Приведен обзор приемников излучения терагерцового диапазона. Отмечается, что терагерцовое излучение обладает большой проникающей способностью. Однако отсутствие источников и чувствительных детекторов терагерцового излучения в течение многих лет сдерживало исследования в этой области. В работе рассмотрены различные аспекты применения терагерцового излучения, а также основные виды и типы приемников этого излучения. Проведен анализ фотонных и тепловых приемников. Приведены подробные сведения о терагерцовых приемниках на основе ячеек Голея. Отмечается, что в настоящее время наблюдается резкая активизация исследований по созданию матричных детекторов с ячейками Голея. Для многих применений, таких как спектральное и многоцветное тепловидение, тепловые детекторы более применимы по сравнению с охлаждаемыми фотонными детекторами.
Приведены результаты экспериментальных исследований по созданию интегральнооптических волноводов на основе кварцевого стекла, легированного фтором, при помощи неизотермической плазмы резонансного локального СВЧ-разряда на волне Н10. Отработанная технология предназначена для создания планарных волноводов с сердцевиной из нитрида или оксинитрида кремния и SiO2 + F оболочки. Достигнуты высокие скорости осаждения кварцевого стекла, легированного фтором, на кремниевые подложки (вплоть до 1 мкм/мин), что может резко повысить производительность труда на данном переделе в микроэлектронике.
Рассмотрены проблемы, с которыми сталкиваются разработчики неохлаждаемых матричных преобразователей изображений на основе оптико-акустических преобразователей. Показано, что уменьшение апертуры отдельной ячейки (размера пикселя) приводит к катастрофическому падению чувствительности. Анализируются возможные пути сохранения в матричных системах чувствительности, присущей одиночным оптико-акустическим преобразователям с апертурой порядка 5 мм. Анализируются структура и геометрия ячейки, оптимизация геометрии поглотителя ИКизлучения. Рассматривается как альтернатива существующим системам матричный приемник излучения с жидкостными поршнями, запатентованный авторами.
Приведены результаты экспериментальных исследований по получению высокоапертурных заготовок кварцевых волоконных световодов с повышенным содержанием фтора (до 7 вес. %) и утолщенной оболочкой на основе кварцевого стекла, легированного фтором, при помощи неизотермической плазмы резонансного локального СВЧ-разряда (PCVD-метод). Достигнуты высокие скорости осаждения слоев кварцевого стекла, легированного фтором (вплоть до 3 мкм/мин), и соотношения s/a (где s – диаметр заготовки, a – диаметр сердцевины) на уровне 1,3–1,4 и выше.
Целью работы являлся анализ путей повышения эффективности человеко-машинных интерфейсов комплексов радиомониторинга и радиоконтроля, работающих в коротковолновом диапазоне в масштабе реального времени. Показана специфика задач классификации и идентификации источников сигналов коротковолнового диапазона, анализируемых операторами комплексов радиомониторинга и радиоконтроля. Отмечены ограничения и требования, предъявляемые к системам радиомониторинга и радиоконтроля, работающим в режиме реального времени. Известная модель трансформации данных в управленческие решения адаптирована к задачам анализа сигналов. Показана ключевая роль человеко-машинных интерфейсов в трансформации категорий данной модели, а также когнитивных свойств оператора при анализе сигналов. Предложены пути решения проблемы оптимизации распределения задач между структурными уровнями комплекса радиомониторинга и радиоконтроля и определены основные направления развития человеко-машинных интерфейсов с учетом специфики задач и существующих ограничений на вычислительные ресурсы элементов комплекса. Проанализированы перспективы реализации архитектуры «клиент-сервис» и предложены направления ее развития при создании комплексов радиомониторинга и радиоконтроля. Предложены принципы построения специализированного программного обеспечения клиентской части комплекса, отражающие специфику задачи разработки эффективного интерфейса оператора комплекса, работающего в реальном масштабе времени.
Рассмотрено развитие неохлаждаемых многоэлементных приемников излучения на основе оптико-акустических преобразователей от первого в истории техники матричного приемника Голея до современных конструктивных решений, включающих применение графеновых разделительных мембран. Проведены обобщенные расчеты чувствительности мембран, выполненных на основе графенов и традиционных материалов, таких как полиметилметакрилат и нитрид кремния. Анализируется перспективность применения однослойного графена (SLG – single-layer graphene), как наиболее перспективного материала для выполнения мембран. Показано, что гексатриграфен С63(6) является идеальным материалом для изготовления гибкой мембраны из-за его атомной толщины, высокой прочности, газонепроницаемости и высокой электропроводности. Показано, что повышение чувствительности оптоакустических приемников излучения (ОАПИ) при изготовлении мембран из графенов позволяет конструировать матричные системы с малыми диаметрами мембран при сохранении метрологических параметров однокамерных ОАПИ приборов. Рассмотрена конструкция матричного оптико-акустического приемник ТГц излучения предельной чувствительности, в которой используется перфорированный SLG графен.
Рассмотрено влияние параметров гибкой разделительной мембраны на порог чувствительности оптико-акустического приемника излучения ИК и ТГц диапазонов. Проведены обобщенные расчеты чувствительности мембран, выполненных на основе традиционных материалов: серебро, полиметилметакрилат, нитрид кремния. Анализируется перспективность применения однослойного графена, как наиболее перспективного материала для создания мембран. Показано, что графен является идеальным материалом для изготовления гибкой мембраны из-за его атомной толщины, высокой прочности, газонепроницаемости и высокой электропроводности. Представлены обобщенные расчеты чувствительности мембран из классического графена и его аллотропных модификаций. Показано, что повышение чувствительности при изготовлении мембран из классического графена составляет порядка 9 000, а из гексатриграфена порядка 300 000 по сравнению с наиболее чувствительными мембранами из полиметилметакрилата. Показано, что высокая прозрачность и высокая электропроводность графена являются решающими для выбора схемы приемник Хейса с динамическим конденсатором.
