Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск
Том 29, № 3 (2026)
Скачать выпуск PDF

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ, ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

6-21 90
Аннотация

Введение. Классическая реализация адаптивных систем MIMO-OFDM сталкивается с проблемой неоптимального использования вычислительных ресурсов, обусловленной необходимостью параллельной реализации различных алгоритмических архитектур пространственно-временного блочного кодирования (SpaceTime Block Coding – STBC) для обеспечения надежности и пространственного мультиплексирования для повышения скорости. Актуальной задачей является алгоритмическая унификация тракта обработки сигналов.
Цель работы. Разработка и исследование унифицированной архитектуры адаптивной системы MIMO-OFDM, позволяющей исключить специализированные аппаратные кодеры STBC из передающего тракта за счет компенсации потери ортогональности применением итеративного приемника с мягким подавлением помех, обеспечивая при этом стабильную адаптацию к условиям канала.
Материалы и методы. Предложен алгоритм, реализующий принцип итеративного обмена мягкой информацией между детектором Soft V-BLAST и декодером LDPC. Эффективность алгоритма оценивалась методом имитационного моделирования путем сравнения с эталонными схемами. Для проверки работоспособности в нестационарных условиях реализован алгоритм адаптации модуляционно-кодовой схемы на основе вероятности блоковой ошибки.
Результаты. Установлено, что предложенный итеративный приемник уже при двух итерациях обеспечивает энергетическую эффективность, эквивалентную классическим схемам STBC, но без использования ортогонального кодирования на передаче. Показано, что интеграция данного детектора в контур адаптации позволяет динамически поддерживать заданный уровень ошибок, эффективно конвертируя выигрыш от разнесения в пропускную способность канала.
Заключение. Предложенная унифицированная архитектура позволяет программно варьировать стратегию передачи от максимальной надежности до максимальной спектральной эффективности на базе единого алгоритмического ядра, минимизируя избыточность вычислительных и логических ресурсов при реализации трансивера.

РАДИОЛОКАЦИЯ И РАДИОНАВИГАЦИЯ

22-34 87
Аннотация

Введение. Повышение точности оценки местоположения источника радиоизлучения (ИРИ) напрямую зависит от точности определения его угловых координат. В связи с этим остается актуальной задача повышения эксплуатационной точности пеленгования с учетом сложной сигнально-помеховой обстановки и особенностей распространения волн в коротковолновом (КВ) диапазоне. Современные радиопеленгационные системы, как правило, используют антенны, чувствительные лишь к одной компоненте электрического поля, и не учитывают изменения поляризации сигнала при его отражении в ионосфере. Это приводит к ошибкам пеленгования порядка 1°, что недостаточно для точной локализации ИРИ.
Цель работы. Моделирование методов корреляционного интерферометра и MUSIC с учетом поляризационной структуры принимаемой волны на основе антенной системы, состоящей из триортогональных антенн, и сравнение их точностных характеристик с традиционными методами пеленгования.
Материалы и методы. Математическое моделирование методов поляризационного корреляционного интерферометра и поляризационного MUSIC в среде программирования MATLAB.
Результаты. Разработана математическая модель радиопеленгатора, включающая антенную систему из триортогональных антенн и предложенные методы обработки сигналов. Выполнено сравнение точности оценки угловых координат ИРИ в зависимости от отношения сигнал/шум (ОСШ) и соотношения амплитуд горизонтальной и вертикальной компонент электрического поля. Показано, что использование триортогональной антенной системы совместно с предложенными методами позволяет повысить точность пеленгования в несколько раз по сравнению с традиционными подходами. Также получены зависимости точности оценки поляризационных параметров (угла наклона и эллиптичности поляризационного эллипса) от ОСШ.
Заключение. Включение в методы корреляционного интерферометра и MUSIC дополнительного сканирования по углу наклона и эллиптичности поляризационного эллипса обеспечивает более точную оценку угловых координат ИРИ с учетом эллиптической поляризации волн в КВ-диапазоне. Предложенный подход позволяет не только улучшить пространственную разрешающую способность, но и оценивать поляризационные параметры сигнала, что может быть использовано для восстановления траектории распространения радиоволн.

МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКА

35-43 60
Аннотация

Введение. Инфракрасные фотодетекторы на основе квантовых ям (QWIP) являются одними из ключевых компонентов современных систем инфракрасного видения. QWIP широко применяются в различных областях, включая космические исследования, медицину и др. Одна из ключевых характеристик QWIP – температура BLIP (background limited performance). Эта температура определяется из условия равенства фонового и темнового токов, протекающих через фотодетектор, и является рабочей температурой фотодетектора. Увеличение рабочей температуры позволяет значительно снизить требования к системе охлаждения. Поскольку фоновый ток зависит от условий окружающей среды и апертуры криостата, целесообразно снижать значения темнового тока, которые напрямую зависят от степени легирования квантовых ям. Однако легирование влияет на чувствительность фотодетектора, поэтому необходимо подобрать оптимальный уровень легирования, позволяющий найти компромисс между снижением чувствительности и уровня темнового тока.
Цель работы. Исследование влияния степени легирования квантовых ям на основе системы материалов GaAs/AlGaAs на температуру BLIP.
Материалы и методы. Для проведения эксперимента методом молекулярно-пучковой эпитаксии были изготовлены тестовые фотоприемники. Параметры образцов подбирались таким образом, чтобы длина волны максимума спектральной чувствительности находилась в диапазоне 8…9 мкм. Варьируемым параметром являлась степень легирования квантовых ям кремнием. После прохождения технологического маршрута планарной модификации на всех тестовых фотоприемниках были сняты вольт-амперные характеристики в диапазоне температур 65…77 К и построены графики статической токовой чувствительности.
Результаты. Показано, что снижение уровня легирования с 9.0·1017 до 4.5·1017 см–3 приводит к значительному уменьшению темнового тока в рабочем интервале напряжений. Это позволило повысить температуру BLIP с 69 до 71 К. При этом наблюдалось ожидаемое снижение фоточувствительности, однако ее значение оставалось выше порогового уровня 0.15 А/Вт.
Заключение. Полученные данные демонстрируют, что оптимизация уровня легирования квантовых ям в QWIP позволяет уменьшить уровень темнового тока фотодетектора. Такой фотодетектор можно использовать при более высоких температурах.

44-56 83
Аннотация

Введение. Обсуждаются вопросы, связанные с групповыми методами создания защитной маски на подложке в процессах высокоразрешающей проекционной рентгеновской литографии.
Цель работы. Исследование литографических характеристик рентгенорезистов, особенностей применения различных режимов.
Материалы и методы. Исследования проводились с помощью рентгеновского спектрометра-монохроматора РСМ-500. Коэффициенты поглощения измерялись на монохроматических рентгеновских линиях в диапазоне длин волн 5…50 Å. Толщина пленок контролировалась с помощью интерференционного микроскопа МИИ-4.
Результаты. Получены зависимости коэффициентов поглощения резистов в области мягкого рентгеновского излучения (5…50 Å). При достижении определенной длины волны наблюдается резкий скачок коэффициента поглощения. Обнаружены скачки поглощения при длинах волн 23 и 43 Å. Это связано с тем, что энергия квантов рентгеновского излучения становится достаточной для ионизации электронов с определенного энергетического уровня атомов поглощающего вещества. Показано, что коэффициент поглощения рентгеновских лучей возрастает с увеличением их длины волны. Между скачками поглощения в некоторых диапазонах коэффициент может быть аппроксимирован гладкой функцией. Предложены аналитические аппроксимации полученных зависимостей в виде степенных функций, проведено сравнение экспериментальных данных с расчетными значениями, показавшее удовлетворительное согласие.
Заключение. Описана и представлена методика измерения коэффициентов поглощения рентгенорезистов. Экспериментально получены данные по поглощению в различных резистах рентгеновского излучения с различными волновыми характеристиками.

КВАНТОВАЯ, ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ, ПЛАЗМЕННАЯ И ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

57-69 78
Аннотация

Введение. Развитие телекоммуникационных и радиолокационных систем, работающих в диапазоне 10…100 ГГц, требует материалов с низкой диэлектрической проницаемостью (ε менее двух). Аддитивные технологии, такие, как DLP-печать, перспективны для создания объемных устройств, однако контроль воздушных полостей в фотополимерах затруднен из-за реологических свойств материалов. В статье предложены способы изготовления композитного материала на основе фотополимерной матрицы и полых стеклянных микросфер (ПСМ) для снижения эффективной диэлектрической проницаемости.
Цель работы. Исследование методов изготовления смеси фотополимерного связующего с ПСМ и анализ СВЧ-параметров образцов, полученных двумя способами: послойным фотоотверждением и из взвеси, для достижения ε менее двух.
Материалы и методы. Расчет эффективной диэлектрической проницаемости выполнен методом конечных элементов в электростатическом и электродинамическом (10 ГГц) режимах. Матрица композита – прозрачная фотополимерная смола Anycubic Clear, наполнитель – полые микросферы диоксида кремния со средним размером частицы около 50 мкм. Измерения электрофизических параметров проведены с помощью векторного анализатора цепей Ceyear 3272C.
Результаты. Разработана система рециркуляции смеси для DLP-принтеров, позволяющая изготавливать композиты с малой объемной долей наполнителя. Смесь фотополимера и ПСМ в соотношении 5.5:1 снизила диэлектрическую проницаемость на 10 % по сравнению с ненаполненным фотополимером. Приготовление взвеси ПСМ в объеме смолы позволило значительно повысить долю наполнителя, что привело к снижению проницаемости на 40 %.
Заключение. Использование взвеси обеспечивает снижение диэлектрической проницаемости с 2.9 до 1.75, т. е. на 40 %. Разработанная система рециркуляции совместима с коммерческими 3D-принтерами для изготовления образцов с малой объемной долей ПСМ (до 5…7 %).

