Category Archives:

(Русский)

Архив номеров

Метод повышения резкости и контрастности деталей рентгеновских изображений / Method for Sharpening and Contrasting Details of X-Ray Images

Грязнов А. Ю. / Gryaznov, A.Yu.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Гук К. К. / Guk, K.K.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Староверов Н. Е. / Staroverov, N.E.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Холопова Е. Д. / Kholopova, E.D.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Выпуск в базе РИНЦ
Грязнов А. Ю., Гук К. К., Староверов Н. Е., Холопова Е. Д. Метод повышения резкости и контрастности деталей рентгеновских изображений // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 34–37. DOI: 10.25210/jfop-1904-034037
Gryaznov, A.Yu., Guk, K.K., Staroverov, N.E., Kholopova, E.D. Method for Sharpening and Contrasting Details of X-Ray Images // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 34–37. DOI: 10.25210/jfop-1904-034037


Аннотация: Рассмотрен алгоритм повышения резкости и контрастности деталей рентгеновских изображений, основанный на математической морфологии и высокочастотной фильтрации изображения. Показано, что применение алгоритма позволяет значительно повысить резкость и контрастность деталей рентгеновских изображений, при этом практически не увеличивая шум на изображении. Проведено исследование разработанного алгоритма на выборке из 100 рентгеновских изображений. В 84% случаев при помощи алгоритма удалось увеличить резкость деталей изображения.
Abstract: The article considers an algorithm for sharpening and contrasting parts of X-ray images, based on mathematical morphology and high-frequency image filtering. It is shown that the application of the algorithm can significantly increase the sharpness and contrast of the details of X-ray images, while practically not increasing the noise in the image. A study of the developed algorithm on a sample of 100 X-ray images was carried out. In 84% of cases, using the algorithm, it was possible to increase the sharpness of image details.
Ключевые слова: математическая морфология высокочастотная фильтрация, microfocus X-ray, математическая морфология высокочастотная фильтрация


Литература / References
  1. Потрахов Н. Н. Метод и особенности формирования теневого рентгеновского изображения микрофокусными источниками излучения // Вестник новых медицинских технологий. 2007. № 3. С. 167-169.
  2. Staroverov N. E., Kholopova E. D., Gryaznov A. Yu., and Zhamova K. K. Development of digital processing method of microfocus X-ray images // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 808. No. P 1-4. DOI: 10.1088/1742-6596/808/1/012001
  3. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений / М.: Техносфера, 2006. 1104 с. ISBN978-5-94836-331-8
  4. Sobel, I., Feldman, G. A 3×3 Isotropic Gradient Operator for Image Processing. Pattern Classification and Scene Analysis. 1973. P. 271-272.
  5. Vincent, L. Morphological grayscale reconstructions in image analysis: applications and efficient algorithms // IEEE Trans. of Image processing. 1993. Vol. 2. P. 176-201.

Источник импульсного рентгеновского излучения и способ беспроводной передачи данных на его основе / High Frequency x-Ray Pulsed Source and the Method for Wireless Data Transmission

Гребенщиков В. В. / Grebenshchikov, V.V.
ООО «Индиком» / INDIKOM LLC
Дмитриев А. С. / Dmitriev, A.S.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Нечаев А. И. / Nechaev, A.I.
ОАО «НИИЭС» / NIIES JSC
Потрахов Н. Н. / Potrakhov, N.N.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Тимофеев Г. А. / Timofeev, G.A.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина); ЗАО «ЭЛТЕХ-Мед» / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg; ELTECH-Med JSC
Выпуск в базе РИНЦ
Гребенщиков В. В., Дмитриев А. С., Нечаев А. И., Потрахов Н. Н., Тимофеев Г. А. Источник импульсного рентгеновского излучения и способ беспроводной передачи данных на его основе // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 38–47. DOI: 10.25210/jfop-1904-038047
Grebenshchikov, V.V., Dmitriev, A.S., Nechaev, A.I., Potrakhov, N.N., Timofeev, G.A. High Frequency x-Ray Pulsed Source and the Method for Wireless Data Transmission // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 38–47. DOI: 10.25210/jfop-1904-038047


Аннотация: Известно, что беспроводная передача данных в настоящее время осуществляется преимущественно в радио и СВЧ диапазонах электромагнитного излучения. Также достаточно успешно используются лазерные системы связи, позволяющие, в том числе в условиях Космоса, выйти на новые скорости и объемы передачи данных. В последнее время возобновлены работы по освоению еще более высокочастотного, рентгеновского, диапазона для передачи информации. Данная статья посвящена теоретическому и практическому исследованию системы передачи данных в рентгеновском диапазоне на основе отечественной рентгеновской трубки с фотокатодом, а также поиску способов улучшения ее характеристик.
Abstract: It is known that wireless data transmission is currently carried out mainly in the radio and microwave ranges of electromagnetic radiation. Also, laser communication systems successfully using in our time, allowing in space conditions to reach new speeds and volumes of data transfer. Recently, work has been resumed the development of X-ray systems, working at higher frequency range for transmitting information. This article is devoted to theoretical and practical study of the data transmission system in the X-ray range based on the X-ray tube with a photocathode, as well as the search for ways to improve its characteristics.
Ключевые слова: система передачи информации, импульсное рентгеновское излучение, X-ray tube with photocathode, pulse X-ray source, система передачи информации


Литература / References
  1. Алымов О. В., Левко Г. В., Лукьянов В. Н. и др. Катодный узел электровакуумного прибора для работы при высоких напряжениях // Патент РФ на изобретение № 2487433. Заявл. 29.12.2011, опубл. 10.07.2013.
  2. Keith, C. Gendreau, Next-Generation Communication Demonstrating the World`s First X-ray Communication System // NASA 2016 news, www.nasa.gov
  3. Связь в космосе: как это работает, URL: https://habr.com/company/yota/blog/350168/
  4. Космические радиолинии // Журнал «Вокруг света». Октябрь 2007 г. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/5956/
  5. Picosecond fluorescence lifetime measurement system. URL: https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/sys/SHSS0008E_C11200.pdfhttps://www.hamamatsu.com/resources/pdf/sys/SHSS0008E_C11200.pdf
  6. 155 MHz laser switch, URL: https://www.ichaus.de/upload/pdf/HK_datasheet_F2en.pdf
  7. Зарипова Л. Д. Защита от ионизирующего излучения // Методическое пособие. 2008. Казань: Изд-во Казанск. гос. ун-та. 48 с.
  8. Бегидов А. А., Фурсей Г. Н., Поляков М. А. Внешняя фокусировка наносекундного импульсного рентгеновского излучения // Письма в ЖТФ. 2016. Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. Т. 42.
  9. Герчиков Ф. Л. Управляемое импульсное рентгеновское излучение в приборостроении / М.: Энергоатомиздат. 1987. 88 с.
  10. The european x-ray Free-electron laser facility, URL: https://www.xfel.eu/sites/sites_custom/site_xfel/content/e35178/e56171/e56378/xfel_file56382/Council-Paper_Broschuere_XFEL_14412_lowres_eng.pdf
  11. Song Shi-Bin, Xu Lu-Ping, Zhang Hua and Gao Na. X-ray communication based simultaneous communication and ranging // Chinese Physical Society and IOP Publishing Ltd. 2015. Vol. 24. No. 9.
  12. Гребенщиков В. В., Лобанов М. В., Егоров А. Г., и др. Экспериментальная оценка прохождения рентгеновского сигнала в условиях осадков и других условий распространения // VI Всероссийская научно-практическая конференция производителей рентгеновской техники. Программа и материалы конференции. 2019. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Особенности спектров колебаний, возбуждаемых в магнитоактивной плазме / Features of the Spectra of Oscillations Excited in a Magnetoactive Plasma

