Радиотехника и связь
Представлены результаты моделирования процесса отражения ЛЧМ сигнала от многослойного покрытия на основе кольцевых резонаторов с возможностью переключения резонансной частоты поглощения. Разработанная модель позволяет получить сигнал на выходе коррелятора радиолокационной станции без учета среды распространения. Моделирование показывает появление пассивной модуляции при отражении ЛЧМ сигнала от покрытия, что проявляется в появлении дополнительных пиков на выходе коррелятора.
В работе представлены результаты исследования по безопасной интеграции беспилотных автомобилей в транспортную инфраструктуру и обеспечению их рационального поведения на дороге. Дана классификация и разработаны математические модели участков дорог, которые могут использоваться в системе управления беспилотными транспортными средствами. Показаны преимущества внедрения технологии V2X, основанной на стандартах подвижной радиосвязи и позволяющей беспилотным автомобилям напрямую осуществлять обмен информацией друг с другом о запланированных манёврах. Это позволяет в режиме реального времени формировать зоны опасности (коллизии), где в результате манёвра может произойти столкновение с другим транспортным средством. Представлена математическая модель линейного участка дороги, а также модели перекрестков и варианты их эквивалентности. В рамках модели описано потенциальное пространство для манёвра автомобиля. Формализованы зоны опасности, расчёт параметров которых осуществляется по результатам обмена информацией между беспилотными автомобилями.
Радиолокационная система (РЛС) и автоматическая идентификационная система (АИС) являются наиболее важными навигационными системами. Объединение данных от РЛС и АИС является актуальной задачей в морской информационной системе (МИС). Однако между РЛС и АИС есть некоторые различия по характеристикам и возможностям. В данной статье исследуются эти характеристики и оцениваются различия между ними. Это исследование является основой для решения задачи объединения данных РЛС и АИС. Приведены экспериментальные результаты в третьем разделе. Направление следующего этапа указано в заключении.
Эффективность реализации систем и комплексов дистанционного мониторинга акваторий неразрывно связана с созданием адекватных моделей морской поверхности, востребованных при решении задач навигации на море, оценки риска и прогнозирования аномальных явлений, в том числе при реализации дистанционных батиметрических измерений. В статье рассматривается сценарий реализации таких измерений по данным статистического анализа взволнованной морской поверхности при различных значениях глубины акватории, а также скорости и направления ветра. Рассмотрено и выполнено имитационное моделирование применительно к семи различным моделям угловых спектров ветрового волнения и энергетическому спектру JONSWAP, описанным в литературе, для которых построены оценки двумерных спектров. В отношении сформированных моделей выполнен флуктуационный анализ с исключением фонового тренда по дальности и по азимуту. Установлено, что для флуктуационных функций по дальности наблюдаются два характерных асимптотических режима, точка перегиба между которыми определяется глубиной акватории и скоростью ветра. По результатам анализа предложен подход и сформулирован критерий для дистанционного измерения глубины акватории в условиях как наличия, так и отсутствия доступных автономных измерений скорости ветра.
Влажность является важным параметром природного газа при его добыче, транспортировке и переработке. Анализаторы влажности природного газа применяются для управления процессом осушки природного газа и на узлах учёта газа для контроля согласованных спецификаций. При транспортировке газа под высоким давлением или при низких температурах важна высокая точность измерений, так как глубокая осушка является весьма дорогостоящим мероприятием, а транспортировка газа с высоким содержанием воды может привести ещё и к преждевременному износу труб и арматуры. Также временное прекращение поставок наиболее часто используемых анализаторов влажности вызвало необходимость разработки отечественных аналогов. В работе была разработана схема электрическая структурная, были проработаны электро-схемные решения и подобраны номиналы электронных компонентов для изготовления плат и блоков прототипа устройства для оценки влажности природного газа. В частности, был разработан преобразователь напряжения в ток диодного лазера, преобразователь сопротивления терморезистора в напряжения, датчик давления и температуры аналитической кюветы, были подобраны усилители фотодиодов, стабилизаторы напряжения, была разработана система регулировки и стабилизации температуры реперной кюветы.
