2010 год - №2

Фрактальный анализ дискретно-нелинейных систем на примере импульсного стабилизатора, работающего в хаотическом режиме, и построение на его основе прогнозирующих нейронных сетей

О.И. Антипов, В.А. Неганов
г. Самара, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Аннотация
В статье разработан метод предварительного фрактального анализа для построения прогнозирующих нейронных сетей (ПНС) для последующего прогноза поведения импульсного стабилизатора напряжения (ИСН) инвертирующего типа (ИСН-3). Метод основан на фрактальном анализе выходного одномерного сигнала, поступающего от порождающей системы (в данном случае от ИСН-3), представленной в виде «черного ящика». Последовательность анализа следующая: определение с помощью авторского метода временного лага ряда tau и его «фазового сдвига» phi_tau, формирование временного ряда, восстановление с помощью метода задержек аттрактора в псевдофазовом пространстве и вычисление с помощью метода Грассбергера – Прокаччиа его максимальной размерности вложения m_C и корреляционной фрактальной размерности D_C. Вводится понятие реконструкции аттрактора в псевдофазовом пространстве по методу Такенса. Далее построена ПНС: выбрана ее структура, описан принцип реализации временной задержки для ПНС. Обучение полученных сетей проводилось по градиентному методу Левенберга – Марквардта. Лучший прогноз поведения ИСН-3 был получен с помощью сети, построенной на базе многослойного персептрона (МП) с одним скрытым слоем и конфигурацией МС 14:14:1. Для данной сети сравнение результатов прогнозирования с независимым тестовым рядом дало совпадение около 8–13 периодов (в зависимости от выбранного участка тестового ряда).
Ключевые слова
фрактальный анализ, показатель Херста, фрактальная размерность, метод ложных соседей, временной лаг, нейронные сети.
С. 7-23

Fractal analysis of discrete-nonlinear systems and building prediction neural networks on its base, on example of the converter, working in chaotic mode

O.I. Antipov, V.A. Neganov

Summary
Method preliminary fractional analysis is designed in this article for building of prediction neural networks (PNN) for the following forecast of the behaviour of the converter inverting type (ISN-3). The Method is founded on fractal analysis output univariate signal enterring from generating systems (in this instance from ISN-3) presented in the manner of “black box”. The Sequence of the analysis following: determination by means of author’s method temporary lag’s row and his(its) “phase shift”, shaping the temporary row, reconstruction by means of method delay attractors in pseudo-phase space and calculation by means of Grassberger’s-Procachchia’s method his(its) maximum dimensionality of the embedding and correlation dimensional. It Is Entered notion to reconstructions attractors in pseudo-phase space on Taken’s method. Is it Hereinafter built PNN: is chose her(its) structure, is described principle to realization of the time delay for PNN. Learning the got networks was conducted on Levenberg’s-Markvardt’s gradient method. The Best forecast of the behaviour ISN-3 was received by means of network, built on the base Multilayer Perceptron (MP) with one hidden layer and configuration MP 14:14:1. For this neural network comparison result of the forecasting with independent test beside gave the coincidence beside 8-13 periods (depending on chosen area of the test row).
Keywords
fractal analysis, Hurst index, fractal dimension, method of false neighbors, the time lag, neural networks.
P. 7-23

Характеристики излучения активной фазированной антенной решетки из коаксиально-секторных волноводов

А.В. Грибовский, Ю.В. Мангушина
Украина, г. Харьков, Радиоастрономический институт Национальной академии наук Украины

Аннотация
На основе метода частичных областей проведено исследование характеристик излучения активной ФАР из коаксиально-секторных волноводов. Решены дисперсионные уравнения и найден спектр критических частот коаксиально-секторного волновода. Рассчитаны парциальные диаграммы направленности антенной решетки. Приведены зависимости модуля коэффициента отражения основной волны и модулей амплитуд пространственных гармоник от углов сканирования антенной решетки.
Ключевые слова
электронное управление лучом, диаграмма направленности по полю.
С. 24-29

Characteristics of radiation active phased array of coaxial-sector waveguides

A.V. Gribovsky, J.V. Mangushina

Summary
On the basis of a method of partial areas it is carried out research of radiation characteristics of active phased array of coaxial-sector waveguides. The dispersive equations are solved and the spectrum of critical frequencies of a coaxial-sector waveguide is found. Partial pattern of an antenna array are calculated. Dependences of the module of reflection coefficient of the fundamental wave and modules of amplitudes spatial harmonics from scanning angles of an antenna array are studied.
Keywords
electronic beam control, the radiation pattern across the field.
P. 24-29