Антонов А. Н. / Antonov, A.N.
Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт” / National Science Center Kharkov Institute of Physics and Technology
Буц В. А. / Buts, V.A.
Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”; Радиоастрономический институт Национальной академии наук Украины; Харьковский национальный университет им. В. Н. Каразина / National Science Center Kharkov Institute of Physics and Technology; Institute of Radio Astronomy of the National Academy of Sciences of Ukraine (IRA NASU); V. N. Karazin Kharkiv National University
Выпуск в базе РИНЦ
Антонов А. Н., Буц В. А. Особенности спектров колебаний, возбуждаемых в магнитоактивной плазме // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 48–56. DOI: 10.25210/jfop-1904-048056
Antonov, A.N., Buts, V.A. Features of the Spectra of Oscillations Excited in a Magnetoactive Plasma // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 48–56. DOI: 10.25210/jfop-1904-048056


Аннотация: Предложен новый механизм формирования высокочастотной компоненты спектра колебаний магнитоактивной плазмы. Показано, что наличие невзаимных свойств такой плазмы открывает канал преобразования энергии низкочастотных колебаний в энергию высокочастотных колебаний. Этот механизм приводит к обогащению спектра колебаний плазмы в ее высокочастотной области. Экспериментальные результаты качественно согласуются с результатами теоретического рассмотрения.
Abstract: A new mechanism is proposed for the formation of the high-frequency component of the oscillation spectrum of magnetoactive plasma. It is shown that the presence of nonreciprocal properties of such plasma opens a channel for converting the energy of low-frequency oscillations into the energy of high-frequency oscillations. This mechanism leads to the enrichment of the plasma oscillation spectrum in its high-frequency region. The experimental results are in qualitative agreement with the results of theoretical consideration.
Ключевые слова: магнитоактивная плазма, невзаимность, гиротропия, флуктуации, спектры колебаний, магнитоактивная плазма, невзаимные, гиротропия, магнитоактивная плазма


Литература / References
  1. Александров А. В., Богданкевич Д. С., Рухадзе А. А. Основы электродинамики плазмы / М.: Высшая школа, 1988. 351с.
  2. Кадомцев Б. Б. Коллективные явления в плазме / М.: Наука, 1988. 240с.
  3. Вильхельмссон Х., Вейланд Я. Когерентное нелинейное взаимодействие волн в плазме / М.: Энергоиздат, 1981. 223 с.
  4. Цытович В. Н. Нелинейные эффекты в плазме / М.: Наука, 1967. 240 с.
  5. Антонов А. Н., Буц В. А., Ковальчук И. К., Ковпик О. Ф., Корнилов Е. А., Свиченский В. Г., Тарасов Д. В. Регулярные и стохастические распады волн в плазменном резонаторе // Физика плазмы. 2012. Т. 38. № 8. С. 693-708.
  6. Файнберг Я. Б. Плазменная электроника // Атомная энергия. 1961. Т. 11. № 4. С. 31.
  7. Шустин Е. Г., Исаев Н. В., Темирязева М. П., Тараканов В. П., Федоров Ю. В. Пучково-плазменный разряд в слабом магнитном поле как источник плазмы для плазмохимического реактора // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения. 2008. № 4 (6). С. 114-118.
  8. Мешков И. Н., Нагайцев С. С., Селезнев И. А., Сыресин Е. М. / М.: Препринт 90-12. Новосибирск. Институт ядерной физики 630090. 1990.
  9. Buts, V.A., Vavriv, D.M., Nechayev, O.G., Tarasov, D.V. A Simple Method for Generating Electromagnetic Oscillations // IEEE Transactions on Circuits and Systems II. Express Briefs. 2015. Vol. 62. No. 1. P. 36-40.
  10. Буц В. А., Ваврив Д. М. Роль невзаимности в теории колебаний // Радиофизика и радиоастрономия. 2018. Т. 23. № 1. С. 60-71. DOI: 10.15407/Rpra23.01.060
  11. Buts, V.A., Vavriv, D.M. The Effect of Nonreciprocity on the Dynamics of Coupled Oscillators and Coupled Waves. Problems of Atomic Science and Technology // ISSN 1562-6016. Kharkov. Problems of Atomic Science and Technology. 2018. No. 4 (116). P. 213-2016.
  12. Заславский Г. М., Чириков Б. В. Стохастическая неустойчивость нелинейных колебаний / УФН. 1971. Т. 105. № 1. С. 3-40. DOI: 10.3367/UFNr.0105.197109a.0003
  13. Кляцкин В. И. Статистическое описание динамических систем с флуктуирующими параметрами / М.: Наука. 1975. 235 с.
  14. Козлов О. В. Электрический зонд в плазме / М.: Атомиздат. 1969.
  15. Каган Ю. М., Перель В.И Зондовые методы исследования плазмы // Успехи физических наук. 1963. Т. 81. № 3. С. 409-452.
  16. Прокошев В. Г., Прокошева Н. С., Скоробогатова Т. В., Шишин С. И. Методические указания к лабораторным работам по физике. Физика атомов и молекул // Владимирский государственный университет. 2002.
  17. Миллер Р. Введение в физику сильноточных пучков заряженных частиц. // М.: Москва: Мир. 1984. 432 с.
  18. Буц В. О., Ковальчук І. К. Елементарний механізм збудження коливань електронним пучком в резонаторі // УФЖ. 1999. Т. 44. № 11. С. 1356-1363.

