Конструирование временных сигналов с экспоненциально затухающими атомарными функциями / The Construction of Time Signals with Exponentially Damped Atomic Functions

Ерофеенко В. Т. / Erofeenko, V.T.
Учреждение Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт прикладных проблем математики и информатики» / Institution of the Belarusian State University «Research Institute of Applied Problems of Mathematics and Informatics»
Кравченко В. Ф. / Kravchenko, V.F.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS; Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS; Bauman Moscow State Technical University
Выпуск в базе РИНЦ
Ерофеенко В. Т., Кравченко В. Ф. Конструирование временных сигналов с экспоненциально затухающими атомарными функциями // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4(38). С. 30–37. DOI: 10.25210/jfop-2004-030037
Erofeenko, V.T., Kravchenko, V.F. The Construction of Time Signals with Exponentially Damped Atomic Functions // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 4(38). P. 30–37. DOI: 10.25210/jfop-2004-030037


Аннотация: Предложена атомарная функция на основе классической атомарной функции . Получены рекуррентные формулы дифференцирования функции . Вычислена спектральная функция для атомарной функции . Основной результат статьи состоит в построении на основе функции атомарных функций специального вида. Получены временные сигналы, экспоненциально затухающие на временном отрезке с геометрической структурой сигналов, которые используются в технических натурных экспериментах. Для временных экспоненциально затухающих сигналов на основе интегрального преобразования Фурье получены аналитические формулы для действительных и мнимых частей их спектральных функций, представленных через спектральную функцию . По аналогии построены колеблющиеся экспоненциально затухающие временные сигналы с конкретным числом колебаний на временном отрезке сигнала. Доказан ряд теорем, иллюстрирующих свойства и прикладные аспекты построенных атомарных функций. Построенные временные сигналы обезразмерены с введением физически безразмерного времени. Спектральные функции также обезразмерены с введением физически безразмерной частоты. Физически безразмерные сигналы применяются при графическом численном моделировании в случае микросекундной длительности импульсов, используемых в экспериментах.
Abstract: Atomic function based on classical atomic function is introduced. Recurrence formulas for differentiation of function were obtained. Spectral function for atomic function was computed. The main result of the present paper is in construction of atomic functions of a special form based on function. Temporal signals are obtained that exponentially decay over a time interval with a geometric structure of signals that are used in technical field experiments. For temporal exponentially attenuating signals based on the Fourier integral transform, analytical formulas for real and imaginary parts of their spectral functions presented through the spectral function were obtained. Oscillating exponentially decaying time signals with a specific number of oscillations in the signal time interval are constructed by analogy. A number of theorems are proved that illustrate the properties and applied aspects of the constructed atomic functions. The constructed time signals are dimensionless with the introduction of physically dimensionless time. Physically dimensionless signals are used in graphical numerical simulations in the case of microsecond pulse durations used in experiments.
Ключевые слова: экспоненциально затухающие временные сигналы, колеблющиеся экспоненциально затухающие временные сигналы, спектральные функции сигналов, atomic functions, exponentially damped time signal, oscillating exponentially damped time signal, экспоненциально затухающие временные сигналы