О комплексных и связанных волнах в радиотехнике

С.Б. Раевский, И.П. Рязанцева
г. Нижний Новгород, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Аннотация
Рассматриваются особенности двух видов волн, схожих по внешним проявлениям, но принципиально различных по физической природе. Отмечается, что главное отличие собственных комплексных и связанных волн направляющих структур заключается в их энергетических характеристиках. При этом комплексные волны принципиально описываются несамосопряженными электродинамическими операторами.
Ключевые слова
комплексные волны, связанные волны, несамосопряженный оператор, волновод.
С. 30-35

About complex and connectable waves in the radiotechnical

S.B. Raevsky, I.P. Ryazanceva

Summary
Peculiarits complex and connectable waves are considered. These waves are describing by the no-selfconcording operators. The possibilitg of the existence and their peculiarites in electrodinamical structures were showed. It is was marked that complex waves are most common class of the electromagnetic waves of the waveguides. Physical phenomenons of the complex waves and connectable waves were described.
Keywords
complex waves, connectable waves, no-selfconcording operators, waveguide.
P. 30-35

О решениях дисперсионного уравнения волн круглого диэлектрического волновода, покрытого поглощающей пленкой

А.А. Бабкин, В.А. Малахов, А.С. Раевский, О.В. Усков
г. Нижний Новгород, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Аннотация
Рассматривается открытый диэлектрический волновод, покрытый металлической пленкой. Исследуется влияние поверхностной проводимости пленки на затухание основной волны и первых волн высших типов. Рассматриваются случаи анизотропной проводимости пленки. Даются рекомендации по использованию таких волноводов, в частности, как селективные фильтры мод.
Ключевые слова
поглощающая пленка, проводимость, характеристики дисперсии, затухание, открытый диэлек¬трический волновод.
С. 36-41

About solutions dispersion equation for circle dielectric wave guide, covered with the absorbing film

A.A. Babkin, V.A. Malakhov, A.S. Raevsky, O.V. Uskov

Summary
The open dielectric waveguide covered with a metal film is considered. Influence of superficial conductivity of a film on attenuation of the basic wave and the first waves of the higher types is investigated. Cases of anisotropic conductivity of a film are considered. Recommendations about use of such wave guides, in particular, as selective filters of modes are made.
Keywords
absorbing film, conductivity, dispersion characteristics, attenuation, open dielectric waveguide.
P. 36-41

Об особенностях эффекта Фарадея в экранированных волноводах с продольно намагниченным ферритовым слоем

А.А. Денисенко, А.В. Назаров, С.Е. Пилипосян
г. Нижний Новгород, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Аннотация
Рассматриваются поляризационные свойства волн цилиндрических направляющих экранированных структур с продольно намагниченными ферритами. Исследуются особенности вращения плоскости поляризации с учетом магнитных потерь в различных участках частотного диапазона.
Ключевые слова
экранированный волновод, продольно намагниченный феррит, основная волна, дисперсионная характеристика, вращение плоскости поляризации.
С. 42-45

On the special features of Faraday effect in shielded waveguides with longitudinally magnetized ferrite layer

A.A. Denisenko, A.V. Nazarov, S.Y. Piliposyan

Summary
The polarization properties of waves propagating in cylindrical guiding shielded structures with longitudinally magnetized ferrites are considered. The special features of rotation of polarization plane in the presence of ferrite loss in different areas of frequency range are studied.
Keywords
shielded waveguide, longitudinally magnetized ferrite, fundamental mode, dispersion characteristic, rotation of polarization plane.
P. 42-45

Интегро-дифференциальные уравнения магнитостатики и индуктивность при наличии электромагнитных экранов

М.В. Давидович, А.В. Козлов
г. Саратов, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Аннотация
Рассмотрены интегро-дифференциальные уравнения магнитостатики относительно электрического вектор-потенциала и магнитного поля. Методом последовательных приближений найдены соотношения для индуктивности при наличии магнитных и электромагнитных экранов. Показано, что обычно налагаемое условие калибровки потенциала в виде его соленоидальности следует как результат метода последовательных приближений.
Ключевые слова
индуктивность, интегральное уравнение, вектор-потенциал, электромагнитный экран.
С. 46-51

