Введение. Ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM) является доминирующей схемой модуляции в мобильной связи. OFDM-системы должны быть работоспособны в широком диапазоне свойств многолучевого канала связи с замираниями. В последнее время активно развиваются подходы к построению OFDM-приемников на основе методов машинного обучения, в том числе искусственных нейронных сетей. Как правило, нейросети в таких приемниках обучаются для одной конкретной конфигурации системы связи. Это затрудняет использование нейросетевых приемников в реальных системах и делает актуальной задачу разработки более гибких схем.
Цель работы. Получить и оптимизировать структуру OFDM-приемника, основанного на искусственной нейросети и состоящего из отдельных модулей, комбинируемых в зависимости от конфигурации пилот-сигналов и используемого вида модуляции.
Материалы и методы. Приведенные результаты получены с помощью компьютерного моделирования в среде MATLAB.
Результаты. Предложенная архитектура нейросетевого OFDM-приемника основана на комбинации двух многослойных персептронов, первый из которых в неявной форме реализует оценку состояния канала связи и компенсацию искажений, а второй осуществляет демодуляцию. При этом первый персептрон формирует промежуточные представления символов данных, для которых при обучении сети не было конкретных образцов, а экземпляры второго персептрона работают с этими представлениями для отдельных символов данных. Варианты второго персептрона были обучены для трех видов квадратурной амплитудной модуляции (КАМ): КАМ-4, КАМ-16 и КАМ-64.
Заключение. Разработанный OFDM-приемник для всех рассмотренных видов модуляции обеспечил частоту ошибок, сравнимую с результатами базовых алгоритмов при благоприятных условиях канала (умеренный разброс задержек при низком доплеровском разбросе), и превзошел базовые показатели в тяжелых условиях (канал с большим разбросом задержек и высоким доплеровским разбросом). Возможные направления дальнейшего развития предлагаемого подхода – нейросетевое формирование мягких решений демодулятора и разработка специализированных слоев нейросети, облегчающих аппроксимацию необходимых операций. 

Введение. Периодические импульсные сигналы (ПИС) находят широкое применение в различных областях, включая радиолокацию. Параметры ПИС, такие, как период, длительность и форма импульсов, радиочастотное наполнение, могут значительно варьироваться и, как правило, априори неизвестны. В условиях априорной неопределенности и при низких отношениях сигнал/шум актуальная задача обнаружения ПИС, оценки его параметров и пеленгования источника является нетривиальной.
Цель работы. Разработка алгоритмов обнаружения, оценки параметров и пеленгования периодических импульсных сигналов в условиях низких значений отношения сигнал/шум и отсутствия априорной информации о параметрах ПИС.
Материалы и методы. При решении поставленной задачи использовались методы статистической радиотехники, математической статистики, оценивания параметров сигналов на фоне помех, имитационного компьютерного моделирования.
Результаты. Разработаны простые в реализации алгоритмы обнаружения периодических импульсных сигналов, оценки их параметров и пеленгования источника. Методом компьютерного моделирования получены характеристики помехоустойчивости алгоритмов. Выполнено их успешное тестирование посредством приема реальных сигналов. Показано, что помехоустойчивость алгоритмов растет с уменьшением скважности ПИС. Разработанные алгоритмы позволяют отличать ПИС от сигналов беспроводных систем связи, таких, как GSM, UMTS, LTE, Wi-Fi, 5G, имеющих периодическую компоненту, но не являющихся импульсными.
Заключение. Полученные алгоритмы успешно функционируют при отсутствии априорной информации о параметрах периодического импульсного сигнала и при низких отношениях сигнал/шум (до –15 дБ). Показан существенный выигрыш в помехоустойчивости пеленгования по сравнению со стандартным фазоразностным алгоритмом. Оценка параметров периодического импульсного сигнала может быть использована для идентификации источника. 