Технические средства интраоперационной контактной лучевой терапии. Источник рентгеновского излучения / Intraoperative Contact Radiation Therapy Technical Equipment. X-Ray Source

Дмитриев А. С. / Dmitriev, A.S.
ЗАО «ЭЛТЕХ-Мед» / ELTECH-Med JSC
Потрахов Н. Н. / Potrakhov, N.N.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Тимофеев Г. А. / Timofeev, G.A.
ЗАО «ЭЛТЕХ-Мед» / ELTECH-Med JSC
Выпуск в базе РИНЦ
Дмитриев А. С., Потрахов Н. Н., Тимофеев Г. А. Технические средства интраоперационной контактной лучевой терапии. Источник рентгеновского излучения // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 57–61. DOI: 10.25210/jfop-1904-057061
Dmitriev, A.S., Potrakhov, N.N., Timofeev, G.A. Intraoperative Contact Radiation Therapy Technical Equipment. X-Ray Source // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 57–61. DOI: 10.25210/jfop-1904-057061


Аннотация: В настоящей статье описывается метод интраоперационной лучевой терапии (ИОЛТ) для лечения рака легких и технические средства его реализации. В основном, внимание уделено источнику рентгеновского излучения на основе рентгеновской трубки с прострельным анодом и некоторыми модификациями, которые позволят улучшить метод ИОЛТ, используемый в современной медицине.
Abstract: This paper will give a description of intraoperative radiation therapy (IORT) lung cancer treatment method and the technical equipment used for its implementation. Mainly, attention is paid to X-ray source based on transmission target X-tube with some modifications that will improve the IORT method that used in present medicine.
Ключевые слова: контактная лучевая терапия, рентгеновская трубка, прострельная мишень, рентгеновский аппарат, intraoperative radiation therapy, contact radiotherapy, X-tube, transmission target, контактная лучевая терапия


Литература / References
  1. Линденбратен Л.Д., Лясс Ф.М. Медицинская радиология: учеб. литература / М.: Медицина, 1986. 368 с. 3-е изд. ISBN 9785458389693
  2. Gerard, J.P., Sun Myint, A, Lindegaard, J. et.al. Renaissance of contact x-ray therapy for treating rectal cancer // Expert Rev. Med. Devices 2011. Vol. 8(4). P. 483-492. DOI: 10.1586/erd.11.28
  3. Calvo, F.A., Meirino, R.M., and Orecchia, R. Интраоперационная лучевая терапия: обоснование метода, технические аспекты, результаты клинического применения / М.: Онкохирургия. Онкохирургия Инфо. 2010. ISSN: 2077-4230. eISSN: 2077-4249
  4. Клонов В.В., Потрахов Н.Н. Интраоперационная лучевая терапия и современные технические средства для реализации. Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии / М.: ООО «Графика». 2018. С. 92-94.

Оценка электродинамических характеристик периодических композитных сред на базе опаловых матриц и углеродных нанотрубок с включениями из ферромагнитных материалов / Evaluation of Electrodynamic Characteristics of Periodic Composite Media Based on Opal Matrices and Carbon Nanotubes with Inclusions of Ferromagnetic Materials

Безуглов Д.А. / Bezuglov, D.A.
Ростовский филиал Российской таможенной академии / RUS Ростовский филиал Российской таможенной академии
Синявский Г.П. / Sinyavsky, G.P.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Черкесова Л.В. / Cherkesova, L.V.
Донской государственный технический университет / RUS Донской государственный технический университет
Шаламов Г.Н. / Shalamov, G.N.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Выпуск в базе РИНЦ
Безуглов Д.А., Синявский Г.П., Черкесова Л.В., Шаламов Г.Н. Оценка электродинамических характеристик периодических композитных сред на базе опаловых матриц и углеродных нанотрубок с включениями из ферромагнитных материалов // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 4(30). С. 2–23. DOI: 10.25210/jfop-1804-002023
Bezuglov, D.A., Sinyavsky, G.P., Cherkesova, L.V., Shalamov, G.N. Evaluation of Electrodynamic Characteristics of Periodic Composite Media Based on Opal Matrices and Carbon Nanotubes with Inclusions of Ferromagnetic Materials // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 4(30). P. 2–23. DOI: 10.25210/jfop-1804-002023


Аннотация: Представлено продолжение исследований по оценке электродинамических характеристик композитных сред и направлена на исследование сред, представляющих собой опаловые матрицы и углеродные наноструктуры с включениями на основе ферромагнитных материалов. Многочисленными исследованиями установлено, что такие наноструктуры имеют огромный потенциал для использования в будущих и перспективных технологиях, направленных на создание новой элементной базы радиоэлектроники. Широкими возможностями также обладают углеродные наноструктуры с ферромагнитными включениями, позволяющими оптимизировать функциональные характеристики устройств на их основе, с использованием свойств как магнитного, так и электрического полей.С учётом перспектив по использованию наноструктур в составе новейшей элементной базы радиоэлектроники будущего, исследование способов, методов, подходов к оценке электродинамических характеристик этих структур являются важной составляющей для научного направления, обеспечивающего их формирование с заранее заданными свойствами.
Abstract: The continuation of studies on the evaluation of the electrodynamic characteristics of composite media is presented and is aimed at studying the media, which are opal matrices and carbon nanostructures with inclusions based on ferromagnetic materials. Numerous studies have found that such nanostructures have great potential for use in future and future technologies aimed at creating a new element base of radio electronics. Carbon nanostructures with ferromagnetic inclusions also have a wide range of possibilities, allowing to optimize the functional characteristics of devices based on them, using the properties of both magnetic and electric fields. Taking into account the prospects for the use of nanostructures as part of the newest element base of Radioelectronics of the future, the study of methods, approaches to the assessment of the electrodynamic characteristics of these structures is an important component for the scientific direction, ensuring their formation with predetermined properties.
Ключевые слова: наноструктуры, ферро-магнитные материалы, composites, nanostructures, наноструктуры