Integrodifferential equations of magnetostatics and the inductance with electromagnertic screens

M.V. Davidovich, A.V. Kozlov

Summary
The integodifferential equations of magnetostatics in regard to electrical vector-potential and magnetic field have been considered. The relations for inductance under magnetic and electromagnetic screens have been computed by the method of successive approximation. It is shown that the usually imposed potential gauge condition is following as a result of the method of successive approximation.
Keywords
inductance, integral equation, vector potential, electromagnetic screen.
P. 46-51

Широкополосные согласующие структуры и их применение в устройствах СВЧ

И.А. Петров
г. Москва, ФГУП «Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт им. акад. А.И. Берга»

Аннотация
В статье рассматриваются широкополосные периодические и непериодические согласующие структуры на основе короткозамкнутых и разомкнутых шлейфов; анализируются условия получения максимальной полосы частот; приводятся примеры применения этих структур при проектировании трансформаторов сопротивлений, управляющих устройств с полупроводниковыми элементами, нелинейных устройств.
Ключевые слова
периодические широкополосные структуры, непериодические широкополосные структуры, устройства СВЧ.
С. 52-58

Broadband matching structures and their using in microwave devices

I.A. Petrov

Summary
In article are considered broadband periodic and not periodic matching structures on base shot closed and opened train, are analysed condition of the reception of the maxmum band worker frequencies. Happen to the examples use-thread of these structures when transformers of the resistances, controlling device with semiconductor elment, nonlinear device designing.
Keywords
periodical broadband structures, nonperiodical broadband structures, microwave devices.
P. 52-58

Синтез микроволнового эллиптического фильтра с четвертьволновыми инверторами

А.Р. Кубалова, С.В. Томашевич
г. Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Аннотация
Представлен приближенный метод синтеза микроволнового эллиптического фильтра с четвертьволновыми инверторами с реализацией на симметричной полосковой линии. Приведен пример расчета ППФ сантиметрового диапазона, результаты расчета сравниваются с экспериментальными данными.
Ключевые слова
эллиптический фильтр, золотаревский фильтр, инвертор, преобразование Джеффе.
С. 59-67

Synthesis of microwave elliptic filter with quarter-wavelength inverters

A.R. Kubalova, S.V. Tomashevich

Summary
The approximate method for the synthesis of microwave elliptic filter with quarter-wavelength inverter with the realization of a symmetric stripline was presented. The calculation example of BPF of centimeter range was given, the calculation results are compared with experimental data.
Keywords
elliptical sifter, zlotarevsky sifter, reverser, Geffe transform.
P. 59-67

Метод построения симплекс-суммируемого плана n-го порядка проведения эксперимента для моделирования электродинамических характеристик замедляющих систем

А.Н. Савин, Д.М. Доронин, И.А. Накрап, И.Н. Салий
г. Саратов, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Аннотация
Представлены результаты разработки метода построения оптимальных симплекс-суммируемых планов, предназначенных для проведения численного или физического экспериментов по моделированию электродинамических характеристик волноведущих систем электровакуумных приборов СВЧ полиномами высоких порядков. Построен план третьего порядка проведения эксперимента для моделирования характеристик замедляющих систем типа цепочки связанных резонаторов с повернутыми на 180^o фасолевидными щелями связи. Широкий диапазон изменения факторов в плане позволяет моделировать замедляющие системы различного функционального назначения.
Ключевые слова
планируемый эксперимент, симплекс-план, электродинамические характеристики, замедляющие системы, цепочки связанных резонаторов.
С. 68-75

Method of n-th order simplex-sum design of experiment development for the simulation of slow-wave structures electrodynamics characteristics

A.N. Savin, D.M. Doronin, I.A. Nakrap, I.N. Saliy

Summary
The results of optimal Simplex-Sum Design of experiment development for the numerical or physical experiments modeling of electrodynamics characteristics by high-order polynomials for the microwave vacuum devices waveguide systems are presented. The third-order design for electrodynamics characteristics of the Slow-Wave Structures of coupled-cavities-chain type with bean-shaped coupling slots rotated through 180^o is developed. The wide range of design factors changing allows simulate a Slow-Wave Structures of different functional purposes.
Keywords
design of experiment, simplex-design, electrodynamics characteristics, slow-wave structures, coupled-cavity chain.
P. 68-75