Литература / References
  1. Ерофеенко В. Т., Козловская И. С. Аналитическое моделирование в электродинамике. М: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2014. 304 с.
  2. Кравченко В. Ф. Лекции по теории атомарных функций и некоторым их приложениям. М.: Радиотехника, 2003. 512 с. ISBN: 5-93108-019-8
  3. Кравченко В. Ф. Электродинамика сверхпроводящих структур. М.: Физматлит, 2006. 280 с. ISBN: 5-9221-0704-6
  4. Кравченко В. Ф., Рвачёв В. Л. Алгебра логики, атомарные функции и вейвлеты в физических приложениях. М.: Физматлит, 2006. 416 с. ISBN: 5-9221-0752-6
  5. Будунова К. А. Атомарные функции ha(x) в задачах фильтрации. // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 1 (35). С. 12-25. DOI: 10.25210/Jfop-2001-012026
  6. Шапиро Д. Н. Электромагнитное экранирование. Долгопрудный: Изд. Дом «Интеллект», 2010. 120 с.
  7. Лыньков Л. М., Богуш В. А., Глыбин В. П. и др. Гибкие конструкции экранов электромагнитного излучения. Минск: БГУИР, 2000. 284 с.
  8. Ерофеенко В. Т., Бондаренко В. Ф. Взаимодействие экспоненциально затухающих осциллирующих электромагнитных полей с многослойными композитными экранами // Вестник БГУ. Сер. 1. № 1. 2014. C. 62-67.
  9. Бондаренко В. Ф., Ерофеенко В. Т. Экранирование импульсных электромагнитных полей многослойными плоскопараллельными экранами с чередующимися магнитными и немагнитными слоями // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 2. С. 53-66. DOI: 10.25210/Jfop-1702-053066
  10. Ерофеенко В. Т., Бондаренко В. Ф. Экранирование магнитного импульса пленочным многослойным экраном с чередующимися магнитными и немагнитными слоями. // Журнал технической физики. 2017. Т. 87. № 6. С. 831-836. DOI: 10.21883/JTF.2017.06.44503.1903
  11. Ерофеенко В. Т., Громыко Г. Ф., Заяц Г. М. Экранирование импульсных магнитных полей пленочным цилиндрическим экраном с нелинейной магнитной проницаемостью // Современные средства связи: Материалы XXI Международной научно-технической конференции, 20-21 октября 2016 г., Минск Республика Беларусь. — Минск: Белорусская государственная академия связи. 2016. С. 150-151.
  12. Ерофеенко В. Т., Бондаренко, В. Ф. Искажение узкополосных электромагнитных сигналов при прохождении через биизотропный экран // Электродинамика ИНФО. 2013. № 6. С. 176-180.
  13. Ерофеенко В. Т., Кравченко В. Ф., Юрин А. В. Численное исследование распространения в пространстве радиоимпульса электрического диполя // Физические основы приборостроения. 2014.Т. 3. № 2. С. 74-80.
  14. Грабчиков С. С., Труханов А. В., Солобай А. А., Ерофеенко В. Т., Василенков Н. А. Эффективность магнитостатического экранирования цилиндрическими оболочками // Известия НАН Беларуси. Сер. физ.-тех. наук. 2015. № 4. С. 101-114.
  15. Grabchikov, S. S., Trukhanov, A. V., Trukhanov, S. V., Kazakevich, I. S., Solobay, A. A., Erofeenko, V. T., Vasilenkov, N. А., Volkova, O. S., and Shakin, A. Effectiveness of the Magnetostatic Shielding by the Cylindrical Shells // J. Of Magnetismand Magnetic Materials. 2016. No. 398. P. 49-53. DOI: 10.1016/j.Jmmm.2015.08.122

Алгоритм приема широкополосных сигналов при распространении по трансионосферным линиям / The Algorithm for Reception of Broadband Signals Propagated Through Transionosphere Channels

Батанов В. В. / Batanov, V.V.
Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / Fryazinsky branch of the Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences
Назаров Л. Е. / Nazarov, L.E.
Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / Fryazinsky branch of the Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences
Выпуск в базе РИНЦ
Батанов В. В., Назаров Л. Е. Алгоритм приема широкополосных сигналов при распространении по трансионосферным линиям // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4(38). С. 24–29. DOI: 10.25210/jfop-2004-024029
Batanov, V.V., Nazarov, L.E. The Algorithm for Reception of Broadband Signals Propagated Through Transionosphere Channels // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 4(38). P. 24–29. DOI: 10.25210/jfop-2004-024029


Аннотация: Приведены методы описания искажений цифровых сигналов при их распространении по трансионосферным линиям передачи, основанные на методах линейной фильтрации. Приведено описание алгоритма компенсации данных искажений на основе использования пилот-сигнала и формирования обратного линейного фильтра. Путем компьютерного моделирования этого алгоритма показана возможность практически полной компенсации рассматриваемых искажений широкополосных сигналов.
Abstract: Methods for describing distortions of digital signals due to influence of transionosphere lines based on linear filtering methods are presented. The description of the algorithm for compensation of these distortions based on the use of a pilot-signal and the formation of an inverse linear filter is given. By means of computer simulation of this algorithm, the possibility of almost complete compensation of the considered distortions of wideband signals of systems is shown.
Ключевые слова: сигналы, искажения сигналов, компенсация искажений, вероятность ошибочного приема, ionosphere channels, broadband signals, signal distortions, algorithm, сигналы


Литература / References
  1. Спутниковая связь и вещание: справочник. Под ред. Кантора Л. Я. М.: Радио и связь, 1997. 528 с.
  2. Колосов М. А., Арманд Н. А., Яковлев О. И. Распространение радиоволн при космической связи. М.: Связь, 1969. 156 с.
  3. Арманд Н. А. Распространение широкополосных сигналов в дисперсионных средах. // Радиотехника и электроника. 2003. Т. 48. № 9. С. 1045-1057.
  4. Яковлев О. И., Якубов В. П., Урядов В. П., Павельев А. Г. Распространение радиоволн. М.: ЛЕНАНД, 2009. 496 с.
  5. Назаров Л. Е., Батанов В. В. Вероятностные характеристики обнаружения радиоимпульсов при распространении по ионосферным линиям спутниковых линий связи. // Радиотехника и электроника. 2017. Т. 62. № 9. С. 1-9. DOI: 10.7868/S0033849417090169
  6. Назаров Л. Е., Батанов В. В. Анализ искажений радиоимпульсов при распространении по ионосферным линиям передачи спутниковых систем связи. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2016. Т. 21. № 5. С. 37-45.
  7. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Пер. с англ. М.: Издательский дом “Вильямс”, 2003. 1104 c.
  8. Гинзбург В. Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Наука, 1967. 688 с.
  9. Ionospheric Propagation Data and Prediction Methods Required for the Design of Satellite Services and Systems. Recommendation ITU-R P. 531-11 (01/2012).