Сигналы многоканальной модуляции с использованием банка фильтров (FilterBank Multi-Carrier) характеризуются высоким пик-фактором (Peak-to-Average Power Ratio), что приводит к нелинейным искажениям в усилителях мощности. Постановка задачи: Сравнение схем снижения пик-фактора, использующих два критерия останова, позволяет выявить наиболее эффективный из них с точки зрения реализации в системах передачи информации с многочастотной модуляцией с использованием банка фильтров. Целью работы является определение влияния критерия останова на снижение пик-фактора сигналов многочастотной модуляции с использованием банка фильтров методом частичной передачи последовательности на результирующие характеристики пик-фактора и энтропии сигналов. Используемые методы: для исследования применяются алгоритмы выбора фазовых множителей в методе частичной передачи последовательности, а также вычисление показателей пик-фактора и энтропии для оценки эффективности. Новизна: состоит в том, что впервые проведён сравнительный анализ эффективности снижения пик-фактора и энтропии использованием критерия останова по энтропии и пик-фактору в методе частичной передачи последовательности для сигналов с многоканальной модуляцией с использованием банка фильтров с учётом вариаций количества окон и итераций. Результат: заключается в том, что критерий останова по пик-фактору даёт более выраженный эффект на первых шагах, но требует точной настройки количества итераций и окон, так как дальнейшее увеличение этих параметров даёт малозначительный прирост, тогда как критерий останова по энтропии обеспечивает более стабильное снижение пик-фактора, но эффект её менее выражен. Практическая значимость: заключается в улучшении характеристик сигналов многочастотной модуляции с использованием банка фильтров, что позволяет снизить энергопотребление и повысить эффективность усилителей мощности в системах связи нового поколения.
Постановка задачи: возможность обеспечения связью стационарных и подвижных объектов в заданном районе определяется отношением сигнал/помеха. В условиях отсутствия преднамеренных помех одним из основных факторов снижения качества приема становится наличие непреднамеренных помех, включающих несколько различных компонентов. Прогнозирование непреднамеренных помех может быть выполнено на основе разработанных методик и соответствующих расчетных программ, опирающихся на рекомендации Международного союза электросвязи. Однако, недостатки, присущие существующим методикам и их программным реализациям, не позволяют в ряде случаев использовать их в расчетах показателей связи без существенных доработок. Цель работы: разработать методику прогнозирования непреднамеренных помех в диапазоне 0,01–30 МГц и соответствующую программную реализацию, устраняющую недостатки существующих методик для последующего применения в интересах прогнозирования зон обеспечения связью. Используемые методы: проведенный системный анализ позволил обобщить результаты, полученные в области прогнозирования непреднамеренных помех. Устранение недостатков существующих методов и их программных реализаций, обеспечение совместимости с некоторыми методами прогнозирования энергетических параметров радиотрасс выполнено на основе системного подхода. Новизна: разработанная методика и соответствующая программная реализация обеспечили устранение трансэкваториального скачка характеристик атмосферных помех, обусловленного различием аппроксимационных сезонных функций частотного приведения эффективного коэффициента шума, приведение карт помеховых характеристик к всемирному скоординированному времени, внедрение возможности учета вероятности превышения заданного уровня шума при вычислении напряженности поля помех и мощности помех и ряд других изменений. Практическая значимость: программная реализация методики выполнена в виде пакета расширения mRNoise для системы моделирования Matlab. Пакет расширения mRNoise доступен на открытых ресурсах Matlab-Central и GitHub. Результаты прогнозирования напряженности поля помех и мощности помех могут быть в дальнейшем использованы для определения качества связи в заданных районах.
В работе представлен сравнительный анализ двухдиапазонных миниатюрных антенн, предназначенных для работы в стандартах Wi-Fi 4 – 6 (IEEE802.11n, IEEE802.11ac, IEEE802.11ax). На основании полученных характристик, оказолось, что предлагаемые разработки имеют ряд недостатков, снижающих эффективность их использования в составе носимых мобильных точек доступа. Поскольку с каждым годом растет функциональность и уменьшаются массогабаритные параметры приёмо-передающих устройств, актуализировалась задача создания новых антенн, соответствующих более строгим критериям. Целью работы является разработка энергоэффективной и компактной антенны, размещенной внутри корпуса носимой точки доступа. Необходимо обеспечить в двух частотных диапазонах Wi-Fi (2,4 – 2,48 ГГц, 5,15 – 5,93 ГГц) коэффициент стоячей волны по напряжению не более двух, при этом ширина луча диаграммы направленности в азимутальной плоскости по уровню минус 3 дБи должна быть не менее 195 градусов. К результатам работы следует отнести создание модели двухдиапазонной дипольной антенны, которая представляет собой диэлектрическую подложку с размещенными на двух её сторонах идентичными излучателями, расположенными симметрично относительно плоскости платы и соединенными между собой сквозными металлизированными отверстиями. Каждый из излучателей представляет собой два электрически связанных симметричных вибратора разной конфигурации и длины. В результате оптимизации конструкции в программе «CST Studio Suite» удалось добиться значений коэффициента стоячей волны по напряжению не более 1,5 в требуемых диапазонах. При этом диаграмма направленности на частоте 2,4 ГГц всенаправленная в горизонтальной плоскости, а во второй полосе рабочих частот имеет кардиоидную форму с шириной луча от 199 до 224 градусов. Практическая значимость: разработанная антенна повышает дальность и качество связи, при габаритах схожих с конкурентами. Это предоставляет возможность интрегрировать ее в уже существующие устройства, повышая эффективность их работы.