КЭкспериментальное исследование акустооптического СВЧ-спектроанализатора с синтезированной апертурой

С.С. Шибаев, В.М. Новиков, В.В. Роздобудько
г. Таганрог, Технологический институт Южного федерального университета в г. Таганроге

Аннотация
Представлены результаты разработки и экспериментального исследования макета акустооптического измерителя параметров радиосигналов с синтезированной апертурой. Подтверждены основные теоретические положения работ [1, 2]. Продемонстрирована возможность «обужения» аппаратной функции измерителя в несколько раз.
Ключевые слова
синтез апертуры, апертура, оптический процессор, акустооптический дефлектор, лазер, дифракционная решетка, фотоприемник.
С. 76-82

The experimental research of acoustooptic SHF spectrum analyzer with aperture synthesis

S.S. Shibaev, V.M. Novikov, V.V. Rozdobud’ko

Summary
Analysis results of development and investigation of acoustooptic radiosignals parameters measurer with aperture synthesis are presented. Basic theoretical regulations are confirmed. Possibility of few times narrowing instrument function is shown.
Keywords
acoustooptic processor, frequency resolution, diffraction grids, aperture synthesis, instrument function.
P. 76-82

О влиянии высокочастотного и низкочастотного электрических полей на расслоение эмульсии

Г.Т. Закирьянова (1), Л.А. Ковалева (2), А.А. Мусин (2), Н.М. Насыров (2)
(1) г. Уфа, Уфимский институт (филиал) Российского государственного торгово-экономического университета
(2) г. Уфа, Башкирский государственный университет

Аннотация
Сформулирована математическая модель воздействия высокочастотного и низкочастотного электрических полей на водонефтяную эмульсию в вертикальном цилиндрическом конденсаторе. Приведены результаты численных расчетов распределения температуры и концентрации капель воды в эмульсии, динамики расслоения ее на нефть и воду. Проведено сопоставление результатов расчетов с известными экспериментальными данными.
Ключевые слова
концентрация, диффузия, высокочастотное электрическое поле, пондеромоторные силы.
С. 83-89

About radio- and low-frequency electric fields influence on the emulsion segregation

G.T. Zakiryanova, L.A. Koval’eva, A.A. Musin, N.M. Nasyrov

Summary
The mathematical model of radio- and low-frequency electric fields influence on a water/oil emulsion in the vertical cylindrical condenser is formulated. Results of numerical calculations of distribution of temperature, concentration of drops of water and its segregation are presented. Comparison of results of calculations with already known experimental data is carried out.
Keywords
concentration, diffusion, radio-frequency electric field, ponderomotiv forces.
P. 83-89

Исследования микрополосковых преобразователей энергии с эпитаксиальными структурами железо-иттриевого граната с пониженной намагниченностью насыщения

А.Л. Хвалин, А.А. Игнатьев, А.В. Васильев
г. Саратов, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Аннотация
В статье исследуется зависимость характеристик микрополосковых линий с эпитаксиальными структурами железо-иттриевого граната от направления и величины индукции внешнего магнитного поля. Показана возможность использования эпитаксиальных структур с пониженной намагниченностью насыщения 4piM_S менее 1000 Гс) для разработки широкополосных устройств УВЧ- и СВЧ-диапазонов.
Ключевые слова
железо-иттриевый гранат (ЖИГ), намагниченность насыщения, амплитудно-частотная харак¬теристика (АЧХ), коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН).
С. 90-93

Researches of microstrip converters of energy with planar structures yttrium iron garnet with the lowered magnetisation of saturation

A.L. Khvalin, A.A. Ignatiev, A.V. Vasilev

Summary
In article dependence of characteristics of microstrip lines with planar structures yttrium iron garnet from a direction and size of an induction of an external magnetic field is investigated. Use possibility ýïèòàêñèàëüíûõ structures with the lowered magnetisation of saturation (4piM_S less than 1000 Gs) for working out of broadband devices UVCH – and microwave ranges is shown.
Keywords
yttrium iron garnet (YIG), magnetisation of saturation, is peak – the frequency characteristic, factor of a standing wave on pressure (VSWR).
P. 90-93