Литература / References
  1. Зарубин В. С., Кувыркин Г. Н., Савельева И. Ю. Оценки диэлектрической проницаемости композита с дисперсионными включениями // Вестник МВТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 3. С. 50-64.
  2. Завгородняя М. И., Лавров И. В., Фокин А. Г. Аналитический подход к вычислению эффективных диэлектрических характеристик гетерогенных текстурированных материалов с включениями случайной формы // Известия ВУЗов. Электроника. 2014. № 5(109). С. 3-14.
  3. Колесников В. И., Яковлев В. Б., Бардушкин В. В. Об объединении методов оценки эффективных диэлектрических характеристик композитных материалов // ДАН. 2013. № 1(452). С. 27-31.
  4. Самойлович М. И., Белянин А. Ф., Багдасарян А. С., Рынкевич А. Б. и др. Строение и физические свойства нанокомпозитов: опаловые матрицы – манганиты редкоземельных элементов // Наукоемкие технологии. 2015. Т. 16. № 7. С. 75-84.
  5. Голованов О. А., Макеева Г. С., Самойлович М. И., Рынкевич А. Б., Ширшиков Д. Н. Экспериментальное исследование микроволновых характеристик Y-циркуляторов на основе магнитных нанокомпозитов из опаловых матриц // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2015. Т. 18. № 1. С. 9-12.
  6. Макеева Г. С., Голованов О. А., Рынкевич А. Б. Электродинамический расчёт тензора эффективной магнитной проницаемости магнитных 3D-нанокомпозитов в микроволновом диапазоне // Радиотехника и электроника. 2014. Т. 59. № 1. С. 16-26.
  7. Макеева Г. С., Голованов О. А., Рынкевич А. Б. Вероятностная модель и электродинамический анализ резонансного взаимодействия электромагнитных волн с магнитными 3D-нанокомпозитами // Радиотехника и электроника. 2014. Т. 59. № 2. С. 152-158.
  8. Голованов О. А., Макеева Г. С., Ширшиков Д. Н. Математическое моделирование невзаимных устройств СВЧ на основе магнитных нанокомпозитов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2014. Т. 17. № 2. С. 32-39.
  9. Алисултанов З. З., Рагимханов Г. Б., Рустамова Д. М. Электронное состояние системы «эпитаксиальный графен – фрактальный субстрат» // Инженерная физика. 2014. № 11. С. 27-32.
  10. Каминская Т. Ближайшие перспективы углеродной электроники // Электронные компоненты. 2014. № 3. С. 27-32.
  11. Николаев С. Грани графена // Инженер. 2015. № 3. С. 6-9.
  12. Баимова Ю. А., Дмитриев С. В. Обмен энергией между дискретными бризерами в графане // ИВУЗ. Физика. 2015. Т. 58. № 6. С. 42-46.
  13. Браже Р. А., Савин А. Ф. Спиральные супракристаллические нанотрубки в качестве соленоидов для наноэлектроники // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2015. Т. 18. № 1. С. 50-54.
  14. Рыбаков М. С., Кособуцкий А. В., Севостьянов О. Г. и др. Электропроводность тонких плёнок на основе однослойных углеродных нанотрубок, выращенных методом химического парофазного осаждения // ИВУЗ. Физика. 2014. Т. 57. № 11. С. 130-133.
  15. IT – материалы будущего // CHIP. 2015. № 6. С. 36-38.
  16. Европейские программы по графену // РЭНСИТ. 2014. Т. 6. № 2. С. 238-239.
  17. Раткин Л. С. К 30-летию отделения нанотехнологий и информационных технологий Российской Академии Наук: фундаментальные и прикладные аспекты разработки нано- и микросистемной техники // Нано- и микросистемная техника. 2014. № 5. С. 53-56.
  18. Создан первый гибкий дисплей на основе графена. / Sensors & Systems. 2014. № 12. С. 70-72.
  19. Графеновые полевые транзисторы // Новости СВЧ-техники. 2014. № 11. С. 20-27.
  20. Шурыгина В. Чудо-материал-графен: новый конкурент на рынке электроники// Электроника НТБ. 2014. № 5. С. 151-162.
  21. Моисеенко И. М., Морозов М. Ю., Давоян А. Р., Попов В. В. Терагерцовые двумерные плазмоны в активном графене с диффузионной накачкой // Нелинейный мир. 2015. Т. 13. № 2. С. 26-27.
  22. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Романов А. В. Влияние внешних воздействий на сверхвысокочастотные характеристики композитных материалов с включениями из углеродных нанотрубок // Нано- и микросистемная техника. 2014. № 3. С. 19-23.
  23. Кулешов Г. Е., Сусляев В. И. Диэлектрическая проницаемость и электропроводность композиционных материалов на основе углеродных наноструктур // Доклады ТУСУРа. 2014. № 1(31). С. 84-87.
  24. Коржавый А. П., Логинов Б. М., Логинова М. Б., Белов Ю. С. Исследование свойств полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон и нанотрубок // Наукоемкие технологии. 2014. Т. 15. № 2. С. 47-60.
  25. Гульбин В. Н., Чердынцев В. В. Поливкин В. В., Горкавенко В. В. Полимерные композиты с углеродными наполнителями для защиты от электромагнитных излучений // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. Т. 19. № 11. С. 66-72.
  26. Волынец Н. И., Любимов А. Г., Плющ А. О. и др. Электромагнитные характеристики тонких пленок полиэтилен графит полиэтилен // ИВУЗ. Физика. 2015. Т. 58. № 5. С. 41-46.
  27. Макеева Г. С., Голованов О. А., Вареница В. В. Математическое моделирование дифракции ТЕМ-волны на периодических 2D-структурах их микролент графена конечной длины в терагерцовом диапазоне // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2014. Т. 17. № 4. С. 17-25.
  28. Запороцкова И. В., Кожитов Л. В., Аникеев Н. А. и др. Металлоуглеродные нанокомпозиты на основе пиролизованного полиакрилонитрила // ИВУЗ. Материалы электронной техники. 2014. № 2 (66). С. 134-142.
  29. Гуляев Ю., Таранов И., Гудков А. и др. Самоорганизованные наноструктуры: металл-углеродные и суперструктуры магнитных наночастиц // Электроника НТБ. 2014. Спецвыпуск (00137). С. 107-111.
  30. Атдаев АЮ., Данилюк А. Л., Лабунов В. А. и др. Взаимодействие электромагнитного излучения с магнито-функционализированным УНТ-нанокомпозитом в суб- терагерцовом диапазоне частот // ИВУЗ. Электроника. 2015. Т. 20. № 4. С. 357-364.
  31. Макеева Г. С., Голованов О. А., Ширшиков Д. Н., Горлов Г. Г. Способы управления дисперсией электромагнитных волн, распространяющихся в 3D-решетках ориентированных углеродных нанотрубок с магнитными наночастицами, в микроволновом диапазоне // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2012. Т. 16. № 3. С. 56-62.
  32. Макеева Г. С., Голованов О. А., Ширшиков Д. Н., Горлов Г. Г. Электродинамический анализ коэффициента прохождения волны H10 через пластины 3D-нанокомпозитов, содержащих массивы углеродных нанотрубок с магнитными наночастицами, в волноводе в условиях ферромагнитного резонанса // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2014. Т. 17. № 1. С. 27-34.