Введение. Появление воспроизводящих устройств с широким цветовым охватом (светодиодные, лазерные или OLED) обострило проблему цветопередачи, связанную с индивидуальными отличиями функций цветового соответствия (ФЦС) различных пользователей и называемую ошибкой метамеризма наблюдателя. В настоящее время к широкому цветовому охвату стремятся разработчики и дисплеев смартфонов, и телевизоров, и других воспроизводящих устройств, при этом методика оценки выраженности ошибки метамеризма наблюдателя для конкретного устройства отсутствует.
Цель работы. Создание методики оценки выраженности ошибки метамеризма наблюдателя, в результате которой для конкретного воспроизводящего устройства будет возможно оценить необходимость специализированной цветокоррекции, позволяющей компенсировать соответствующую ошибку цветопередачи.
Материалы и методы. Используются "категориальные наблюдатели" – результат кластеризации ФЦС отдельных индивидуумов. Описана основанная на решении оптимизационной задачи процедура поиска пар цветов, которые при воспроизведении на дисплее с тремя опорными цветами были бы неразличимы одним категориальным наблюдателем, но выглядели бы различно для другого, т. е. вызывали бы эффект ошибки метамеризма наблюдателя. Исходя из выраженности ошибок на найденных парах цветов для набора категориальных наблюдателей делается вывод о необходимости специализированной коррекции для воспроизводящего устройства.
Результаты. Показано, что ошибка метамеризма наблюдателя проявляется уже на существующих дисплеях. С развитием дисплеев и увеличением цветового охвата за счет сужения спектральных характеристик основных цветов ошибка будет проявляться все более выраженно, что обуславливает необходимость специальной цветокоррекции.
Заключение. Предложена методика оценки выраженности ошибки метамеризма наблюдателя для воспроизводящего устройства, которая позволяет обосновать необходимость специализированной цветокоррекции, обеспечивающей компенсацию соответствующей ошибки цветопередачи. 

Введение. Разработка широкополосных отражательных антенных решеток (ОАР) для диапазона СВЧ остается ключевой задачей в контексте растущих требований к телекоммуникационным системам, включая сети 5G/6G и спутниковую связь. Несмотря на значительное количество исследований, посвященных методам расширения полосы рабочих частот, представляет интерес анализ данных экспериментальных исследований разработанных макетов ОАР, подтверждающих эффективность рассмотренных подходов.
Цель работы. Систематизация подходов к проектированию, позволяющих расширить полосу рабочих частот ОАР. Основное внимание уделено экспериментальной проверке рассматриваемых подходов – использованию многослойных структур, пространственного разнесения и геометрической оптимизации элементов – для уточнения их практической применимости.
Материалы и методы. Работа объединяет анализ существующих методик (численное моделирование FI, FEM, электродинамический расчет на основе ячейки Флоке, метод моментов в спектральной области) с экспериментальными исследованиями ОАР на основе различного типа элементов. Измерения проведены для печатных и цельнометаллических ОАР с применением сканера ближнего поля Antest B3-1 и векторного анализатора цепей Agilent N5230A PNA-L. Алгоритмы минимизации фазовых ошибок адаптированы для работы в расширенном частотном диапазоне.
Результаты. Экспериментально подтверждено расширение полосы рабочих частот по уровню снижения коэффициента усиления (КУ) на 3 дБ от максимального значения до 40 % для многослойных печатных ОАР и 19.62 % для уголковых конструкций. Оптимизация геометрии элементов на основе гантельных крестообразных структур обеспечивает относительную полосу 28 % при снижении КУ на 0.5 дБ. Цельнометаллические щелевые ОАР демонстрируют устойчивость к экстремальным условиям, но требуют учета на этапе проектирования возможности возбуждения мод плоскопараллельного волновода, существенно влияющих на их характеристики.
Заключение. Представлены рекомендации по выбору геометрии, конструкции и технологии изготовления различных ОАР на основании опыта теоретических и экспериментальных исследований, проводимых на кафедре теоретических основ радиотехники СПбГЭТУ "ЛЭТИ" в 2010–2025 гг. Приведенные данные формируют основу для проектирования антенн, соответствующих требованиям высокоскоростных телекоммуникационных систем, и указывают направления для дальнейших исследований, включая миниатюризацию, повышение прочности и устойчивости конструкций. 

Введение. В современных мобильных космических системах связи в настоящее время не всегда удается добиться требуемой точности наведения главного луча диаграммы направленности на спутник-ретранслятор. В связи с этим актуальность задачи развития теории и методов построения систем наведения наземных станций особенно повышается. В статье представлен математический аппарат описания модели пространственной корреляционной функции (функции неопределенности) пространственно-временного сигнала, являющейся универсальной характеристикой, определяющей его влияние на основные качественные показатели радиотехнической системы.

Цель работы. На основе исследования формы объемного изображения модуля пространственной корреляционной функции в зависимости от направления прихода полезного сигнала определить размеры области высокой корреляции.

Материалы и методы. При исследовании функции неопределенности пространственно-временного сигнала использовались методы статистического моделирования. Расчеты проводились на ЭВМ с помощью пакета прикладной математики Mathcad 15.

