Введение. Многочисленные современные инфокоммуникационные системы имеют в своей основе широкополосную философию, т. е. используют сигналы с большим произведением ширины спектра на длительность. Для многих подобных систем характерно использование дискретных сигналов, представляющих собой последовательности стандартных импульсов, манипулированных по фазе и амплитуде. Синтез кодовых последовательностей для таких сигналов является достаточно наукоемкой задачей, опирающейся на серьезный математический аппарат. В обзоре излагаются результаты исследований школы ЛЭТИ в области синтеза кодовых последовательностей с идеальной или почти идеальной автокорреляцией, а также кодовых ансамблей для CDMA-сетей.

   Цель работы. Обзор призван познакомить читателя с итогами многолетних исследований школы ЛЭТИ в области синтеза дискретных сигналов.

   Материалы и методы. Основу материала составляют публикации специалистов кафедры радиосистем ЛЭТИ, а также те работы отечественных и зарубежных коллег, цитирование которых необходимо для целостности изложения. При этом материал отсылает только к наиболее значимым в теоретическом плане текстам, опубликованным в ведущих отечественных и зарубежных изданиях за последние четыре десятилетия, оставляя за рамками обзора многочисленные статьи прикладного характера, а также авторские свидетельства и патенты. В то же время сочтено целесообразным цитирование зарубежных публикаций, прямо указывающих на приоритетный характер разработок презентуемого коллектива и их практическое использование в реализованных проектах инфокоммуникационного направления.

  Результаты. Итоги обсуждаемых исследований существенно расширяют номенклатуру дискретных сигналов, привлекательных для беспроводных инфокоммуникационных приложений.

   Заключение. Решения ряда актуальных задач синтеза последовательностей с необходимыми метрическими свойствами имеют оригинальный характер и большую прикладную значимость.

   Введение. В последние несколько лет бурное развитие и широкое применение беспилотных воздушных средств (БВС) для решения самых разных задач формирует и новые угрозы. Особую значимость приобретает проблема обеспечения безопасности, особенно в зоне критически важных охраняемых объектов или в местах со сложной орнитологической обстановкой (аэропорты, объекты ветроэнергетики). В связи с этим возрастает актуальность обнаружения малоразмерных воздушных целей, распознавания их типа и степени опасности. В данной статье приведен алгоритм распознавания воздушных целей по траекторным признакам на основе технологии искусственного интеллекта. Представлены результаты сравнительного анализа качества методов классификации БВС и птиц на основе их траекторных признаков.

   Цель работы. Разработка алгоритма распознавания малоразмерных воздушных целей по траекторным признакам на основе методов машинного обучения. Реализация и оценка качества методов принятия решения в заданной задаче распознавания.

   Материалы и методы. Используются экспериментальные данные траекторий БВС и птиц, полученные в полуактивной радиолокационной системе (РЛС). Рассчитаны траекторные параметры целей, их статистические характеристики, сформирован набор признаков для распознавания. С помощью пакета MATLAB разработана программа для реализации алгоритма распознавания и анализа качества методов принятия решения.

   Результаты. Представлен алгоритм распознавания воздушных целей на основе технологии искусственного интеллекта. Проведен сравнительный анализ шести наиболее распространенных методов распознавания на основе машинного обучения (наивный байесовский метод, решающие деревья, метод k-ближайших соседей, нейросетевой алгоритм распознавания, метод опорных векторов, метод случайных лесов), который показал, что в условиях данной задачи наиболее эффективными являются метод k-ближайших соседей и метод опорных векторов.

   Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что предложенные методы позволяют определить класс целей по набору отметок их траекторий. Дальнейшие исследования будут направлены на разработку и реализацию алгоритма распознавания в реальном времени.

   Введение. Защита радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) от различных электромагнитных помех является важным аспектом электромагнитной совместимости. Опасными среди помех для РЭА являются сверхкороткие импульсы пикосекундного и наносекундного диапазонов из-за высокого напряжения, малой длительности и широкого спектра. Одним из эффективных видов защиты является применение полосковых устройств на основе модального разложения: модальных фильтров (МФ). Для этого важно анализировать искажения временного отклика полосковых устройств. Обычно анализ выполняется численными методами, однако требуемые для этого вычислительные затраты часто высоки даже для простых конфигураций. Между тем применение несложных аналитических моделей временного отклика в ряде случаев оказывается приемлемым. На начальных этапах проектирования такие модели весьма полезны, поскольку позволяют найти предварительное решение и быстро оценить искажения отклика. В связи с этим сравнение временных откликов, полученных с помощью численных методов и аналитических моделей, важно.