Радиофизика
В статье рассматриваются процедуры повышения пространственной разрешающей способности спектрограмм, что возможно путём слияния панхроматического изображения и гиперспектрального изображения. Высокое пространственное разрешение необходимо для разных приложений, например, мониторинг загрязнения воздуха, мониторинг тяжёлых металлов в почве и растительности, состояние посевов. При осуществлении процедуры слияния важно, чтобы при увеличении пространственного разрешения спектрограммы, не видоизменялся её пространственный рисунок. Развитие точных приложений дистанционного зондирования увеличило потребность именно в таких процедурах слияния. В работе уделено основное внимание процедурам слияния изображений с использованием вейвлет-преобразования. Рассматривается методика эксперимента, методы количественной оценки качества результирующего изображения, а также обсуждаются полученные результаты с точки зрения эффективности использования стандартных методов расчёта коэффициентов вейвлет-преобразования.
В статье обсуждаются вопросы формирования спектральных изображений в телевизионных мультиспектральных и гиперспектральных системах. Гиперспектральный куб данных содержит больше информации, чем куб мультиспектральной системы, однако, гиперспектральные системы имеют ограничения в пространственной и временной области. Существующая корреляция между гиперспектральной и мультиспектральной информацией и наличие данных об отражательной способности исследуемой сцены, позволяют построить псевдогиперспектральную систему на основе мультиспектральной, имеющей ограниченное число визуализируемых спектральных каналов. При этом в результате послесеансной обработки ограниченное количество мультиспектральных изображений преобразуется в псевдогиперспектральные изображения, соответствующие нескольким сотням спектральных каналов. Минимальной мультиспектральной системой может считаться телевизионная система, состоящая из трех каналов R, Gи B. Для реализации процедуры получения псевдогиперспектральных изображений на первом этапе обработки R, G, B компонент необходимо реализовать методы улучшения их цветового разрешения и обеспечения баланса белого. В статье рассмотрена возможность применения для вышеуказанной задачи метода обработки видеоинформации, основанного на теории нелинейного двухкомпонентного зрения советского инженера С. Д. Ременко.
В данной работе исследован микроволновый магнитоэлектрический эффект в слоистых феррит-пьезоэлектрических структурах ЖИГ-ГГГ-ЦТС и ЖИГ-ГГГ-PMN-PT в СВЧ диапазоне. Активное развитие современной СВЧ-техники приводит к исследованию новых материалов, обладающих различными физическими свойствами, а также созданию новых слоистых структур из этих материалов, которые можно комбинировать: магнитные и сегнетоэлектрические, магнитные и полупроводниковые и т.д.. В результате проведенного экспериментального исследования получены зависимости микроволнового магнитоэлектрического эффекта, проявляющегося в сдвиге линии ферромагнитного резонанса, в феррит-пьезоэлектрических структурах ЖИГ-ГГГ-ЦТС и ЖИГ-ГГГ-PMN-PT. На основе полученных данных экспериментального исследования можно сделать вывод, что эффект сдвига линии ферромагнитного резонанса можно использовать для разработки нового поколения управляемых устройств СВЧ твердотельной электроники, таких как вентили, аттенюаторы, циркуляторы, фазовращатели, фильтры и др.
В статье проведено экспериментальное исследование магнитоэлектрического (МЭ) эффекта в композитных структурах с замкнутой геометрией в виде тороида. Экспериментальное исследование проводилось на основе магнитострикционно-пьезоэлектрических материалов Метглас (АМАГ-225) и ЦТС-19. Обнаружено, что значение выходного напряжения возрастает за счёт увеличения объёмной доли магнитострикционной фазы до определённого количества слоёв. Представлены экспериментально полученные зависимости выходного напряжения от частоты подаваемого сигнала при постоянных значениях тока. Также показано, что при увеличении количества слоёв Метгласа в структуре наблюдается сдвиг резонансной частоты. Основным преимуществом данной структуры является равномерное распределение магнитного потока и независимость этого распределения от положения провода с постоянным током в пределах отверстия. Исследуемая в статье магнитострикционно-пьезоэлектрическая структура открывает широкие возможности проектирования различных магнитоэлектронных систем, например, бесконтактных датчиков больших токов с беспроводной передачей данных.