Результаты. Обобщены результаты исследования объемного изображения модуля функции неопределенности пространственно-временного сигнала. Определены минимальные и максимальные значения ширины области высокой корреляции по угловым координатам, непосредственно влияющие на точность пеленгации спутника-ретранслятора графическим способом: при угле места равном нулю получено минимальное значение ширины функции корреляции θ_кор = θ_{кор min} = 7° и максимальная неопределенность по отношению к истинному значению азимута; θ_{кор max} = 12° получено на границе области сканирования диаграммы направленности при θ0 = 60°, при этом параметр A_{кор min} = 7°. Аналитический способ позволил получить: A_{кор min} ≈ 6° при θ₀ = 60°; A₀ = 90, 270° и θ_{кор min} ≈ 5° при θ₀ = 0°; A₀ = 0,180, 360°. Сформулированы выводы.

Заключение. Результаты исследований можно обобщить и использовать в мобильных системах космической связи с фазированными антенными решетками на этапе их разработки. Дальнейшие направления исследований могут быть нацелены на разработку комформных фазированных антенных решеток с управляемой диаграммой направленности.

Введение. В современных системах связи требования к массогабаритным и частотным характеристикам фильтров во входных и выходных трактах антенно-фидерных устройств (АФУ) становятся все жестче. С учетом этого исследован поперечный волноводный гребневый резонатор, но не полуволновый, а четвертьволновый, что позволяет сократить ширину и длину фильтра. Показано влияние различных параметров резонатора на его резонансную частоту. Рассчитана зависимость нагруженной добротности от высоты поперечного гребневого четвертьволнового резонатора. Рассчитанные волноводные фильтры на резонаторах данного типа показывают возможность формирования полюсов затухания как выше, так и ниже полосы пропускания.
Цель работы. Исследование различных типов фильтров на гребневых четвертьволновых резонаторах, а также оценка полосы заграждения по уровню и ширине.
Материалы и методы. Численные исследования проведены методом конечных элементов (finite element method – FEM) и методом конечных разностей во временной области (finite difference in the time domain – FDTD).
Результаты. Проведено моделирование различных типов пятии десятизвенных фильтров на гребневых четвертьволновых резонаторах. Установлено, что пятизвенные фильтры в зависимости от расположения резонаторов могут формировать полюсы затухания как выше полосы пропускания, так и ниже. Десятизвенный фильтр на поперечных гребневых четвертьволновых резонаторах на приемных частотах Х-диапазона (7.25…7.75 ГГц) обеспечивает вносимые потери не выше 1.2 дБ, при этом уровень ослабления в диапазоне частот передачи (7.9…8.4 ГГц) составляет не менее 80 дБ.
Заключение. Применение фильтров на гребневых четвертьволновых резонаторах позволяет существенно сократить длину и улучшить массогабаритные характеристики при сохранении высокого уровня ослабления в полосе заграждения. 

Введение. Современные сложные системы с сетевой структурой характеризуются пространственно-временной долговременной зависимостью потоков. Существующие модели теории массового обслуживания, основанные на предположениях о стационарности и взаимной статистической независимости флуктуаций интенсивности входящих потоков, существенно недооценивают реальные задержки.
Цель работы. Разработка усовершенствованной модели оценки задержек агрегированного трафика в высоконагруженных сетях с учетом статистических характеристик взаимосвязей между флуктуациями активности в узлах и каналах сети.
Материалы и методы. Применен суперстатистический подход для аналитической коррекции формулы Кингмана при оценке времени ожидания на основе вычисления коэффициентов вариации интенсивностей поступления и взаимных корреляций между интенсивностями трафика, сформированного различными узлами. Для оценки характеристик агрегированного трафика использованы аналитически полученные аппроксимации плотностей вероятности распределения задержки q-экспоненциальными распределениями, результаты которых подтверждаются данными имитационного моделирования агрегированного трафика. Дополнительно выполнена валидация предложенных оценок на примере анализа эмпирических данных трафика магистральной академической сети MAWI. Длительность анализируемых временных сегментов трафика была адаптирована для адекватного сравнения результатов для модельных и эмпирических данных, при этом интегральные статистики построены на основе результатов анализа нескольких полносуточных записей.
Результаты. Разработана аналитическая модель для оценки задержек в агрегированном трафике, учитывающая коэффициенты вариации интенсивности поступления и взаимные корреляции интенсивностей трафика, исходящего от различных узлов сети. Показано, что аналитическая оценка распределения задержек дает промежуточный результат между оценками, получаемыми при использовании двух схем моделирования. Это обусловлено превалированием ошибок дискретности или конечности выборки данных в зависимости от схемы моделирования.
Заключение. Применение суперстатистического подхода для учета статистических взаимосвязей позволяет уточнить оценки времен запаздывания в высоконагруженных сетях на основе подстановки скорректированных характеристик агрегированного трафика в формулу Кингмана, что позволяет уточнить оценки задержек в сложных технических системах с сетевой структурой. 