Вероятностные характеристики приема сигналов с замиранием при распространении по спутниковым ионосферным радиолиниям / The Error-Performances of Fading Signals Propagated Through the Ionospheric Satellite Channels

Назаров Л. Е. / Nazarov, L.E.
Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / Fryazinsky branch of the Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences
Смирнов В. М. / Smirnov, V.M.
Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / Fryazinsky branch of the Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences
Выпуск в базе РИНЦ
Назаров Л. Е., Смирнов В. М. Вероятностные характеристики приема сигналов с замиранием при распространении по спутниковым ионосферным радиолиниям // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4(38). С. 18–23. DOI: 10.25210/jfop-2004-018023
Nazarov, L.E., Smirnov, V.M. The Error-Performances of Fading Signals Propagated Through the Ionospheric Satellite Channels // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 4(38). P. 18–23. DOI: 10.25210/jfop-2004-018023


Аннотация: Рассмотрены статистические модели узкополосных спутниковых ионосферных радиолиний, определяющих возникновение помех мультипликативного характера (замирания сигналов) за счет случайных временных и пространственных флуктуаций электронной плотности ионосферных неоднородностей. Разработана методика оценивания вероятности ошибочного приема цифровых сигналов с фазовой манипуляцией при приеме с использованием моделей замираний сигналов. Произведены численные оценки энергетических потерь по отношению к распространению в свободном пространстве с использованием приведенной методики.
Abstract: The focus of this paper is directed towards the development and investigation of the satellite ionospheric channels that determined multiplicative noise (signal fading). Ionospheric signal fading (signal scintillations) is the rapid modification of radio waves caused by small time-scale structures and space-scale in the Earth’s ionosphere. The technique of error-performance evaluation for those channels with fading was developed for digital signals with phase-shift keying. The quantitative estimates of signal/noise degradation due to ionosphere influence are implemented with help of developed the technique of error-performance evaluation.
Ключевые слова: сигналы, замирания сигналов, распределение Релея-Райса, вероятность ошибочного приема, ionosphere, signal, signal fading, Rayleigh-Rice distribution, сигналы


Литература / References
  1. Спутниковая связь и вещание: справочник. Под ред. Кантора Л. Я. М.: Радио и связь, 1997. 528 с.
  2. Назаров Л. Е., Антонов Д. В., Батанов В. В., Зудилин А. С., Смирнов В. М. Модели сцинтилляции сигналов при распространении по ионосферным спутниковым радиолиниям // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2019. Т. 11. № 1. С. 57-64. DOI: 10.17725/Rensit.2019.11.057
  3. Crane, R. K. Ionospheric Scintillation // Proceeding of IEEE. 1977. Vol. 2. P. 180-199. DOI: 10.1109/PROC.1977.10456
  4. Rino, C. L. The Theory of Scintillation with Applications in Remote Sensing. John Wiley & Sons, 2011. 244 p. ISBN: 978-0-470-64477-5
  5. Арманд Н. А. Распространение широкополосных сигналов в дисперсионных средах // Радиотехника и электроника. 2003. Т. 48. № 9. С. 1045-1057.
  6. Назаров Л. Е., Батанов В. В. Анализ искажений радиоимпульсов при распространении по ионосферным линиям передачи спутниковых систем связи // Электромагнитные волны и электронные системы. 2016. Т. 21. № 5. С. 37-45.
  7. Колосов М. А., Арманд Н. А., Яковлев О. И. Распространение радиоволн при космической связи. М.: Связь, 1969. 156 с.
  8. Ionospheric Propagation Data and Prediction Methods Required for the Design of Satellite Services and Systems. Recommendation ITU-R P. 531-11 (01/2012).
  9. Яковлев О. И., Якубов В. П., Урядов В. П., Павельев А. Г. Распространение радиоволн. М.: ЛЕНАНД, 2009. 496 с.
  10. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Пер. с англ. М.: Издательский дом “Вильямс”, 2003. 1104 c.

