Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Научно-практический рецензируемый журнал

Журнал «Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника» публикует результаты научных исследований преподавателей, сотрудников, докторантов, аспирантов и студентов высших учебных заведений, а также научно-исследовательских организаций России и зарубежных стран. Журнал ориентирован на публикацию материалов, соответствующих области радиоэлектроники и смежных областей.

Журнал входит в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, в соответствии с требованиями Минобрнауки России.

Вхождение в базу данных RSCI обеспечивает нахождение журнала в категории К1, что находится в соответствии с  информацией раздела Приравнивание научных журналов, входящих в наукометрические базы данных, к журналам Перечня ВАК с распределением по категориям и подтверждено ученым секретарем ВАК Ивановым Д.В.

С целью обеспечения содержания высокого уровня статей, они издаются только после рецензирования и редакторской доработки в соответствии с принципами редакционной этики.

Журнал ориентирован на специалистов, работающих в областях, соответствующих тематическим направлениям журнала. 

Журнал публикует русскоязычные и англоязычные статьи. Все аннотации русскоязычных статей переводятся на английский язык.

Индекс по каталогу АО «Почта России» -«Подписные издания» П4296.

Текущий выпуск

Том 28, № 4 (2025)
Скачать выпуск PDF

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ, ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

6-24 21
Аннотация

Введение. На основе анализа многочисленных литературных источников предлагается вариант классификации методов подавления помех при приеме сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Представлены результаты аналитического обзора методов подавления помех ГНСС на базе обработки сигналов во временной, частотной и частотно-временной областях.
Цель работы. Краткий обзор методов с пояснением основных принципов и подходов при подавлении помех ГНСС на основе обработки сигналов во временной, частотной и частотно-временной областях.
Материалы и методы. Исследования и анализ рассматриваемых методов выполнены на основе материалов литературных источников 2000–2024 гг. (в основном на английском языке), которые отбирались в соответствии со следующими критериями: во-первых, применение методов подавления именно к помехам ГНСС; во-вторых, с теоретическим обоснованием и экспериментальным подтверждением эффективности предлагаемых методов. В статье рассмотрены методы борьбы с помехами ГНСС на основе обработки сигналов во временной, частотной и частотно-временной областях с применением адаптивных режекторных фильтров, спектрального анализа, кратковременного преобразования Фурье (Short-Time Fourier Transform – STFT), преобразования Вигнера–Вилля (Wigner–Ville Distribution – WVD) и его модификаций.
Результаты. Предложен вариант классификации методов подавления помех при приеме сигналов ГНСС. На основе этой классификации представлен обзор и основные результаты сравнительного анализа методов и алгоритмов борьбы с помехами, использующих обработку сигналов в одномерных и двумерных областях (временной, частотной и частотно-временной).
Заключение. Проведенный обзор и сравнительный анализ наиболее распространенных и эффективных методов борьбы с помехами ГНСС позволяет исследователям и разработчикам сократить время на изучение множества подходов к решению данной проблемы, предложенных на сегодняшний день в литературе. В следующей статье по этой теме будут рассмотрены методы подавления помех ГНСС с использованием вейвлет-преобразования (Wavelet Transform), а также обработки сигналов в пространственной и пространственно-временной областях.

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА, МИКРОВОЛНОВАЯ ТЕХНИКА, АНТЕННЫ