Электроника
Получение липосомальных препаратов подразумевает производство и уменьшение липосом до размеров от 50 до 200 нм. В основном для этого используют либо метод озвучивания липосомального раствора, либо его экструзию. При озвучивании получаются частицы размером около 200 нм, экструзия же позволяет получить частицы любого размера в заданном диапазоне. Размер получаемых частиц определяет мембрана, через которую проходят липосомы, подвергаемые гомогенизации. В статье рассматривается способ получения мембран на основе пористого анодированного оксида алюминия и возможность использования их для гомогенизации липосом. Мембраны, полученные в ходе работы, анодировались в электролите на основе щавелевой кислоты в потенциостатическом режиме при пониженных температурах. Слои барьерного оксида алюминия и самого алюминия, закрывающие обратную сторону пор, удалялись методом химического травления в растворе фосфорной кислоты и насыщенном растворе хлорида меди, соответственно. Конечный размер диаметра пор в образцах оказался равным ~ 100 нм, толщина мембраны ~ 100 мкм. Экспериментальные данные параметров толщины были подтверждены теоретическими расчётами.
Рассмотрены различные методики формирования межприборной изоляции на гетероструктурах AlGaN/AlN/GaN, выращенные на кремниевых подложках. Показаны способы изоляции с применением технологии ионной имплантации азота (N+) и изоляции приборов методом травления мезы. Для оценки удельного сопротивления на поверхности AlGaN/AlN/GaN были изготовлены тестовые структуры с омическими контактами, разделёнными полупроводником с известными размерами. Омические контакты формировались методом электронно-лучевого напыления системы металлов Ti/Al/Ni/Au. Меза-изоляция формировалась путём реактивно-ионного травления на установке, оснащённой источником индуктивно-связанной плазмы в хлорсодержащей среде на основе газовой смеси Cl2/BCl3/Ar. Травление проводилось при мощности источника индуктивно-связанной плазмы 40 Вт и высокочастотной мощности 80 Вт через маску фоторезиста. Удельное поверхностное сопротивление после травления мезы составило 5.5·108 Ом/с. Однако существуют недостатки процесса травления мезы, связанные с ионной бомбадировкой поверхности и профилем боковых стенок. Альтернативный способ изготовления межприборной изоляции – ионная имплантация. Технология планарной ионной имплантации позволяет избежать контакта затвора со слоем двумерного электронного газа на боковых стенках мезы, что приводит к стабильной работе прибора. В качестве имплантируемой примеси для формирования межприборной изоляции методом ионной имплантации были выбраны ионы азота (N+). Исследованы дозовые зависимости удельного поверхностного сопротивления межприборной изоляции. Установлены режимы ионной имплантации: энергия внедряемых ионов 125 кэВ, низкие дозы – 3·1013 см-2, имплантация проводится без наличия защитных диэлектрических покрытий. Сопротивление изоляции, полученное методом ионной имплантации азота N+, при воздействии температур в диапазоне от 250 до 350°С имеет стабильно высокие значения.
Предложен метод релятивистского описания динамики систем взаимодействующих частиц через вспомогательное поле, которое в статическом режиме эквивалентно заданным межатомным потенциалам, а в динамическом режиме является классическим релятивистским полем. Установлено, что для статических межатомных потенциалов, преобразование Фурье которых является рациональной алгебраической функцией волнового вектора, вспомогательное поле представляет собой композицию элементарных полей, каждое из которых удовлетворяет уравнению Клейна-Гордона, характеризующемся, вообще говоря, комплексной массой. Взаимодействие между частицами через вспомогательное поле, нелокально как по пространственным переменным, так и по времени (эффект запаздывания взаимодействий). Проведен качественный анализ релятивистской динамики простейших малочастичных систем с запаздывающим взаимодействием. Установлены релятивистские механизмы как термодинамического поведения, так и синергетических эффектов в малочастичных системах.
Работа посвящена применению обобщенной модели Лифшица и теории деформационного потенциала к аналитическому исследованию энергетического спектра твёрдых растворов изовалентного замещения полупроводниковых соединений A 3B 5. В теории учитываются отличие собственных потенциалов замещающего и замещаемого атомов, а также деформация кристаллической решётки, обусловленная различием атомных размеров примесных и замещаемых атомов. Рассмотрены основные деформационные эффекты в твёрдых растворах замещения и обсуждён выбор нулевого приближения (модель кристалла нулевого приближения). В рамках метода функции Грина представлен самосогласованный метод расчёта ширины запрещённой зоны раствора Al 𝑐𝑐1 (1)Ga 𝑐𝑐2 (1) In 1−𝑐𝑐1 (1) −𝑐𝑐2 (1)P 𝑐𝑐1 (2)As 𝑐𝑐2 (2)Sb 1−𝑐𝑐1 (2) −𝑐𝑐2 (2) в широком интервале составов, проведено численное моделирование энергетических зазоров и деформационных потенциалов. Рассмотрены перспективы дальнейшего развития теории.