Нелинейная поверхностная проводимость графена: формулы и экспериментальные данные / Nonlinear Surface Conductivity of Graphene: Formulas and Experimental Data

Черепанов В. В. / Cherepanov, V. V.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Черепанов В. В. Нелинейная поверхностная проводимость графена: формулы и экспериментальные данные // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4(38). С. 2–17. DOI: 10.25210/jfop-2004-002017
Cherepanov, V. V. Nonlinear Surface Conductivity of Graphene: Formulas and Experimental Data // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 4(38). P. 2–17. DOI: 10.25210/jfop-2004-002017


Аннотация: Нелинейное поведение графена находит широкое применение при моделировании устройств, использующих процессы генерации третьей гармоники и четырехволнового смешения. Для их описания часто используют нелинейную поверхностную проводимость третьего порядка. Статья представляет собой обзор наиболее важных формул, для ее вычисления. Показано, что в реальных системах необходим учет эффектов влияния химического потенциала графена, процессов рассеяния и конечной температуры. Обозначены области применимости полных и приближенных выражений, которые показывают хорошее соответствие с имеющимися экспериментальными данными.
Abstract: The nonlinear behavior of graphene is widely used in modeling devices that use third-harmonic generation and four-wave mixing processes. Third-order nonlinear surface conductivity is often used to describe them. This article provides an overview of the most important formulas for conductivity calculating. It is shown, that in real systems the effects of the graphene chemical potential, scattering processes and finite temperature must be taken into account. The areas of applicability of complete and approximate expressions were identified, which showed a good agreement with the experimental data available.
Ключевые слова: нелинейная проводимость, третья гармоника, ТГц, оптика, резонанс, graphene, nonlinear condu…, third harmonic, THz, optics, нелинейная проводимость