   Цель работы. Сравнение временных откликов, полученных в результате квазистатического анализа и с помощью предложенных аналитических моделей.

   Материалы и методы. Рассмотрены аналитические модели для вычисления временных откликов, основанные на методике модального анализа. Проведено квазистатическое моделирование микрополосковой линии (МПЛ) с двумя дополнительными симметричными проводниками сверху в системе TALGAT.

   Результаты. Предложены аналитические модели для МПЛ с двумя дополнительными симметричными проводниками сверху с учетом различных граничных условий на концах. Проверка точности и достоверности предложенных моделей выполнена сравнением временных откликов, полученных квазистатическим анализом и моделями. В результате наблюдается их совпадение.

   Заключение. Показано, что МПЛ с двумя дополнительными симметричными проводниками сверху может использоваться как МФ при различных граничных условиях на концах этих проводников. Модели позволяют с приемлемой точностью и быстро оценить форму и амплитуду отклика без затратного численного моделирования.

   Введение. Широкое распространение в беспилотных летательных аппаратах нашли патч-антенны, обладающие рядом свойств, полезных в данной сфере применения. Однако проблемным вопросом остается согласование антенны, которая по существу представляет собой резонатор. Существующие публикации носят преимущественно частный характер и отмечают типичные значения полосы согласования 5–7 %, что не всегда оказывается достаточным, когда необходимо использовать спектр сигналов до сотен мегагерц. Поэтому интерес для инженеров может представлять исследование, направленное на использование более основательных системных методов широкополосного согласования.

   Цель работы. Разработка методики широкополосного согласования на основе обобщенного метода синтеза по Дарлингтону с использованием гибких аппроксимирующих функций (АФ) для моделей нагрузок с резонансными свойствами.

   Материалы и методы. В основу статьи положен обобщенный метод синтеза по Дарлингтону. Для расширения возможностей метода используются аппроксимирующие функции с повышенными вариативными свойствами. Гибкое управление весовыми коэффициентами АФ позволяет реализовать как гладкие, так и волновые
частотные характеристики. Метод является аналитическим и не использует итеративных процедур. Математический аппарат метода основан на анализе вычетов в нулях передачи функции сопротивления нагрузки.

   Результаты. Гибкие аппроксимирующие функции оказались эффективным средством для синтеза согласующих цепей с резонансными свойствами. Получены решения для согласования нагрузок с кратными нулями передачи как в начале координат, так и в бесконечности. Показана возможность создания патч-антенн с полосой согласования до 40 % и более.

   Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что потенциальные оценки пределов согласования патч-антенны значительно превышают достигнутые и доступны только для аналитических методов.

   Introduction. The signal recognition task for the purposes of RF spectrum management can be solved using a signal recognition algorithm with detection at two intermediate frequencies. This algorithm is based on time–frequency analysis using fast Fourier transform (FFT) and signal envelope processing. Due to the relative simplicity of transformations, this algorithm is implemented on commercially available field programmable gate arrays and allows processing received signals in near real-time. However, the justification of the algorithm parameters providing effective signal recognition by the criterion of minimizing the signal-to-noise ratio (SNR) has not performed so far.

   Aim. Justification of parameters of the developed signal recognition algorithm, providing the minimum required SNR at the algorithm input.

   Materials and methods. The efficiency of the developed algorithm was estimated by computer simulation in the MATLAB environment.

   Results. The influence of the parameters of functional blocks and received signals on the efficiency of the developed algorithm was investigated. For chirp, simple pulse, binary, and quadrature phase shift keying signals, the following parameters are recommended: a pulse duration of 5…20 μs; a chirp rate of 0.8…24 MHz/μs; a code duration of 0.5…1 μs. For these signal parameters, the parameters of the algorithm ensuring its efficiency according to the given criterion are as follows: the number of FFT points equals 1024; the Hamming weight window; bandwidths of band-pass filters are 4 MHz; signal envelope amplitude averaging coefficient equals 0.15…0.25.

   Conclusion. The algorithm with the scientifically valid parameters can be used for recognition of signals at the input minimum SNR for the given types and parameters of signals.