Рандомизация неинформативных параметров сигналов в радиоканалах радиотехнических систем: направления исследований / Randomization of Receiving, Processing and Forming Signals in Radio Channelsof Communications and Location Systems

Горбунов Ю. Н. / Gorbunov, Y.N.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН (Фрязинский филиал); РТУ МИРЭА / RUS Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН (Фрязинский филиал); РТУ МИРЭА
Выпуск в базе РИНЦ
Горбунов Ю. Н. Рандомизация неинформативных параметров сигналов в радиоканалах радиотехнических систем: направления исследований // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 4(30). С. 24–31. DOI: 10.25210/jfop-1804-024031
Gorbunov, Y.N. Randomization of Receiving, Processing and Forming Signals in Radio Channelsof Communications and Location Systems // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 4(30). P. 24–31. DOI: 10.25210/jfop-1804-024031


Аннотация: Рассматривается стохастический подход к построению радиоканалов радиотехнических систем: связи, локации, радиоуправления и радиоэлектронного подавления. Хаотизация неинформативных параметров сигнала и изменение условий его приёма – базируются на концепции введения в радиоканалы цифровой обработки и формирования сигналов искусственной стохастичности, предполагающих наряду с естественной стохастичностью, обусловленной случайной природой входных сигналов, рандомизацию условий процесса «приём-передача».Случайное изменение порогов квантования, подмешивание контролируемого шума для линеаризации прёмного тракта, допускает применение нелинейных трактов, грубых текущих отсчётов («бинарных»,«бинарно-знаковых» статистик).
Abstract: A stochastic approach to the construction of radio channels for communication and location systems is considered. Stochastic radio communication and radiolocation is based on the concept of introducing digital processing into the radio channels and the formation of signals of artificial stochasticity, which, along with the natural stochasticity caused by the random nature of the input signals, randomization of the conditions of the «receive-transmit» process. Examples include: the introduction of redundancy into signals by extending the spectrum of conventional (temporal) and spatial frequencies, the use of stochastic quantization and measurement scales, the use of tuning of carrier frequencies, mixing of controlled noise for linearization of the path, including allowing the use of coarse (binary, binary-signed) statistics.
Ключевые слова: стохастическое квантование, грубые статистики, бинарное и бинарно-знаковое квантование, амплитудное ограничение, скорость передачи информации, randomization, randomized processing, stochastic quantization, coarse statistics, binary and binary-character quantization, amplitude limitation, стохастическое квантование


Литература / References
  1. Горбунов Ю. Н. Рандомизированная обработка сигналов в радиолокации и связи. ISBN978-3-659-37797-6, Издательство «LAP LAMBERT Academic Publishing», 66121, Saarbrücken, Germany, 2015. С. 150.
  2. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетики. М.: Ин. лит.,1963.
  3. Борисов Ю. П., Пенин П. И. Основы многоканальной передачи информации. М.: Связь, 1967. 435с.
  4. Монзинго Р. А., Миллер Т. У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. С. 448.
  5. Klemm, R. Space-Time Detection Theory // The material in this publication wa assembled to support a lecture series under the sponsorship of the sensor and lectronics Technology Panel (SET) and the Consultant and Exchange Programmer of RTO presented on 23-24 september 2002 in Moscow, Russia.
  6. Горбунов Ю. Н. Цифровая обработка радиолокационных сигналов в условиях использования грубого (малоразрядного) квантования: Монография // Федеральное космическое агентство, ФГУП «ЦНИРТИ им. академика А. И. Берга». 2007. 87с.
  7. Metropolis, N., Ulam, S. The Monte Carlo Metod // J. Amer. Statistical Assoc. 1949. Vol. 44. No. 247. P. 335-341.
  8. Граничин О. Н., Поляк Б. Т. Рандомизированные алгоритмы оценивания и оптимизации при почти произвольных помехах. М.: Наука, 2003. С. 393.
  9. Горбунов Ю. Н., Бондарев А. В. Алгоритмы и устройства цифровой стохастической обработки сигналов в радиолокации: Монография – Учебное пособие. М.: НИЦЭВТ, ИПК МРП, 1990. 144c.
  10. Стивен В. Смит. Научно-техническое руководство по Цифровой Обработке Сигналов. Калифорния, Калифорнийское техническое издательство Сан Диего, 1999, перевод АВТОЭКС, Санкт-Петербург. 2001.
  11. Ричард Лайонс. Цифровая обработка сигналов: Второе издание. Пер. с англ. М.: Бином-Пресс, 2006. 656c.
  12. Миддлтон Д. Введение в статистическую теорию связи // В 2-х томах. Т. 1, 2. Пер. с англ. под ред. Б.Р. Левина. М.: Советское Радио, 1961, 1962.
  13. Горбунов Ю. Н. Цифровые стохастические радары: принятие решений, стохастическое обеление помех, рандомизация измерений параметров, применение // Труды VIII МНТК «Кибернетика и высокие технологии XXI века». Воронеж: НПФ «Саквоее», 2007. Т. 1. С. 446-455.
  14. Томас Дж.Б. Непараметрические методы обнаружения сигналов // ТИИЭР. 1970. Т. 58. № 5. С. 23-31.
  15. Горбунов Ю. Н. Стохастические критерии обнаружения сигналов // Нелинейный мир. 2016. № 6. С. 3-13.
  16. Горбунов Ю. Н. Стохастическое временное и пространственное квантование в плоских апертурах фазированных антенных решеток // Труды X МНТК «Радиолокация, радионавигация и связь». Воронеж: Изд. НПФ «Саквоее», 2005. Т. III. С. 1790-1798.
  17. Горбунов Ю. Н. Стохастическая интерполяция пеленга в адаптивных антенных решетках с последовательным диаграммо-образованием на базе усечённых (малоэлементных) апертур и робастных статистик сигнала на входе // Антенны. 2015. № 6. С. 18-26.
  18. Горбунов Ю. Н. Снижение радиолокационной заметности объектов методами рандомизации параметров сигнала и управляемого антенного покрытия многофункциональных адаптивных РЛС // Антенны. 2016. № 11. С. 42-50.
  19. Горбунов Ю. Н. Теорема о стохастической дискретизации изображений в радиолокации и связи // Труды 18-й Международной Конференции «Цифровая обработка сигналов и её применение». М.: РНТОРЭС им. А.С. Попова, 2016. С. 225-230.
  20. Горбунов Ю. Н. Рандомизация условий приёма и формирования сигналов в многоканальных доплеровских информационных системах с амплитудным ограничением // В кн.: Международная конференция «Радиоэлектронные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий – REDS-2014». М.: 2015. С. 144-147.
  21. Горбунов Ю. Н. О возможности уменьшения числа уровней квантования в цифровых фильтрах СДЦ путем применения рандомизированных алгоритмов // Радиотехника. 1983. № 6. С. 45-47.
  22. Волосюк В. К., Гуляев Ю. В., Кравченко В. Ф., Кутуза Б. Г., Павликов В. В., Пустовойт В. И. Современные методы оптимальной обработки пространственно-временных сигналов в активных, пассивных и комбинированных активно – пассивных радиотехнических системах. Обзор // Радиотехника и электроника. 2014. Т. 59. № 2. С. 109-131.