Литература / References
  1. Xia, F., Yan, H., and Avouris, P. The Interaction of Light and Graphene: Basics, Devices, and Applications // Proc. IEEE. 2013. Vol. 101. No. 7. P. 1717-1731. DOI: 10.1109/JPROC.2013.2250892
  2. Mikhailov, S.A. Non-Linear Electromagnetic Response of Graphene // EPL. 2007. Vol. 79. No. 2. P. 27002. DOI: 10.1209/0295-5075/79/27002
  3. Mikhailov, S.A., Ziegler, K. Nonlinear Electromagnetic Response of Graphene: Frequency Multiplication and the Self-Consistent-Field Effects // Journal of Physics: Condensed Matter. 2008. Vol. 20. No. 38. P. 256 — 259. DOI: 10.1088/0953-8984/20/38/384204
  4. Dragoman, M., Neculoiu, D., Deligeorgis, G. et al. Millimeter-Wave Generation Via Frequency Multiplication in Graphene // Applied Physics Letters. 2010. Vol. 97. No. 9. P. 093101-3. DOI: 10.1063/1.3483872
  5. Hendry, E., Hale, P.J., Moger, J. et al. Coherent Nonlinear Optical Response of Graphene // Physical Review Letters. 2010. Vol. 105. No. 9. P. 097401. DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.097401
  6. Hafez, H.A., Turchinovich, D., Bonn, M. et al. Terahertz Nonlinear Optics of Graphene: From Saturable Absorption to High-Harmonics Generation // Adv. Opt. Materials. 2019. Vol. 7. No. 19. P. 1900771. DOI: 10.1002/Adom.201900771
  7. Wu, R., Zhang, Y., Yan, S. et al. Purely Coherent Nonlinear Optical Response in Solution Dispersions of Graphene Sheets // Nano Letters. 2011. Vol. 11. No. 12. P. 5159-5164. DOI: 10.1021/nl2023405
  8. Zhang, H., Virally, S., Bao, Q. et al. Z-Scan Measurement of the Nonlinear Refractive Index of Graphene // Optics Letters. 2012. Vol. 37. No. 11. P. 1856-1858. DOI: 10.1364/OL.37.001856
  9. Kumar, N., Kumar, J., Gerstenkorn, C. et al. Third Harmonic Generation in Graphene and Few-Layer Graphite Films // Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics. 2013. Vol. 87. No. 12. P. 121406. DOI: 10.1103/PhysRevB.87.121406.
  10. Hong, S.-Y., Dadap, J.I., Osgood, Jr. et al. Optical Third-Harmonic Generation in Graphene // Physical Review X. 2013. Vol. 3. No. 2. P. 021014. DOI: 10.1103/PhysRevX.3.021014.
  11. Soavi, G., Wang, G., Purdie, D.G. et al. Broadband, Electrically Tunable Third Harmonic Generation in Graphene // Nature Nanotechnology. 2018. Vol. 13. No. 7. P. 583-588. DOI: 10.1038/s41565-018-0145-8
  12. Dremetsika, E., Kockaert, P. Enhanced Optical Kerr Effect Method for a Detailed Characterization of the Third Order Nonlinearity of 2D Materials Applied to Graphene // Phys. Rev. B. 2017. Vol. 96. No. 23. P. 235422. DOI: 10.1103/PhysRevB.96.235422.
  13. Dremetsika, E., Dlubak, B., Gorza, S.-P. et al. Measuring the Nonlinear Refractive Index of Graphene Using the Optical Kerr Effect Method // Opt. Lett. 2016. Vol. 41. No. 14. P. 3281-3284. DOI: 10.1364/OL.41.003281.
  14. Kundys, D., Marshall, O.P., Rodriguez, F., et al. Nonlinear Light Mixing by Graphene Plasmons // Nano Letters. 2018. Vol. 18. No. 1. P. 282-287. DOI: 10.1021/Acs.Nanolett.7b04114.
  15. Gu, T., Petrone, N., McMillan, J. F. et al. Regenerative Oscillation and Four-Wave Mixing in Graphene Optoelectronics // CLEO: Science and Innovations 2012. San Jose. California. United States. 6-11 May 2012. DOI: 10.1038/Nphoton.2012.147.
  16. Hafez, H. A., Kovalev, S., Deinert, J.-C. et al. THz Nonlinear Response of Landau — Quantized Graphene // CLEO: APlications and Technology 2018. San Jose. California. United States. 13-18 May 2018. ISBN: 978-1-943580-42-2.
  17. König-Otto, J. C., Wang, Y., Belyanin, A. et al. THz Nonlinear Response of Landau-Quantized Graphene // CLEO: QELS_Fundamental Science 2017. San Jose. California. United States. 14-19 May 2017. ISBN: 978-1-943580-27-9
  18. Alexander, K., Savostianova, N. A., Mikhailov, S. A. et al. Electrically Tunable Optical Nonlinearities in Graphene-Covered SiN Waveguides Characterized by Four-Wave Mixing // ACS Photonics. 2017. Vol. 4. No. 12. P. 3039-3044. DOI: 10.1021/Acsphotonics.7b00559
  19. Dean, J. J., Van Driel, H. M. Second Harmonic Generation From Graphene and Graphitic Films // Applied Physics Letters. 2009. Vol. 95. No. 26. P. 261910-3. DOI: 10.1063/1.3275740.
  20. Dean, J. J., Van Driel, H. M. Graphene and Few-Layer Graphite Probed by Second-Harmonic Generation: Theory and Experiment // Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics. 2010. Vol. 82. No. 12. P. 125411. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.125411
  21. Glazov, M. M., Ganichev, S. D. High Frequency Electric Field Induced Nonlinear Effects in Graphene // Physics Reports. 2014. Vol. 535. No. 15 P. 101-138. DOI: 10.1016/j.Physrep.2013.10.003
  22. Lin, I-T., Fan, C., and Liu, J.-M. Propagating and Localized Graphene Surface Plasmon Polaritons on a Grating Structure // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2017. Vol. 23. No. 1. P. 4600704. DOI: 10.1109/JSTQE.2016.2596262
  23. Luo, X., Qiu, T., Ni, Z., and Lu, W. Plasmons in Graphene: Recent Progress and Applications // Materials Science and Engineering: R Reports. 2013. Vol. 74. No. 11. P. 351-376. DOI: 10.1016/j.Mser.2013.09.001
  24. Jadidi, M. M., Murphy, T. E., Mittendorff, M. et al. Nonlinear Terahertz Absorption of Graphene Plasmons // Nano Letters. 2016. Vol. 16. No. 4. P. 2734-2738. DOI: 10.1021/Acs.Nanolett.6b00405
  25. Lin, X., Chen, H., Xu, Y. et al. Unidirectional Surface Plasmons in Nonreciprocal Graphene // New Journal of Physics. 2013. Vol. 15. P. 113003. DOI: 10.1088/1367-2630/15/11/113003
  26. Linder, J., Halterman, K. Graphene-Based Extremely Wide-Angle Tunable Metamaterial Absorber // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. P. 31225. DOI: 10.1038/Srep31225