   Введение. В связи с активным развитием спутниковых сетей связи возникает потребность и в новых антеннах для наземных терминалов. Федеральная программа "Сфера" предполагает введение в эксплуатацию новых спутниковых группировок для связи и дистанционного зондирования Земли. Спутниковые группировки "Скиф" (предоставление широкополосного доступа в Интернет) и "Экспресс-РВ" (обеспечение Арктики интернетом и связью) не относятся к геостационарным и требуют постоянного слежения за спутником даже для стационарных терминалов. Отклоняющие структуры, работающие по принципу квазиоптического управления диаграммой направленности (ДН), позволяют разрабатывать сканирующие антенные системы (АС) для организации непрерывной спутниковой связи.

   Цель работы. Исследование различных типов диэлектрических структур для отклонения ДН и сканирующих АС на их основе, а также выявление конфигурации с лучшими характеристиками по сравнению с идеальной структурой в виде диэлектрического клина.

   Материалы и методы. Математическое моделирование, электродинамическое моделирование при помощи САПР методом конечных элементов и методом конечного интегрирования, а также экспериментальное исследование макета АС в безэховой камере методами измерения в дальней и ближней зонах антенны.

   Результаты. Проведено электродинамическое моделирование трех типов отклоняющих диэлектрических структур – аналогов диэлектрического клина: структуры, набранной из диэлектриков с различными диэлектрическими проницаемостями; структуры из диэлектрических пластин треугольной формы; структуры из перфорированного диэлектрика, а также сканирующих АС на основе представленных конфигураций. Получены их расчетные ДН. Выявлена структура с лучшими характеристиками, на основе которой изготовлен макет для экспериментального подтверждения результатов электродинамического моделирования. Максимальный угол наклона ДН составил порядка 60°, снижение коэффициента направленного действия (КНД) относительно максимального значения составило 6 дБ, а для углов наклона до 55° деградация КНД не превысила 4 дБ, уровень боковых лепестков не превысил значения –12 дБ (расчетный) и –14 дБ (измеренный).

   Заключение. Результаты исследований различных типов структур квазиоптического управления лучом ДН показывают возможность использования данных конфигураций при создании низкопрофильных АС с широкоугольным механоэлектрическим сканированием для организации спутниковой связи как для мобильных потребителей, так и для стационарных, с использованием средне- и низкоорбитальных космических аппаратов.

   Введение. Современные технические (вычислительные, электронные) средства в большинстве случаев строятся на базе радиоэлектронных компонентов, например, процессоры, графические чипы и т. д., которые при работе выделяют десятки ватт тепловой энергии. В связи с этим одной из приоритетных задач проектирования таких устройств становится эффективное отведение посредством введения пассивных или активных систем охлаждения избыточной тепловой энергии как от полупроводниковых приборов, так и от электронных средств в целом.

   Цель работы. Исследование влияния конфигурации и формы внешних ребер герметичных корпусов технических средств (ГК ТС), особенностью которых является использование внутри корпусов только пассивных систем охлаждения, а также сравнительный анализ эффективности отведения тепла от процессора для каждой рассматриваемой конструкции корпуса.

   Материалы и методы. Эксперименты проводились на разработанных в программной среде SolidWorks Flow Simulation трехмерных параметрических моделях различных типов ГК ТС, особенностью которых являлась различная конфигурация тепловых каналов, сформированных внешним оребрением крышки корпуса.

   Результаты. Реализация моделей позволила исследовать процесс охлаждения процессора, установленного в современных ГК ТС, а также проанализировать влияние конфигурации и формы ребер на отведение избыточной тепловой энергии от процессора в режиме пассивного охлаждения и при обдуве ГК ТС воздухом, движущимся сверху (перпендикулярно крышке) или сбоку (параллельно крышке) при постепенном увеличении мощности процессора c 10 до 25 Вт. Показано, что оребренный корпус при пассивном охлаждении обеспечивает отвод тепла от процессора мощностью 10 Вт больше, чем неоребренный (понижение температуры составляет 4.1 °С); при 25 Вт – на 11.01 °С. Установлено, что направление (перпендикулярное или параллельное) движения воздуха при обдуве ГК ТС значительно влияет на эффективность охлаждения нагретой поверхности корпуса (при мощности процессора 45 Вт разность составляет более 10 °С).