70-81 72
Аннотация

Введение. При создании приборов на основе гетероструктур AlGaAs существенной проблемой является наличие DX-центров в сильнолегированных n-слоях. В рамках исследования изучалось влияние DX-центров на характеристики pHEMT. Проведено систематическое изучение выходных и передаточных вольт-амперных характеристик (ВАХ) в зависимости от вариации двух ключевых параметров: эмпирического коэффициента Eb и содержания алюминия в донорном слое AlGaAs. Установлено, что модуляция указанных параметров приводит к изменению концентрации точечных дефектов DX-центров, которые детерминируют формирование локализованных состояний в запрещенной зоне.
Цель работы. Исследование DX-центров в модели AlGaAs/InGaAs/GaAs pHEMT в САПР.
Материалы и методы. Методология исследования базировалась на применении численного моделирования, проведенного на основе системы уравнений, описывающей физические процессы в полупроводниках (уравнений Пуассона, непрерывности и переноса). Расчеты выполнялись с привлечением гидродинамической модели, которая интегрирует особенности структур с квантовыми ямами. Верификация модели проводилась на основе экспериментальных структур, изготовленных на АО "Светлана-Рост".
Результаты. Установлено, что исследуемая численная модель pHEMT, учитывающая DX-центры, комплексно описывает такие экспериментальные данные, как напряжение отсечки и ток насыщения. Концентрация DX-центров, определяемая параметрами Eb и молярной долей Al, является критическим фактором, контролирующим плотность носителей заряда в канале. Проведенный анализ ВАХ позволяет использовать модель в качестве точного инструмента для количественной оценки концентрации точечных дефектов (DX-центров) в реальных гетероструктурах.
Заключение. Разработанная численная модель pHEMT адекватно описывает негативное влияние DX-центров на ВАХ транзистора. Полученная в ходе исследования численная модель pHEMT демонстрирует, что концентрация DX-центров существенно влияет на итоговые параметры pHEMT. DX-центры способны динамически управлять концентрацией носителей в канале транзистора и вносить нестабильность в работу прибора. Представленные исследования позволят минимизировать влияние DX-центров на характеристики pHEMT посредством оптимизации параметров транзистора и эпитаксиального процесса роста гетероструктур.

РАДИОФОТОНИКА

82-98 76
Аннотация

Введение. Поливинилспиртовые пленки являются неотъемлемой частью гибкой электроники, биосенсоров и жидкокристаллических элементов. Как и многие полимерные материалы, поливинилспиртовые пленки обладают относительно невысокими значениями механической прочности, что вынуждает производителей электронных и оптических компонентов использовать дополнительные защитные слои, которые, в свою очередь, могут ухудшать эффективность работы компонентов в системе. Один из известных способов управления физическими и химическими свойствами материалов – это их сенсибилизация наночастицами различной природы. В описываемой работе в качестве сенсибилизатора были выбраны наночастицы шунгита, так как этот природный нетоксичный материал широко известен своей упрочняющей способностью.
Цель работы. Получение поливинилспиртовых пленок, сенсибилизированных наночастицами шунгита. Исследование их спектральных и прочностных характеристик в зависимости от технологических параметров синтеза. Определение значений технологических параметров, при которых будет соблюдаться баланс между оптическими и механическими характеристиками.
Материалы и методы. Пленки синтезировались по технологии, разработанной в Государственном оптическом институте им. С. И. Вавилова. В качестве полимерной матрицы для создания композитного материала использовался поливиниловый спирт, в качестве наполнителя – наночастицы карельского шунгита с 30 %-м содержанием углерода. Спектральные характеристики пленок исследовались с помощью спектрофотометра УФ-3200, а прочностные характеристики определялись с помощью измерителя микротвердости ПМТ-3М производства АО "ЛОМО".
Результаты. Полученные пленки без дополнительной ламинирующей обработки обладают степенью поляризации более 90 % во всем видимом диапазоне спектра. Наночастицы шунгита способствуют увеличению прочности поливинилспиртовых пленок до 1.6 раз.
Заключение. Для современных устройств фотоники требуются материалы, сочетающие высокую поляризационную и пропускную способность с механической устойчивостью. Разработан эффективный способ улучшения прочности поливинилспиртовых поляризационных пленок с сохранением их оптических свойств, что расширило представление о регулировании механических свойств нанокомпозитов.

МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ

99-111 73
Аннотация

Введение. Электретные емкостные преобразователи приемного типа с подвижными обкладками используются в различных устройствах, в частности в мобильных телефонах в качестве микрофонов. При этом методики расчета их чувствительности, в том числе с учетом параметров электрической нагрузки преобразователя и других особенностей, разработаны недостаточно. Результаты разработки предлагаемого алгоритма расчета будут полезны при проектировании новых и оптимизации имеющихся конструкций электретных преобразователей.
Цель работы. Разработка математической модели электретных сенсоров мембранного типа для оценки их чувствительности с учетом статического прогиба мембраны, особенностей механических колебаний под действием внешней периодической силы, которая может иметь различную природу, а также с учетом влияния электрической нагрузки.
Материалы и методы. Приведенные результаты получены с помощью компьютерного моделирования в среде MATLAB.
Результаты. Выполненный расчет условно разделен на три взаимосвязанных секции: в статической части расчета учитывается прогиб мембраны под действием электрического поля электрета, в динамической рассчитываются колебания мембраны под действием внешнего периодического возмущения, в электрической – электрическое напряжение, возникающее в результате на выводах преобразователя. Получены выражения для статического прогиба мембраны и определены границы ее устойчивого состояния в зависимости от параметров капсюля электретного преобразователя – натяжения мембраны, толщины воздушного рабочего зазора, толщины электретной пленки, ее относительной диэлектрической проницаемости, размеров мембраны и противоэлектрода и др. Рассмотрена методика расчета колебаний, в которой используются эквивалентные сосредоточенные параметры (масса мембраны, действующие силы и др.) вместо распределенных, что позволяет избежать решения уравнений в частных производных.
Заключение. Выполненные расчеты позволяют обоснованно выбирать значения параметров электретных преобразователей в зависимости от предъявляемых к ним требований. Полученные выражения позволяют рассчитывать амплитудно-частотную характеристику электретных преобразователей-генераторов различных типов.

ПРИБОРЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ, КОНТРОЛЯ СРЕДЫ, ВЕЩЕСТВ, МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

112-120 114
Аннотация

Introduction. The Sentinel-1 (equipped with synthetic aperture radar) and Sentinel-2 (equipped with multispectral cameras) satellites are valuable tools for environmental monitoring, particularly for assessing vegetation cover and soil erosion. The data obtained by these systems can be processed using machine learning techniques to generate accurate vegetation classification maps.
Aim. To develop and evaluate machine learning models capable of efficiently fusing Sentinel satellite data to produce more accurate and detailed maps of urban vegetation, essential for urban planning, environmental monitoring, and climate change mitigation. The integration of Sentinel-1 and Sentinel-2 satellite data is intended to overcome the limitations associated with using each data type in isolation, particularly in complex urban environments where spectral signatures can be ambiguous and radar provides only structural information.
Materials and methods. A classification map of urban vegetation on Kotlin Island (St Petersburg) was generated by integrating data from Sentinel-1 (synthetic aperture radar) and Sentinel-2 (multispectral imagery) using the Random Forest algorithm, Tensorflow and Sklearn Python libraries. Conventional urban vegetation mapping often relies on a single data source, leading to limited accuracy and inability to differentiate subtle vegetation types. The vegetation classes considered in this research were coniferous forest, deciduous forest, wetland vegetation, and coastal meadows.
Results. The integrated analysis of radar and multispectral data enabled more accurate identification of erosion-prone zones in non-vegetated areas and more reliable estimation of plant moisture content. Such a fusion approach showed significantly improved classification accuracy and reduced error rate compared to techniques relying on individual indices.
Conclusion. The fusion method demonstrated superior performance in classifying vegetation types, which confirms its potential for applications in remote sensing and environmental monitoring. Future research will focus on integrating radar and multispectral data from Sentinel satellites for urban vegetation classification using the Support Vector Machine algorithm.



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


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)