Описание распространения потоков носителей заряда за рамками обычного времени релаксации / The Description of Charge Carriers Fluxes Propagation Behind Frameworks of the Usual Relaxation Time

Керими М.Б. / Kerimi, M.B.
Центр технологий Академии наук Туркменистана / RUS Центр технологий Академии наук Туркменистана
Выпуск в базе РИНЦ
Керими М.Б. Описание распространения потоков носителей заряда за рамками обычного времени релаксации // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 4(30). С. 32–41. DOI: 10.25210/jfop-1804-032041
Kerimi, M.B. The Description of Charge Carriers Fluxes Propagation Behind Frameworks of the Usual Relaxation Time // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 4(30). P. 32–41. DOI: 10.25210/jfop-1804-032041


Аннотация: Рассматривается распространение потоков носителей заряда в тонком плоскопараллельном слое твердотельной структуры в рамках кинетической теории. Интеграл столкновений представлен в общем виде через рассеивающиеся дифференциальные потоки квазичастиц разных видов. Обсуждается постановка краевой задачи совместного распространения дифференциальных потоков квазичастиц и переноса энергии ими в структуре с тонкими слоями. Определены выражения «прихода» в состояние с волновым вектором k и «ухода» из этого состояния, которые обуславливают зависимость интеграла столкновений и времени релаксации t(k) для носителей заряда.
Abstract: Quasi-particles. Statement of a boundary-value problem of joint propagation of quasi-particles differential fluxes and transport of energy by them in structure with thin layers discussed. Expressions of «arrival» to a state with a wave vector k and «leaving» from this state which cause dependence of a collision integral and a relaxation time t (k) for charge carriers are spotted. It is shown that the distinction account in dependences of charge carriers
Ключевые слова: квазичастицы, потоки, время релаксации, collision integral, quasi-particles, flows, квазичастицы


Литература / References
  1. Босворт Р. Ч.Л. Процессы теплового переноса. М.: ГИТТЛ, 1957. 276 с.
  2. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С. Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1977. 672 с.
  3. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир, 1984. Т. 1. 456 с. Т. 2. 456 с.
  4. Ашкфорт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. М.: Мир, 1979. Т. 1. 400 с. Т. 2. 424 с.
  5. Гантмахер В. Ф., Левинсон И. Б. Рассеяние носителей тока в металлах и полупроводниках. М.: Наука, 1984. 510 с.
  6. Аскеров Б. М. Электронные явления переноса в полупроводниках. М.: Наука, 1985. 310 с.
  7. Handbook of photovoltaic science and engineering / Edited by Antonio Luque and Steven Hegedus. Copyright © 2003 John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England. 1138 p.
  8. Рейсленд Дж. Физика фононов. М.: Мир, 1975. 368 с.
  9. Берман Р. Теплопроводность твердых тел. М.: Мир, 1979. 288 с. Гл. 4 Фононы и уравнение Больцмана. С. 31-48.
  10. Ridley, B. K. Electrons and phonons in semiconductor multilayers. Second edition. Cambridge University Press, 2009. 410 p.
  11. Керими М. Б. Дифференциальные потоки энергии в твердом теле // Тезисы докладов Международной научной конференции «Фундаментальные и прикладные задачи механики». Москва, МГТУ. Октябрь 2017. С. 187-189.
  12. Ghashami, M., Geng, H., Kim, T., Iacopino, Cho, S. K., and Park, K. Precision Measurement of Phonon-Polaritonic Near-Field Energy Transfer between Macroscale Planar Structures Under Large Thermal Gradients // Phys. Rev. Lett. 2018. Vol. 120. 175901. © 2018 American Physical Society. DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.175901
  13. Керими М. Б. Распространение потока носителей заряда в тонком слое плоскопараллельной твердотельной структуры c учетом рассеяния на границах слоя // ФТП. 2017. Т. 51. Вып. 8. С. 1096-1104.
  14. Соболев В. В. Перенос лучистой энергии в атмосферах звезд и планет. М.: ГИТТЛ, 1956. 392 c.
  15. Керими М. Б. Границы твердотельных структур и рассеяние потоков. Сб. материалов II межд. конф. «Oптические и фотоэлектрические явления в полупроводниковых микро- и наноструктурах». Узбекистан, Фергана. 2011. С. 218-221.
  16. Керими М. Б. Интегральные граничные условия для потоков носителей заряда в тонком плоскопараллельном слое. // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4. № 3. С. 46-57.
  17. Керими М. Б., Сидняев Н. И. Распространение тепла в тонком плоскопараллельном слое //Межународная туркмено-турецкая научно-практическая конференция. Ашхабад. 2013.

Спектрометры оптического диапазона, разрабатываемые в НТЦ УП РАН / Optical band spectrometers developed in STC UI RAS

Балашов А.А. / Balashov, A.A.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / RUS Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН
Вагин В.А. / Vaguine, V.A.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / RUS Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН
Мошкин Б.Е. / Moshkin, B.E.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / RUS Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН
Хорохорин А.И. / Khorokhorin, A.I.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / RUS Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН
Выпуск в базе РИНЦ
Балашов А.А., Вагин В.А., Мошкин Б.Е., Хорохорин А.И. Спектрометры оптического диапазона, разрабатываемые в НТЦ УП РАН // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 4(30). С. 42–47. DOI: 10.25210/jfop-1804-042047
Balashov, A.A., Vaguine, V.A., Moshkin, B.E., Khorokhorin, A.I. Optical band spectrometers developed in STC UI RAS // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 4(30). P. 42–47. DOI: 10.25210/jfop-1804-042047