Оценка межсимвольных искажений аналогового тракта цифровой антенной решетки

Ю.Б. Нечаев (1), Д.Н. Борисов (2), И.В. Пешков (2)
(1) г. Воронеж, ОАО «Концерн «Созвездие»
(2) г. Воронеж, Воронежский государственный университет

Аннотация
В работе показана необходимость исследования типов согласования LC-цепей при разработке тракта предварительной обработки аналогового сигнала цифровой антенной решетки. Рассмотрены три типа согласования LC-цепей (L-, pi- и Т-тип). Проведена оценка зависимости межсимвольных искажений от фазовых сдвигов, вносимых согласующими цепями. Предложена модель тракта первичной обработки аналогового сигнала цифровой антенной решетки.
Ключевые слова
цифровая антенная решетка, согласующая цепь, модель тракта.
С. 94-101

The estimation of intersymbol interferences of analog section of digital beamforming antenna array

Yu.B. Nechaev, D.N. Borisov, I.V. Peshkov

Summary
In paper is in-process shown necessity researching for matching types of LC-circuits at design in a section of preprocessing of an analogue signal for a digital beamforming antenna. Three types of impedance matching with LC-networks (L-, pi- and Ò-type) are considered in paper. Estimation of relationship between intersymbol interferences and phase shiftings, which are introduced by matching LC-networks, is done. Preprocessing analog section of digital beamforming antenna array is simulated via envelope method.
Keywords
digital antenna, matching circuit, the model of the tract.
P. 94-101

Анализ параметрического взаимодействия волн пространственного заряда в асимметричных тонкопленочных полупроводниковых структурах с отрицательной дифференциальной проводимостью Часть 1. Формулировка модели

А.И. Михайлов, С.А. Сергеев
г. Саратов, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Аннотация
На основе разработанной ранее общей теории предложена математическая модель, позволяющая исследовать параметрическое взаимодействие основных мод волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах асимметричного типа с отрицательной дифференциальной проводимостью при учете диффузии, частотной дисперсии и анизотропии дифференциальной подвижности электронов и при задании реальных условий на границах тонкопленочных полупроводниковых структур.
Ключевые слова
граничная частота, отрицательная дифференциальная проводимость (ОДП), волна пространст¬венного заряда (ВПЗ), тонкопленочная полупроводниковая структура (ТПС), ВПЗ в ТПС c ОДП, тонкопленочный усилитель бегущей волны (ТУБВ).
С. 102-107

The analysis of parametric interaction of space-charge waves in asymmetric thin-film semiconductor structures with negative differential conductivity. Part 1. The defining of model

A.I. Mikhailov, S.A. Sergeev

Summary
The mathematical model based on the early developed fundamental theory that allows to investigate the parametric interaction of space-charge waves in thin-film asymmetric semiconductor structures with a negative differential conductivity with taking into account the diffusion, frequency dispersion, anisotropy of electron differential mobility and real thin-film asymmetric semiconductor structures boundary conditions is offered.
Keywords
cutoff frequency, negative differential conductivity (NDC), space charge wave (SCW), thin-film semiconductor structure (TFSS), SCW in TFSS with NDC, thin-film traveling wave amplifier (TFATW).
P. 102-107

Математическое моделирование деградации оптических систем космического аппарата под воздействием потока микрометеоритов

М.П. Калаев, Н.Д. Семкин
г. Самара, Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева

Аннотация
В статье исследуется изменение спектрального коэффициента пропускания оптического стекла под воздействием потока высокоскоростных частиц. Рассмотрено влияние диаметров и скорости частиц на характеристики оптических дефектов, проведено сравнение результатов с экспериментальными данными, полученных при проведении экспериментов с использованием электродинамического ускорителя микрочастиц.
Ключевые слова
микрометеорит, кратер, спектр пропускания, эффективность рассеяния, деградация поверх¬ности.
С. 108-114

Mathematical modeling of optical systems spacecraft degradation under the influence the flow of micrometeorites

M.P. Kalaev, N.D. Semkin

Summary
The paper investigates the change in the spectral transmittance of optical glass under the influence of high-speed stream of particles. The influence of diameter and velocity of particles on the characteristics of optical defects, compared the results with experimental data obtained in experiments using electrodynamic accelerator microparticles.
Keywords
micrometeors, crater, the transmission spectrum, the efficiency of scattering, the degradation of the surface.
P. 108-114