25-35 14
Аннотация

Введение. Постоянно растущие требования к скорости передачи информации приводят ко все более широкому внедрению MIMO-систем в телекоммуникационные сети. Существует целый ряд работ, посвященных возможности использования антенных модулей MIMO, выполненных на основе SIW-резонаторов. Одно из перспективных направлений в этой области – использование 1/4- и 1/8-модовых SIW-резонаторов, которые позволяют существенно снизить массогабаритные характеристики устройства. Основные недостатки подобных MIMO-антенн – узкая полоса частот и относительно низкая изоляция излучателей. В связи с этим раз-работка технических решений в области конструирования MIMO-модулей, способствующих улучшению указанных характеристик, является актуальной задачей.
Цель работы. Разработка технических решений в области конструирования антенного модуля на основе 1/8-модовых SIW-резонаторов, позволяющих повысить его излучательные характеристики и взаимную изоляцию излучателей.
Материалы и методы. Моделирование характеристик антенного модуля осуществлялось с помощью программных пакетов на основе метода конечных элементов. Прототип антенного модуля изготовлен из фольгированного армированного композитного материала на основе политетрафторэтилена. Параметры модуля измерялись на стенде, собранном на основе векторного анализатора цепей Ceyear 3272C (Ceyear Technologies, Китай).
Результаты. Разработана конструкция MIMO-модуля на основе двух 1/8-модовых SIW-резонаторов, позволяющая существенно повысить коэффициент усиления излучателей и их взаимную изоляцию. Приведены результаты исследования влияния толщины подложки на характеристики модуля. Продемонстрирована возможность эффективной работы модуля в двухдиапазонных системах за счет использования не только основной, но и старшей резонансной моды SIW-резонаторов. Предложена конструкция MIMO-антенны, состоящей из 8 излучателей.
Заключение. Показано, что конструкцию MIMO-модуля на основе двух 1/8-модовых SIW-резонаторов, разделенных щелью, можно использовать в двухдиапазонных системах. Продемонстрировано одновременное увеличение КУ излучателей модуля и ухудшение их взаимной изоляции с ростом толщины подложки. Разработан вариант конструкции антенного модуля на основе двух 1/8-модовых SIW-резонаторов, позволяющий увеличить изоляцию между излучателями модуля (до –30 дБ).

36–46 13
Аннотация

Введение. В связи с активным развитием спутниковых систем с использованием низкоорбитальных, среднеорбитальных и высокоэллиптических космических аппаратов важной задачей является обеспечение непрерывных приема-передачи сигналов антенными системами (АС) как для мобильных, так и для стационарных наземных терминалов связи. Как правило, в наземных терминалах таких систем используются сканирующие АС. В наши дни получили развитие АС с механоэлектрическим сканированием (МЭС), ввиду того что в подобных системах достигается высокая направленность в широком секторе углов при сохранении малых габаритов антенны и ее невысокой стоимости. Одним из возможных элементов управления лучом являются волноводные фазовращатели в связи с их простой реализацией, малыми потерями и невысокой стоимостью.
Цель работы. Разработка сканирующей антенной решетки (АР) с МЭС, способной обеспечить перестройку луча в пределах ±60°.
Материалы и методы. Численные исследования проведены методом конечных элементов во временной области. Результаты. Разработан широкополосный микрополосковый излучающий элемент, работающий в диапазоне частот 10.7…14.5 ГГц, и на его основе построена сканирующая АР, элементом управления которой выступает предложенный фазовращатель на gap-волноводе, обеспечивающий фазовую регулировку более 360°. По результатам электродинамического моделирования АР продемонстрировала возможность сканирования в пределах ±60° с деградацией коэффициента направленного действия менее 3 дБ во всем рабочем частотном диапазоне.
Заключение. В статье рассмотрена разработка АС с МЭС с механическим фазовращателем в качестве элемента управления лучом. Разработанная антенная решетка позволяет обеспечить сканирование в секторе углов ±60°.