Аннотация: Описаны несколько оптических приборов, разработанных в НТЦ УП РАН при участии Б.Е.Мошкина. Рассмотрена схема миниатюрного интерферометра и созданного на его основе портативного переносного фурье-спектрометра «ПАК-Б.» Описан экспериментальный образец Многоцелевого фурье-спектрометра «МЦФС», предназначенного для решения широкого круга научных и прикладных задач на борту космических аппаратов и высотных баллонов. Описана система наведения для бортовых оптических систем.
Abstract: Several optical devices, witch has been developed at STC UI RAS in collaboration with B. E. Moshkin, are given. The layout of the miniature spectrometer and the portable FTIR, witch has been developed on the base of the above mentioned, are considered also. The experimental sample of the multi-purpose FTIR-spectrometer, witch is designed to solve wide range of scientific and applied tasks on Board spacecraft and stratospheric balloon, is driven. A guidence for onboard optical system is also presented.
Ключевые слова: интерферометр, система наведения, инфракрасный диапазон спектра, спектральные измерения, космический аппарат, fourier spectrometer, interferometer, guidance system, infrared spectrum, spectral measurements, интерферометр


Литература / References
  1. Балашов А. А., Вагин В. А., Котлов В. И., Мошкин Б. Е., Хитров О. В., Хорохорин А. И. Портативный переносной инфракрасный фурье-спектрометр ПАК-Б // ПТЭ. 2008. № 1. С. 179.
  2. Балашов А. А., Вагин В. А., Мошкин Б. Е., Хитров О. В., Хорохорин А. И. Оптоволоконный Фурье-спектрометр // ПТЭ. 2009. № 6. С. 143.
  3. Мошкин Б. Е., Вагин В. А., Жарков А. В., Максименко С. В., Мацицкий Ю. П., Романовский А. С., Хорохорин А. И., Шилов М. А. Многоцелевой фурье-спектрометр космического базирования (экспериментальный образец) // ПТЭ. 2012. № 6. С. 78-84.
  4. Вагин В. А., Егоров А. В., Жарков А. В., Котлов В. И., Мошкин Б. Е. Двухкоординатный однозеркальный сканер для спектрометров космических аппаратов // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 3. С. 92-96.
  5. Мошкин Б. Е., Григорьев А. В., Шакун А. В., Пацаев Д. В., Жарков А. В., Вагин В. А. Фурье-спектрометр ТИРВИМ для исследования атмосферы Марса // Приборы и техника эксперимента. 2018. № 1. С. 116-122.

Широкополосное измерение комплексной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрической керамики в СВЧ диапазоне / Broadband Measurement of the Complex Permittivity of Ferroelectric Ceramicsin the Microwave Range

Донченко А.В. / Donchenko, A.V.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Земляков В.В. / Zemlyakov, V.V.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Мараховский М.А. / Marahovskiy, M.A.
Институт высоких технологий и пьезотехники Южного федерального университета / RUS Институт высоких технологий и пьезотехники Южного федерального университета
Панич А.Е. / Panich, A.E.
Институт высоких технологий и пьезотехники Южного федерального университета / RUS Институт высоких технологий и пьезотехники Южного федерального университета
Выпуск в базе РИНЦ
Донченко А.В., Земляков В.В., Мараховский М.А., Панич А.Е. Широкополосное измерение комплексной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрической керамики в СВЧ диапазоне // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 4(30). С. 48–55. DOI: 10.25210/jfop-1804-048055
Donchenko, A.V., Zemlyakov, V.V., Marahovskiy, M.A., Panich, A.E. Broadband Measurement of the Complex Permittivity of Ferroelectric Ceramicsin the Microwave Range // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 4(30). P. 48–55. DOI: 10.25210/jfop-1804-048055


Аннотация: Предложен новый подход к измерению комплексной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков в СВЧ диапазоне. В качестве измерительной ячейки использован Н-волновод, что позволило расширить диапазон измерений и повысить чувствительность. Решена электродинамическая задача о волноводе сложного поперечного сечения с кусочно-слоистым диэлектрическим заполнением. Описана установка и представлены результаты измерений комплексной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрической керамики BST с добавкой MgO в диапазоне 7.5÷18 ГГц.
Abstract: The new approach for measuring the complex permittivity of ferroelectrics in the microwave range is proposed. The double ridged waveguide is used as a measuring cell, which allows increasing the sensitivity and frequency range of measurements. The electrodynamic problem is solved for a waveguide with complex cross section and piecewise-layered dielectric filling. The installation and the measurement results of complex permittivity of BST ferroelectric ceramics with the addition of MgO in the range 7.5÷18 GHz are presented.
Ключевые слова: BST, комплексная диэлектрическая проницаемость, Н-волновод, электродинамический анализВведение, ferroelectric ceramics, BST, complex permittivity, ridged waveguide, BST


Литература / References
  1. Nenasheva, E.A., Kanareykin, A.D., Kartenko, N.F., Dedyk, A.I., and Karmanenko, S.F. Ceramics Materials Based on (Ba, Sr)TiO3 Solid Solutions for Tunable Microwave Devices // Journal of Electroceramics. 2004. No. 13. P. 235-238.
  2. Nenasheva, E.A., Kartenko, N.F., Gaidamaka, I.M., Trubitsyna, O.N., Redozubov, S.S., Dedyk, A.I., and Kanareykin, A.D. Low loss microwave ferroelectric ceramics for high power tunable devices // Journal of the European Ceramic Society. 2010. No. 30. P. 395-400
  3. Дедык А. И., Семёнов А. А., Павлова Ю. В., Пахомов О. В., Мыльников И. Л., Богачёв Ю. В. Электропроводность высокоомной керамики на основе BSTO c примесями магния и марганца // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2016. Т. 2. № 1. С. 120-123.
  4. Беляев Б. А., Дрокин Н. А., Лексиков А. А. Исследования материалов на сверхвысоких частотах микрополосковыми датчиками // Изв.ВУЗ. физика. 2006. № 9. С. 45-53.
  5. Донченко А. В., Заргано Г. Ф. П-волновод, как измерительная ячейка устройств определения диэлектрической проницаемости материалов. Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5. С. 40-46.
  6. Donchenko, A.V., Zargano, G.F., and Zemlyakov, V.V. Electrodynamic Analysis of Electromagnetic Fields of Hybrid Waves Propagating in the Single-Ridged Waveguide // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2017. P. 1-11.
  7. Muller D. E. A method for solving algebraic equations using an automatic computer // Mathematical Table and Other Aids to Computation. 1956. Vol. 10. No. 5. P. 208-215.
  8. Матвеенко В. П., Севодин М. А., Севодина Н. В. Приложения метода Мюллера и принципа аргумента к задачам на собственные значения в механике деформируемого твёрдого тела. // Вычислительная механика сплошных сред. 2014. Т. 7. № 3. С. 331-336.
  9. Доля В. К., Мараховский М. А., Панич А. А., Свирская С. Н. Моделирование пьезокомпозита для создания оптимальной конструкции гидроакустического приемника // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4. С. 68-73
  10. Мараховский М. А., Панич А. А. Получение пьезокерамики системы PMN-PT методом искрового плазменного спекания // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. № 6. С. 242-249.