  27. Ooi, K.J.A., Leong, P.C., Ang, L.K., Tan, D.T.H. All-Optical Control on a Graphene-on-Silicon Waveguide Modulator // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. No. 1. P. 12748. DOI: 10.1038/s41598-017-13213-6
  28. Zhong, S., Lu, Y., Li, C. et al. Tunable Plasmon Lensing in Graphene-Based Structure Exhibiting Negative Refraction // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. P. 41788. DOI: 10.1038/Srep41788
  29. Ooi, K.J.A., Chu, H.S., Bai, P., Ang, L.K. Mid-Infrared Active Graphene Nanoribbon Plasmonic Waveguide Devices // Journal of the Optical Society of America B: Optical Physics. 2013. Vol. 30. No. 12. P. 3111-3116. DOI: 10.1364/JOSAB.30.003111
  30. Low, T., Avouris, P. Graphene Plasmonics for Terahertz to Mid-Infrared Applications // ACS Nano. 2014. Vol. 8. No. 2. P. 1086-1101. DOI: 10.1021/nn406627u.
  31. Mikhailov, S. Nonlinear Electrodynamic Properties of Graphene and Other Two-Dimensional Materials // Sensors & Transducers. 2018. Vol. 225. No. 9. P. 25-35
  32. Guo, T., Jin, B., and Argyropoulos, C. Hybrid Graphene-Plasmonic Gratings to Achieve Enhanced Nonlinear Effects at Terahertz Frequencies // Phys. Rev. AP. 2019. Vol. 11. No. 2. P. 024050. DOI: 10.1103/PhysRevApplied.11.024050
  33. Jin, B., Guo, T., and Argyropoulos, C. Enhanced Third Harmonic Generation with Graphene Metasurfaces // Journal of Optics. 2017. Vol. 19. No. 9. P. 094005. DOI: 10.1088/2040-8986/aa8280
  34. B. Jin and C. Argyropoulos. Nonlinear Graphene Metasurfaces with Advanced Electromagnetic Functionalities // Proceedings of SPIE — the International Society for Optical Engineering 16, Design, Materials Fabrication, Characterization, and APlications. 2018. P. 107221R. DOI: 10.1117/12.2319878
  35. Linder, J., Halterman, K. Dynamical Tuning Between Nearly Perfect Reflection, Absorption, and Transmission of Light Via Graphene/Dielectric Structures // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. P. 38141. DOI: 10.1038/Srep38141.
  36. Boyd, R.W. Nonlinear Optics // San Diego. CA: Academic Press. 2008.
  37. Воронин В. Г., Наний О. Е. Основы нелинейной волоконной оптики: учебное пособие. М.: Университетская книга, 2011. 128 c. ISBN: 978-5-91304-212-5
  38. Cheng, J. L., Vermeulen, N., and Sipe, J. E. Third Order Optical Nonlinearity of Graphene // New J. Phys. 2014. Vol. 16. P. 053014. DOI: 10.1088/1367-2630/16/5/053014
  39. Mikhailov, S. A. Quantum Theory of the Third-Harmonic Generation in Graphene // Physical Review B. 2014. Vol. 90. No. 24. P. 241301. DOI: 10.1103/PhysRevB.90.241301
  40. Cheng, J. L., Vermeulen, N., Sipe, J. E. Third Order Nonlinearity of Graphene: Effects of Phenomenological Relaxation and Finite Temperature // Phys. Rev. B. 2015 Vol. 91. No. 23 P. 235320. DOI: 10.1103/PhysRevB.91.235320
  41. Pitilakis, A., Chatzidimitriou, D., Kriezis, E. E. Theoretical and Numerical Modeling of Linear and Nonlinear Propagation in Graphene Waveguides // Opt Quant Electron. 2016. Vol. 48. P. 243. DOI: 10.1007/s11082-016-0510-5
  42. Shareef, S., Ang, Y.S., Zhang, C. Room-Temperature Strong Terahertz Photon Mixing in Graphene // J. Opt. Soc. Am. B: Opt. Phys. 2012. Vol. 29. No. 3. P. 274. DOI: 10.1364/JOSAB.29.000274
  43. Ghayoor, R., Keshavarz, A. Transmission Properties of the Periodic Structures Based on Graphene Nonlinear Optical Conductivity in a Terahertz Field // International Journal of Optics and Photonics. 2019. Vol. 13. No. 1. P. 35 — 42. DOI: 10.29252/Ijop.13.1.35.
  44. Smirnova, D. A., Shadrivov, I. V., Kivshar, Y. S., and Smirnov, A. I. Dissipative Plasmon-Solitons in Multilayer Graphene // Laser &Photonics Reviews. 2014. Vol. 8. No. 2. P. 291 — 296. DOI: 10.1002/Lpor.201300173
  45. Gorbach, A.V. Nonlinear Graphene Plasmonics: Amplitude Equation // Phys. Rev. A. 2013. Vol. 87. No. 1. P. 013830. DOI: 10.1103/PhysRevA.87.013830
  46. Chatzidimitriou, D., Pitilakis, A., and Kriezis, E. E. Rigorous Calculation of Nonlinear Parameters in Graphene-Comprising Waveguides // J. AP. Phys. 2015. Vol. 118. No. 2. P. 023105. DOI: 10.1063/1.4926501
  47. Hanson, G. W. Dyadic Green’s Functions and Guided Surface Waves for a Surface Conductivity Model of Graphene // Journal of Applied Physics. 2008. Vol. 103. P. 064302. DOI: 10.1063/1.2891452
  48. Mikhailov, S. A. Quantum Theory of the Third-Order Nonlinear Electrodynamic Effects of Graphene // Physical Review B. 2016. Vol. 93. No. 8. P. 085403. DOI: 10.1103/PhysRevB.93.085403
  49. Savostianova, N. A., Mikhailov, S. A. Third Harmonic Generation From Graphene Lying on Different Substrates: Optical-Phonon Resonances and Interference Effects // Optics Express. 2017. Vol. 25. No. 4. P. 3268-3285. DOI: 10.1364/OE.25.003268
  50. Savostianova, N. A., Mikhailov, S. A. Giant Enhancement of the Third Harmonic in Graphene Integrated in a Layered Structure // Applied Physics Letters. 2015. Vol. 107. No. 18. P. 181104. DOI: 10.1063/1.4935041
  51. Xenogiannopoulou, E., Aloukos, P., Couris, S. et al. Third-Order Nonlinear Optical Properties of Thin Sputtered Gold Films // Optics Communications. 2007. Vol. 275. No. 1. P. 217-222. DOI: 10.1016/j.Optcom.2007.02.059
  52. Marini, A., Conforti, M., Della Valle, G. et al. Ultrafast Nonlinear Dynamics of Surface Plasmon Polaritons in Gold Nanowires Due to the Intrinsic Nonlinearity of Metals // New J. Phys. 2013. Vol. 15. No. 1. P. 013033. DOI: 10.1088/1367-2630/15/1/013033
  53. Hafez, H. A., Kovalev, S., Deinert, J.-C. et al. Room-Temperature THz High Harmonics Generation in Graphene // CLEO: QELS_Fundamental Science 2018. San Jose. California. United States. 13-18 May 2018. DOI: 10.1364/CLEO_AT.2018.JTh5A.3