Introduction. An autocorrelation method can be used for calibration of phased antenna arrays (PAA) in the presence of interference. In scenarios where the PAA size is substantial, the initial elements of post-calibration are designated as a reference element for subsequent comparison with the following antenna elements. However, this method becomes time-consuming when the PAA size increases, also affecting the adaptive calibration proposed in this work. In practical applications, the calibration of PAA may be affected by various factors, such as intentional interference, passive interference, weather conditions, equipment aging, etc. Therefore, the impact of different interference levels on the calibration accuracy of PAA should be investigated. In addition, using a calibration antenna instead of a reference antenna may decrease the calibration accuracy of the received signal.
Aim. To design and investigate a method for calibrating a PAA with high accuracy and low complexity based on an autocorrelation algorithm.
Materials and methods. The efficiency of the developed algorithm was estimated using MATLAB/Simulink-based simulation and experimental validation.
Results. To verify the feasibility of the proposed method for a large-scale antenna array, a 2 × 8 phased array antenna is implemented at 3 GHz. The proposed autocorrelation method for PAA exhibited superior performance over the conventional autocorrelation method. In comparison with the conventional autocorrelation technique, the developed method enhances the peak value of the combined beam in the E-plane by 3.2 and 3.7 dB, respectively. Furthermore, the beams at a distance between two antennas equal 0.625λ were tilted by 1.5 and 8° for the proposed and conventional autocorrelation methods, respectively.
Conclusion. The validation through actual measurement data confirmed that the proposed autocorrelation method is more accurate than conventional methods in determining amplitude and phase offsets. The paper points out that the proposed autocorrelation calibration method performs well in large-scale on-site and factory-level calibration, being also effective in scenarios under the presence of external interference. 

Введение. В большинстве технологических процессов параметры транзисторов имеют некоторую вариацию значений. Таким образом, возникает разброс параметров интегральной схемы (ИС) около номинальных значений, указанных в технологической спецификации. Достижение параметрической надежности проектируемых устройств является неотъемлемой частью параметрического анализа с использованием моделирования. В данной статье представлен численный анализ псевдоморфного транзистора с высокой подвижностью электронов GaAs/AlGaAs/InGaAs в среде TCAD. Основное внимание уделено анализу стоковых и сток-затворных вольт-амперных характеристик (ВАХ) с учетом 10 % отклонений от заявленных производителем параметров pHEMT. Проведена оценка высокочастотных свойств моделируемого pHEMT. Проанализировано влияние толщины спейсера на стоковые и сток-затворные характеристики. Анализ основан на большом объеме экспериментальных данных.
Цель работы. Численный анализ псевдоморфного транзистора с высокой подвижностью электронов AlGaAs/InGaAs/GaAs в среде TCAD.
Материалы и методы. Моделирование структуры основывается на решении фундаментальных уравнений полупроводниковой электроники с использованием численных методов анализа. Применяется гидродинамическая двумерная численная модель pHEMT, которая учитывает влияние квантовых ям, эффекты нестационарной динамики, такие как локальный перегрев в канале и насыщение скорости носителей. Экспериментальные данные pHEMT получены на производстве АО "Светлана-Рост".
Результаты. Параметрический анализ выявил критический параметр, оказывающий значительное влияние на характеристики транзисторов pHEMT, – концентрация донорного слоя AlGaAs. Изменения длины канала, длины затвора и глубины затвора в слое GaAs имеют менее выраженное влияние на электрические характеристики pHEMT. Стоковые и сток-затворные характеристики численной модели pHEMT продемонстрировали высокую степень соответствия с экспериментальными данными. Экспериментальные и расчетные ВАХ, полученные при варьировании толщины спейсера, позволили уточнить значение толщины спейсера, реализуемого в производственных условиях. В рамках данного анализа выявлена зависимость частоты отсечки от напряжения на затворе. Заключение. Проведенный анализ выявил параметры, оказывающие влияние на характеристики численной модели GaAs/AlGaAs/InGaAs pHEMT. Критические отклонения исследуемых характеристик обнаружены в результате 10 %-й вариации концентрации донорного слоя AlGaAs. Получено значение толщины спейсера, согласующееся с экспериментальными структурами, в ходе анализа экспериментальных и расчетных ВАХ с вариацией разных значений спейсера. Параметрическая стабильность является критически важным аспектом в производстве микроэлектронных приборов, влияя на надежность, долговечность, производительность, соответствие стандартам. Улучшение параметрической стабильности способствует снижению уровня брака, оптимизации производственных процессов.