РАДИОЛОКАЦИЯ И РАДИОНАВИГАЦИЯ

47-56 16
Аннотация

Введение. Рассмотрена работа радиолокационной системы автоматического сопровождения цели по дальности (АСД), оснащенной с целью повышения точности оценки дальности системой селекции движущихся целей (СДЦ), в условиях интенсивных пассивных помех в виде отражений от земной поверхности, уровень которых может значительно превосходить полезные сигналы. Сопровождение по дальности системой АСД осуществляется парой следящих полустробов, в которые при движении цели при каждом зондировании пространства попадают слабо коррелированные сигналы от различных участков земной поверхности, что снижает эффективность работы системы СДЦ и увеличивает ошибки измерения дальности.
Цель работы. Исследование корреляционных свойств пассивных помех при работе системы АСД в зависимости от длительности зондирующего импульса и скорости движения цели. Определение эффективности работы системы СДЦ в составе системы АСД при воздействии коррелированных помех. Оценка влияния длительности зондирующих импульсов РЛС и скорости движения цели на коэффициент подавления пассивных помех и работу дискриминатора дальности при работе системы АСД.
Материалы и методы. В основу работы положен метод корреляционного анализа статистических свойств сигналов и устройств их обработки.
Результаты. Получено выражение для корреляционной функции флюктуаций сигналов, отраженных однородной земной поверхностью, учитывающее длительность зондирующего импульса и скорость движения цели применительно к импульсным РЛС с СДЦ. Представлены результаты расчетов коэффициента подавления пассивной помехи средствами СДЦ в составе помехозащищенного дискриминатора дальности для различных значений длительности зондирующего импульса и скорости движения цели. Показано, что с уменьшением длительности зондирующего импульса, а также с ростом скорости движения цели коэффициент подавления пассивной помехи значительно уменьшается, а дисперсия помехового сигнала на выходе дискриминатора дальности системы АСД существенно возрастает. Так, при интервале времени τ = 0.02 с,  скорости движения цели vp = 500 км/ч и изменении длительности зондирующего импульса с 1 до 0.1 мкс коэффициент корреляции межпериодных флюктуаций пассивной помехи rm (nT) уменьшается с 0.83 до 0.67, что приводит к уменьшению коэффициента подавления пассивной помехи системой СДЦ.
Заключение. Полученные в статье результаты могут быть полезны при проектировании импульсных радиолокационных станций с СДЦ, использующих помехозащищенные системы измерения параметров движущихся целей.

57-72 19
Аннотация

Введение. Сложные сигналы находят широкое применение в радиолокации. Использование фазированных антенных решеток (ФАР) открывает дополнительные возможности для скрытной работы РЛС, что повышает её помехозащищенность и электромагнитную совместимость. В статье исследуется энергетическая скрытность РЛС с многочастотным зондирующим сигналом с пространственно-частотной модуляцией по сравнению с аналогичным многочастотным сигналом без дополнительной пространственной модуляции.
Цель работы. Анализ энергетической скрытности работы РЛС с пространственно-частотной модуляцией квазинепрерывного многочастотного зондирующего сигнала в приемо-передающей ФАР.
Материалы и методы. Для анализа скрытности и взаимного влияния рассматривается энергетический приемник (ЭП) с входным фильтром и амплитудным детектором. Для получения характеристик скрытности используется аппарат функций неопределенности (ФН) во временной, частотной и пространственной областях. Рассматриваются сигналы с непрерывным и квазинепрерывным излучением.
Результаты. Получены оценки выигрыша в уровне сигнала, поступающего на вход ЭП при различных углах его расположения относительно цели. Анализ проводится при совпадении спектра сигнала с полосой фильтра ЭП. Рассмотрена ситуация с известным угловым положением ЭП. Предложен алгоритм адаптивного формирования диаграммы направленности ФАР с нулем излучения в направлении на ЭП. Показано, что в этом случае возможно возникновение интерференционных боковых лепестков многомерной пространственно-временной ФН, для устранения которых рассмотрен рассогласованный алгоритм корреляционной обработки. Приведены оценки проигрыша в отношении сигнал/шум за счет рассогласования. Проводится сравнение энергетической скрытности РЛС с пространственной модуляцией и обычной РЛС с аналогичным по энергетике и числу полос многочастотным зондирующим сигналом и идентичной эквидистантной N-элементной ФАР, но без дополнительной пространственной модуляции.
Заключение. Полученные в работе результаты свидетельствуют о возможности повышения скрытности работы РЛС за счет дополнительной пространственной модуляции многочастотного зондирующего сигнала. При этом энергетические потери при использовании многоканальной пространственно-частотной корреляционной обработки отсутствуют.