   Заключение. Разработанные трехмерные модели позволили наиболее эффективно реализовать систему охлаждения теплонагруженных высокомощных радиоэлектронных компонентов, расположенных в герметичных корпусах, за счет реализации внешнего оребрения корпусов.

   Введение. С каждым годом требования к характеристикам измерительной техники растут. Одной из таких характеристик является полоса пропускания прибора. Данный факт вынуждает создавать широкополосные микросхемы для применения в СВЧ-блоках приборов, таких как векторные анализаторы цепей (ВАЦ) и анализаторы спектра. Одной из микросхем, применяемой в блоках приемников подобного оборудования, является смеситель частот. От диапазона частот смесителя зависит полоса частот приемника и, как следствие, полоса пропускания всего прибора в целом.

   Цель работы. Исследование и разработка сверхширокополосной интегральной схемы смесителя частот диапазона 13…67 ГГц на основе технологии квазивертикальных диодов Шоттки на подложке GaAs АО «НПФ "Микран"».

   Материалы и методы. Проведен анализ существующих классических и модифицированных вариантов трансформаторов, применяемых в смесителях. Ни один из данных трансформаторов не удовлетворяет требованиям указанной полосы пропускания. Предложена модификация схемы трансформатора, которая позволила добиться рабочего диапазона частот 10…70 ГГц. На базе полученного трансформатора и диодной GaAs-технологии АО «НПФ "Микран"» разработана полная топология смесителя. Проведен электродинамический анализ интегральной схемы. При измерениях применялись ВАЦ до 67 ГГц.

   Результаты. Представлены результаты разработки широкополосного смесителя с полосой рабочих частот 10…67 ГГц. Приведено схемотехническое решение на основе балансной схемы с модифицированными трансформаторами и цепью вывода промежуточной частоты. Показаны расчетные зависимости и результаты измерений интегральной схемы смесителя. Полученные потери преобразования в диапазоне от 10 до 67 ГГц не более 10 дБ.

   Заключение. Предложен вариант доработки схемы трансформатора, разработан новый широкополосный трансформатор с диапазоном рабочих частот от 10 до 70 ГГц. На его основе выполнено моделирование и изготовлена микросхема смесителя. Данная микросхема может использоваться в приемопередающих блоках современных измерительных приборов. По совокупности характеристик микросхема является аналогом смесителя Marki Mikrowave MM1-1467L.

   Введение. Обобщенное распределение экстремальных значений (Generalized Extreme Value – GEV) считается единственным возможным предельным распределением нормированных максимумов независимых и одинаково распределенных случайных величин. Традиционно выделяются 3 возможных типа распределения экстремальных значений, называемых также типами I, II и III. Отнесение случайного процесса или суперпозиции нескольких случайных процессов по виду распределения локальных максимумов к какому-либо типу, а также оценка параметров распределения может являться основанием для классификации или критерием оценки природных или техногенных процессов. При исследовании морской поверхности широко используются методы дистанционного радиолокационного зондирования, позволяющие за короткое время оценивать большие участки водной поверхности. Выделение экстремумов в изображении водной поверхности, построенном на основе отраженных сигналов, и дальнейшая оценка параметров их распределения позволяют сделать выводы о силе ветра, а также наличии зыби.

   Цель работы. Исследование методом математического моделирования распределения локальных максимумов взволнованной морской поверхности при различной ветроволновой обстановке.

   Материалы и методы. Для оценки состояния взволнованной морской поверхности использовалась оценка параметров обобщенного распределения экстремальных значений.

   Результаты. Построена математическая модель взволнованной морской поверхности, включающая в себя ветровое волнение и волны зыби. Показано, что распределение локальных максимумов в отсутствие зыби аппроксимируется распределением Вейбулла, т. е. относится к III типу распределения GEV, параметры которого зависят от скорости ветра, при этом зависимость от глубины практически отсутствует. При наличии
волн зыби распределение локальных экстремумов относится ко II типу распределения GEV, т. е. является распределением Фреше, а его параметры зависят от угла между волнами зыби и ветровыми волнами.

   Заключение. На основании полученных результатов можно сделать вывод о целесообразности использования параметров распределения локальных экстремумов для характеристик морского волнения, и в первую очередь – для прогнозирования аномальных ситуаций на море, связанных с влиянием волн зыби.