментов и физической оптики в диапазоне частот от 1 до 10 ГГц и углов от 0 до 180°. Осуществляется сравнение одномерных диаграмм обратного рассеяния и двумерных радиолокационных портретов, полученных с использованием указанных методов.

Результаты. Для рассматриваемого класса объектов использование метода физической оптики обеспечивает приемлемую точность результатов на частотах от 5 ГГц и выше при шаге разбиения поверхности модели около одного сантиметра и общей продолжительности расчета в пределах единиц минут (ПЭВМ Intel Core i5-4460/3,2 ГГц/ОЗУ 8 Мбайт). На меньших частотах приемлемая точность и аналогичная продолжительность расчетов достигаются при расчете методом моментов и шаге разбиения около 20 см. Продемонстрирована возможность применения САПР Altair FEKO для моделирования двумерных радиолокационных портретов объектов с разрешением не хуже 20 см.

Заключение. Полученные результаты дополняют известные исследования в области сравнительной оценки временных и точностных характеристик различных методов расчета поля рассеяния объектов сложной формы в САПР СВЧ-устройств.

Введение. В настоящее время проявляется значительный интерес к разработке новых усилителей и генераторов Ku- и K-диапазонов (12…27 ГГц) для применения в бортовой аппаратуре. Одним из претендентов на элементную базу таких устройств могут стать низковольтные многолучевые клистроны (НМЛК). Для НМЛК, работающих в сантиметровом и миллиметровом диапазонах, возникают серьезные проблемы, связанные с необходимостью подавления паразитных видов колебаний. Один из путей решения этих проблем – применение в НМЛК двухзазорных фотонно-кристаллических резонаторов (ДФКР). Еще одно перспективное направление улучшения характеристик таких резонаторов – применение резонансных отрезков полосковых линий c фрактальными элементами. При этом полосковые линии размещаются на диэлектрической подложке в пространстве взаимодействия. Такие резонаторы могут получить также новые, полезные для клистронов свойства (повышение характеристического сопротивления, подавление спектра нежелательных частот, уменьшение массы и габаритов).

Цель работы. Определение оптимального комплекса электродинамических и электронных параметров двухзазорных фотонно-кристаллических резонансных систем с фрактальными элементами "остров Минковского" при работе в составе резонаторной системы НМЛК, возбуждаемой на π- и 2π-видах колебаний.

Материалы и методы. Для расчета электродинамических параметров резонаторов использовался метод конечных разностей во временной области. Для вычисления электронных параметров, таких, как электронная проводимость G_e / G₀ и коэффициент связи M, использовался известный метод Вессель-Берга.

Результаты. Исследованы основные электродинамические параметры резонатора – собственная добротность, резонансная частота и характеристическое сопротивление. Рассчитаны электронные параметры резонатора, коэффициент связи с электронным потоком и относительная электронная проводимость на π- и 2π-видах колебаний. Исследованы 3 варианта резонатора с нулевой, первой и второй итерациями фрактального элемента, амплитудно-частотные характеристики резонатора при изменении шага фотонно-кристаллической решетки. Дана оценка степени неоднородности высокочастотного поля в пространствах взаимодействия резонатора. Определены условия работы одновременно на двух видах колебаний без самовозбуждения.

Заключение. Результаты могут найти применение при разработке резонаторных систем для приборов клистронного типа сантиметрового и миллиметрового диапазонов.

Введение. Сахарный диабет является распространенным эндокринным заболеванием, которое может приводить к поражению сосудов сетчатки, что является следствием распространения макулярного отека и развития диабетической ретинопатии. Современный способ лечения диабетической ретинопатии – это лазерная коагуляция сетчатки. Однако даже современные системы не обеспечивают достаточной эффективности лечения, вследствие чего требуются методики поддержки лазерной коагуляции на основе анализа данных пациента.

Цель работы. Разработка и исследование метода оценки безопасного расстояния между коагулятами для обеспечения поддержки лазерной коагуляции на основе математического моделирования процесса коагуляции.

Материалы и методы. Применены методы численного моделирования задачи теплопроводности, соответствующей процессу лазерного воздействия в многослойной среде.

Результаты. Разработан метод оценки безопасного расстояния между коагулятами на основе применения методов математического моделирования задачи теплопроводности. Был разработан алгоритм реконструкции трехмерной структуры глазного дна по снимкам ОКТ. Было продемонстрировано, что сходимость интегро-интерполяционного метода быстрее метода конечных разностей. Исследование показало, что сетчатка нагревается не только за счет лазерного воздействия, но и вследствие перераспределения тепла со слоя эпителия до 45 ºС. По результатам применения разработанного метода безопасным расстоянием является 180 мкм. При увеличении задержки между лазерными импульсами более, чем на 10 мс, безопасное расстояние может быть уменьшено до 160 мкм.

Заключение. Разработанный метод демонстрирует вычисление расстояния, соответствующего применяемому в медицинской практике, и позволит неинвазивным способом выявлять наиболее безопасные параметры лазерной коагуляции, не только расстояние, но и мощность лазера, а также рекомендуемую длительность импульса для достижения терапевтического эффекта. Оценки безопасных параметров могут быть применены для автоматического формирования предварительного плана лазерной коагуляции для поддержки лечения диабетической ретинопатии.