73–85 14
Аннотация

Введение. Для решения ряда задач, возникающих в процессе контроля воздушного пространства, необходимо определять класс (тип) наблюдаемых объектов. Кроме того, актуальна задача различения целей, находящихся в одном элементе пространственного разрешения РЛС. Построение радиолокационных изображений винтов летательного аппарата на основе метода обращенного синтеза апертуры антенны (ОСАА) может стать хорошим инструментом в решении поставленной задачи. При разработке алгоритмов разрешения с использованием метода ОСАА необходимо иметь достаточно точную модель отраженного сигнала, учитывающую конструктивные особенности лопасти винта летательного аппарата. Существующие на данный момент математические модели сигнала, отраженного от вращающихся винтов летательного аппарата, являются, как правило, упрощенными, что не позволяет реализовать адекватный алгоритм на основе метода ОСАА.
Цель работы. Уточнение математической модели сигнала, отраженного от винта квадрокоптера, на основе экспериментальных исследований в приложении к методу обратного синтеза апертуры антенны. Материалы и методы. Лопасть винта в рассматриваемой модели представляется в виде совокупности точечных отражателей, расположенных на аппроксимирующих отрезках передней и задней кромок лопасти. При разработке модели отраженного сигнала учитываются изменения фазовой структуры отраженного сигнала, обусловленные поступательным движением квадрокоптера и вращением лопастей винтов, а также разносом винтов в пространстве.
Результаты. Получена математическая модель сигнала, отраженного от винтов квадрокоптера, существенно приближенная к реальности. С помощью моделирования получены реализации сигналов, отраженных от одного винта квадрокоптера. Выполнено сравнение временных и спектральных структур отраженных сигналов, полученных в результате моделирования и экспериментальных исследований.
Заключение. Уточненная математическая модель отраженного сигнала с учетом конструктивных особенностей лопасти квадрокоптера является основой для разработки алгоритма формирования изображений винтов квадрокоптера с помощью обратного синтеза апертуры антенны.

МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКА

86–98 11
Аннотация

Введение. В настоящее время актуальной задачей в области газовой сенсорики является улучшение характеристик (сенсорный отклик и быстродействие), а также снижение рабочих температур. Для этих целей исследуются многокомпонентные оксидные системы. Одними из наиболее перспективных материалов являются различные модификации системы Zn–Sn–O.
Цель работы. Разработка методик гидротермального синтеза наночастиц гидроксостанната цинка, отличающихся используемыми прекурсорами. На основе синтезированных наночастиц сформированы и протестированы активные слои газовых сенсоров.
Материалы и методы. Наночастицы гидроксостанната цинка получены гидротермальным синтезом в течение 6 часов при 90 °С. Были выбраны две методики с использованием различных прекурсоров. Полученные образцы проанализированы с помощью растровой электронной микроскопии, рентгеновского фазового анализа, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. По результатам спектрофотометрии определена ширина запрещенной зоны образцов. Газочувствительные свойства исследованы при различных условиях (целевой газ, температура, дополнительное воздействие УФ-излучения).
Результаты. Комплексное исследование синтезированных структур показало, что в зависимости от используемой методики получения характер их взаимодействия с целевыми газами является принципиально разным. Так, образцы ZnSn(OH)6_1 проявляют отклик при комнатной температуре и обладают высоким быстродействием. Это связано с тем, что на их поверхности преобладают ионы цинка. Для образцов ZnSn(OH)6_2, на поверхности которых преобладают ионы олова, окруженные ОН-группами, отклик при комнатной температуре возможен только с дополнительной активацией УФ-излучением. При этом время отклика и время восстановления составляют порядка сотен секунд.
Заключение. В статье продемонстрированы возможности использования наночастиц гидроксостанната цинка, полученных гидротермальным методом, для газовых сенсоров, работающих при комнатной температуре. При этом решающим фактором является выбор методики синтеза.