Современная фурье-спектроскопия и быстрый нейроподобный метод снижения размерности спектральных данных / Modern Fourier Transform Spectroscopy and Fast Neural-Like Method for Dimensionality Reduction of Spectral Data

Вагин В.А. / Vaguine, V.A.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS
Краснов А.Е. / Krasnov, A.E.
Российский государственный социальный университет / Russian State Social University
Выпуск в базе РИНЦ
Вагин В.А., Краснов А.Е. Современная фурье-спектроскопия и быстрый нейроподобный метод снижения размерности спектральных данных // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 86–91. DOI: 10.25210/jfop-2003-086091
Vaguine, V.A., Krasnov, A.E. Modern Fourier Transform Spectroscopy and Fast Neural-Like Method for Dimensionality Reduction of Spectral Data // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 86–91. DOI: 10.25210/jfop-2003-086091


Аннотация: На примере ряда промышленных применений показана важность снижения размерности спектральных данных, формируемых современными фурье-спектрометрами. Рассмотрен метод нейроподобного снижения размерности ИК спектров для их визуального представления в 3D пространстве. Метод основан на мультиплексировании компонент оптических спектров на три канала, их фильтрации и пространственного накопления в каждом канале.
Abstract: On the example of a number of industrial applications, the importance of reducing the dimensionality of spectral data generated by modern Fourier spectrometers is shown. A method of neural-like reduction of the dimension of IR spectra for their visual representation in 3D space is considered. The method is based on multiplexing the components of optical spectra into three channels, filtering them, and spatial accumulation in each channel.
Ключевые слова: нейроподобное снижение размерности, визуальное 3D представление ИК спектров, Fourier transform spectroscopy, neural-like dimensionality reduction, нейроподобное снижение размерности


Литература / References
  1. Краснов А. Е., Красников С. А., Анискин Д. Ю., Вагин В. А. Способ идентификации и контроля качества многокомпонентных соединений. Патент RU2 334 971 C2, 2008.
  2. Красников С. А. Методология построения систем контроля качества жидких сред по спектральным характеристикам. Автореферат докт. дис. — Владимир: ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых (ВлГУ)». 2012.
  3. Красников С. А. и др. Информационная технология экспресс-идентификации и контроля качества горюче-смазочных материалов // Естественные и технические науки. 2016. №. 1. С. 67-71.
  4. Капралова Г. А., Федотов В. Г., Чайкин А. М. Докл. РАН. 2004. Т. 397. С. 490.
  5. Балашов А. А., Вагин В. А., Висковатых А. В. и др. ПТЭ № 2. 2003. С. 87.
  6. Балашов А. А. и др. Многоканальный динамический ИК-фурье-спектрометр // Журнал прикладной спектроскопии. 2017. Т. 84. №. 4. С. 643-647.
  7. Вагин В. А., Хорохорин А. И. Система управления, регистрации и обработки спектральной информации многозондового ИК Фурье-спектрометра // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. №. 3. С. 8-15. DOI: 10.25210/Jfop-1803-008015.
  8. Krasnov, A.E., Vagin, V.A., Nicol’Skii, D.N. Fast Methods for Reducing Dimensionality of Spectral Data for Their Visualization // Journal of Applied Spectroscopy. Vol. 86. Iss. 2. 2019. P. 369-369. DOI: 10.1007/s10812-019-00827-z
  9. Krasnov, A.E., Kalachev, A.A., Nadezhdin, E.N., Nikolskii, D.N. The Model of the Cybernetic Network and its Realization on the Cluster of Universal and Graphic Processors // Proceedings of the Scientific-Practical Conference “Research and Development — 2016”. 2016. P. 117-128. DOI: 10.1007/978-3-319-62870-7_13