В данном исследовании рассмотрены зависимости вольт-амперных характеристик солнечных элементов от концентрации углеродных квантовых точек в функциональном покрытии на основе поливинилбутираля. Целью данного исследования является изучение влияния углеродных квантовых точек, полученных в объёме пленки поливинилбутираля на поверхности кремниевых моно- и поликристаллических солнечных элементов (СЭ) на изменения параметров вольт-амперных характеристик для различных условий получения методом вытягивания и перекачки раствора. Раствор углеродных квантовых точек в ксилоле предоставлен фирмой ООО «Финтека», г. Москва. Методом фото[1]люминесценции на базе монохроматора МДР-41 были получены спектры люминесценции УКТ подтверждающие размер частиц, на комплексе SolarLab 20-USTполучены вольт-амперные характеристики солнечных элементов до и после нанесения функциональных покрытий дающие сравнительный анализ основных параметров солнечных элементов. Данные покрытия с включениями углеродных квантовых точек позволяют увеличить эффективность кремниевых солнечных элементов на 2–4 %. Таким образом, функциональные покрытия на основе поливинилбутираля и углеродных квантовых точек являются перспективным аналогом другим функциональным покрытиям, для солнечных элементов, например,Si3N4, CaF2
Предложенный ранее метод тензорных полей применён к описанию неоднородной бинарной смеси. Введенные в работе детерминистические корреляционные функции совместного распределения компонент смеси могут быть выражены в терминах локальных тензорных полей, каждое из которых описывает неоднородность в распределении частиц только лишь определенного сорта. На основе предложенного метода решена задача линейного отклика модельной ионной системы на малое внешнее механическое возмущение. Показано, что для систем заряженных частиц, взаимодействующих только лишь посредством кулоновского поля, возмущение плотности сильно зависит от степени электронейтральности системы. Если такая система в целом электронейтральна, то возмущение плотности некоторой компоненты бинарной смеси определяется только лишь свойствами этой компоненты. В случае, когда температуры отдельных компонент различаются ситуация существенно меняется.
В современной микроэлектронной технологии методы контроля процессов фотолитографии имеют особое значение. В технологических процессах с проектными нормами 130 нм и менее фоторезистивные маски нередко приобретают трёхмерную форму. Традиционно применяемый метод контроля критических размеров, растровая электронная микроскопия, не всегда удовлетворяет требованиям прецизионности для контроля подобных структур вследствие разрушения ArF-фоторезиста под воздействием электронного потока. Кроме того, контроль процессов формирования элементов фоторезистивной маски должен подразумевать измерения параметров их полного трёхмерного профиля (латеральные и вертикальные размеры, угол наклона боковых стенок и т.д.). В данной работе, в качестве инструмента контроля геометрических параметров элементов фоторезистивной маски, рассматривается метод оптической скаттерометрии. Представлен сравнительный анализ результатов измерений критических размеров с результатами, полученными с помощью растровой электронной микроскопии. Показана возможность применения оптической скаттерометрии для контроля процессов фотолитографии в непрерывном производственном цикле.
В данной работе кратко рассмотрены методы определения ёмкости кислотных аккумуляторных батарей вилочных погрузчиков. Из всех методов, рассмотренных в этой работе, предлагается выбор комбинированного метода определения ёмкости кислотных аккумуляторных батарей. Этот метод используется в комбинации с математической моделью, которая была разработана для аккумуляторной батареи вилочного погрузчика на базе экспериментальных данных, полученных на производстве. Специалист в области силовой электроники, владея этим методом, способен разработать автоматизированное зарядное устройство. Это зарядное устройство опционально сможет автоматически контролировать изменение ёмкости кислотных аккумуляторных батарей, регулировать ток и напряжение подзарядки и выдавать информацию об оставшемся сроке службы рабочей модели кислотной аккумуляторной батареи. Приведена математическая модель изменения ёмкости тяговой аккумуляторной батареи АКБ 80V 4PzSH 480 Ah. В модели приведены математические выражения зарядового тока и ёмкости данной батареи.