ЭЛЕКТРОНИКА СВЧ

99–108 15
Аннотация

Введение. Ферритовые развязывающие устройства широко используются в составе различных приемопередающих трактов космического применения. Компоновка составных узлов современных систем спутниковой связи уплотняется, поэтому для них предпочтительно применять комбинированные устройства, способные заменить несколько различных приборов. Таким образом, актуальна задача создания многофункциональных ферритовых устройств, способных выполнять дополнительные функции помимо развязки СВЧ-сигнала.
Цель работы. Создание многофункционального устройства, рассчитанного на высокий уровень мощности (ВУМ) СВЧ-сигнала. Разработка датчика телеметрии, позволяющего в режиме реального времени получать с указанного в технической документации интерфейса прибора значение постоянного напряжения, пропорциональное мощности, поступающей во встроенную нагрузку устройства.
Материалы и методы. Расчеты проводились в специализированных системах автоматизированного проектирования для электродинамического и теплового моделирования. Измерения и испытания на ВУМ проводились на материально-технической базе АО «НИИ "Феррит-Домен"».
Результаты. Создан многофункциональный прибор со встроенным датчиком телеметрии отраженной мощности. Датчик реализован исключительно на пассивных компонентах, и полученное устройство не требует внешнего источника питания. Значение постоянного напряжения на выходе датчика не более 4.5 В. Получена требуемая зависимость выходного напряжения от отраженной мощности. Прибор обладает повышенной надежностью, соответствующей требованиям современных систем космического применения. Коэффициент стоячей волны по напряжению входа/выхода прибора не превышает 1.25, прямые потери составляют не более 0.35 дБ, а обратные – не менее 20 дБ.
Заключение. Разработанный многофункциональный прибор соответствует современным требованиям к электронной компонентной базе космического применения. Реализованный в его составе датчик отраженной мощности не имеет аналогов в мире. Полученные результаты и наработки могут послужить основой для последующего создания аналогичных приборов на различные частоты и уровни СВЧ-мощности.

МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ

109–118 36
Аннотация

Введение. Расширение полосы частот и усложнение формы сигналов приводит к тому, что современными поведенческими моделями невозможно адекватно описать устройства основной полосы частот (до модулятора и после демодулятора). Для измерений устройств с выбросом на плоской вершине переходной характеристики (ПХ) можно использовать нелинейно-инерционную модель в виде нелинейного рекурсивного фильтра второго порядка, характеристики которой в настоящее время находятся вариационным методом. В данной статье представлен подход к измерению характеристик устройств основной полосы частот с выбросом на плоской вершине ПХ, в рамках которого обработка результатов не требует применения вариационных алгоритмов и может быть квалифицирована как косвенные измерения характеристических функций нелинейного рекурсивного фильтра второго порядка.
Цель работы. Рассмотреть подход к определению характеристик нелинейно-инерционных устройств основной полосы частот с выбросом на плоской вершине ПХ посредством безытерационных вычислений из результатов прямых измерений.
Материалы и методы. Устройство с выбросом на плоской вершине ПХ представляется в виде эквивалентной схемы, которая выглядит как последовательное соединение катушки индуктивности и резистора, параллельно соединенных с конденсатором. Задача сводится к определению характеристических функций для каждого элемента: вольт-амперной (ВАХ), кулон-вольтовой (КВХ) и вебер-амперной (ВбАХ) характеристик посредством установления точки стробирования в разные моменты времени ПХ. В качестве объекта измерения был выбран осциллограф National Instruments PXI-5114.
Результаты. Разработанный метод измерения позволил безытерационно по косвенным измерениям определить ВАХ, КВХ и ВбАХ для устройства с выбросом на плоской вершине. Погрешность смоделированных с помощью этих характеристик ПХ по отношению к измеренным составила не более 9 %, что является удовлетворительным результатом.
Заключение. Предложенный безытерационный метод вычисления характеристических функций позволил определить независимо нелинейные характеристики устройств с выбросом на плоской вершине ПХ посредством установления точки стробирования в разные моменты времени и имеет перспективы к дальнейшему применению.

ОТ РЕДАКЦИИ



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