Теория фундаментальных ограничений антенн.Подход разложения поля по сферическим модам. Обзор / Theory of Fundamental Limitations of Antennas. Spherical Modes Expansion Approach

Ицков В.В. / Itskov, V.V.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Уваров Ант.В. / Uvarov, Ant.V.
Московский физико-технический институт (государственный университет) / RUS Московский физико-технический институт (государственный университет)
Уваров Анд.В. / Uvarov, And.V.
ПАО «МегаФон» / RUS ПАО «МегаФон»
Выпуск в базе РИНЦ
Ицков В.В., Уваров Ант.В., Уваров Анд.В. Теория фундаментальных ограничений антенн.Подход разложения поля по сферическим модам. Обзор // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 4(30). С. 56–69. DOI: 10.25210/jfop-1804-056069
Itskov, V.V., Uvarov, Ant.V., Uvarov, And.V. Theory of Fundamental Limitations of Antennas. Spherical Modes Expansion Approach // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 4(30). P. 56–69. DOI: 10.25210/jfop-1804-056069


Аннотация: В статье приведен обзор различных подходов к определению фундаментальных физических ограничений характеристик антенн, таких как добротность, ширина рабочего диапазона частот и коэффициент направленного действия, связанных с физическими размерами. Рассмотрена история развития теории электрически малых антенн, начиная с классических работ Вилера, в которой было введено понятие электрически малых антенн, и Чу, задавшего направление исследования фундаментальных ограничений для многих следующих авторов на десятки лет. В работе проведено сравнение различных подходов к выводу предельных выражений коэффициента усиления, G, добротности, Q и их отношения, G/Q, основанных на предложенном Чу подходе – разложения по сферическим модам. Приведены итоговые точные предельные соотношения, проанализированы допущения и приближения, использованные при выводе, и сформулированы связанные с этим ограничения применимости. В заключении даны текущее состояние проблемы и наиболее перспективные темы для дальнейшего исследования.
Abstract: The article provides an overview of various approaches to determining the fundamental physical limitations of antenna characteristics, such as the quality factor, the width of the working frequency range, and gain related to physical dimensions. The history of the theory of electrically small antennas is considered, starting with the classic works of Willer, in which the concept of electrically small antennas was introduced, and Chu, who stated the direction of the study of the fundamental limitations for many of the following authors for decades. The paper compares various approaches to the derivation of the limitation expressions for the gain, G, quality factor, Q and their ratio, G/Q, based on the proposed by Chu approach – Spherical Modes Expansion (SME). The final exact limitation ratios are given, the assumptions and approximations used in the derivation are analyzed, and the associated limitations of applicability are formulated. In conclusion, the current state of the problem and the most promising topics for further research are given.
Ключевые слова: antenna theory, fundamental limitations, Q-factors, gain, antenna electrical size, antenna minimum quality factor, normal antenna gain, limit of the gain to quality factor ratio, электрически малые антенны, антенная теория, фундаментальные ограничения, добротности, коэффициент усиления, электрический размер антенны, предел добротности антенны, нормальный коэффициент усиления антенны, antenna theory


Литература / References
  1. La Paz, L., Miller, G.A. Optimum Current Distributions on Vertical Antennas // Proc. Of the IRE. 1943. P. 214.
  2. Bouwkamp, C.J., De Bruijn, N.G. The Problem of Optimum Antenna Current Distribution // Philips Research Reports. 1945. Vol. 1. P. 1.
  3. Wheeler, H.A. Fundamental Limitations of Small Antennas // Proc. Of the IRE. 1947. P. 1479
  4. Chu, L.J. Physical Limitations of Omnidirectional Antennas // Journal of Applied Physics. 1948. Vol. 19. P. 1163.
  5. Best, S.R. The Performance Properties of an Electrically Small Folded Spherical Helix Antenna // Antennas and Propagation Society International Symposium. IEEE. 2002. Vol. 4. P. 18-21.
  6. Harrington, R.F. Effect of Antenna Size on Gain, Bandwidth, and Efficiency // J. Res. Nat. Bureau Stand. 1960. P. 1.
  7. Collin, R.E., Rothschild, S. Evaluation of Antenna Q // IEEE Trans. On Antennas and Propagation. 1964. P. 23.
  8. Fante, R.L. Quality Factor of General Ideal Antennas // IEEE Trans. On Antennas and Propagation. 1969. AP-17. P. 151.
  9. Stratton, J.A. Eleclromugnetic Theory // McGraw-Hill. 1941. P. 410-420
  10. Hansen, R.C. Fundamental Limitations in Antennas // Proc. IEEE. 1981. Vol. 69. P. 170-182.
  11. McLean, J.S. A Re-Examination of the Fundamental Limits on the Radiation Q of Electrically Small Antennas // IEEE Trans. On Antennas and Propagation. 1996. AP-44. P. 672.
  12. Geyi, W. Physical Limitations of Antenna // IEEE Trans. On Antennas and Propagation. 2003. Vol. 51. No. 8.
  13. Gustafsson, M. Physical Limitations on Antennas of Arbitrary Shape // Proc. R. Soc. A. 2007. P. 2589.
  14. Gustafsson, M., Cismasu, M., Jonsson B. L.G. Physical Bounds and Optimal Currents on Antennas // IEEE Trans. On Antennas and Propagation. 2012.
  15. Cismasu, M., Gustafsson, M. Antenna Bandwidth Optimization with Single Frequency Simulation // IEEE Trans. On Antennas and Propagation. 2014.
  16. Gustafsson, M., Tayli, D., and Cismasu, M. Physical Bounds of Antennas // Handbook of Antenna Technologies. 2015.
  17. Fante, R.L. Maximum Possible Gain for an Arbitrary Ideal Antenna with Specified Quality Factor // IEEE Trans. On Antennas and Propagation. 1992. Vol. 40. No. 12.
  18. Yaghjian, A.D., Best, S.R. Impedance, Bandwidth, and Q of Antennas, Antennas and Propagation // IEEE Trans. On Antennas and Propagation. 2005. Vol. 53. P. 1298-1324.
  19. Gustafsson, M., Nordebo, S. Bandwidth, Q Factor, and Resonance Models of Antennas // Progress in Electromagnetics Research. 2006. Vol. 62. P. 1-20.