Исследование полос непрозрачности в фотонном кристалле, составленном из металлических либо диэлектрических цилиндров конечной длины / Investigation of Bandgaps in a Photonic Crystal Composed of Metal or Dielectric Cylinders of Finite Length

Донец И.В. / Donets, I.V.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Лерер А.М. / Lerer, A.M.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Цветковская С.М. / Tsvetkovskaya, S.M.
Донской Государственный Технический Университет / Don State Technical University
Выпуск в базе РИНЦ
Донец И.В., Лерер А.М., Цветковская С.М. Исследование полос непрозрачности в фотонном кристалле, составленном из металлических либо диэлектрических цилиндров конечной длины // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 78–85. DOI: 10.25210/jfop-2003-078085
Donets, I.V., Lerer, A.M., Tsvetkovskaya, S.M. Investigation of Bandgaps in a Photonic Crystal Composed of Metal or Dielectric Cylinders of Finite Length // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 78–85. DOI: 10.25210/jfop-2003-078085


Аннотация: Развит строгий метод электродинамического анализа собственных волн фотонных кристаллов (ФК) составленных из периодических цилиндров. Цилиндры либо полые металлические, либо сплошные диэлектрические. Результаты верифицированы сравнением с результатами пакета на основе метода конечных элементов. Рассчитаны дисперсионные характеристики ФК в районе полосы непрозрачности в зависимости от направления распространения волны. Анализировались ФК трех типов — составленных из металлических цилиндров, диэлектрических цилиндров и воздушных цилиндрических отверстий в диэлектрике. Развитое программное обеспечение требует на 1-2 порядка меньше времени счета чем известные пакеты электродинамического моделирования.
Abstract: A strict method of electrodynamic analysis of the eigenwaves of photonic crystals (PC) composed of periodic cylinders has been developed. Cylinders are either hollow metal or solid dielectric. The results are verified by comparison with the results of the package based on the finite element method. The dispersion characteristics of the FC in the area of bandgap are calculated depending on the direction of wave propagation. Three types of FC were analyzed: made up of metal cylinders, dielectric cylinders, and air cylindrical holes in the dielectric. The developed software requires 1-2 orders of magnitude less time than the known packages of electrodynamic modeling.
Ключевые слова: электродинамический анализ, полоса непрозрачности, периодические цилиндры, photonic crystal, electrodynamic analysis, bandgap, электродинамический анализ


Литература / References
  1. De Sabata, A. et al. EBG Modification in a Parallel Plate 2D Periodic Structure by Metal Inclusions // 2014 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA). IEEE, 2014. P. 822-825. DOI: 10.1109/ICEAA.2014.6903971.
  2. Mondal, S.K., Stadler, B.J.H. Novel Designs for Integrating YIG/Air Photonic Crystal Slab Polarizers with Waveguide Faraday Rotators // IEEE Photonics Technology Letters. 2004. Vol. 17. No. 1. P. 127-129 DOI: 10.1109/LPT.2004.838156.
  3. Niemi, T., Frandsen, L.H., Hede, K.K., Harpoth, A., Borel, P.I., and Kristensen, M. Wavelength-Division Demultiplexing Using Photonic Crystal Waveguides. // IEEE Photonics Technology Letters. Vol. 18. No. 1. 2006. P. 226-228.
  4. Chu, T. et al. Tunable Optical Notch Filter Realized by Shifting the Photonic Bandgap in a Silicon Photonic Crystal Line-Defect Waveguide // IEEE Photonics Technology Letters. 2006. Vol. 18. No. 24. P. 2614-2616. DOI: 10.1109/LPT.2006.887366.
  5. Han, T. Y., Lee, H. S., and Lee, E. H. Design of Compact Silicon Optical Modulator Using Photonic Crystal MZI Structure // 2008 5th IEEE International Conference on Group IV Photonics. IEEE, 2008. P. 308-310. DOI: 10.1109/GROUP4.2008.4638182.
  6. Ma, P. et al. Compact Inline Resonant Photonic Crystal Fabry-Pérot Cavities for TM-Polarized Light // IEEE Photonics Technology Letters. 2010. Vol. 23. No. 4. P. 224-226. DOI: 10.1109/LPT.2010.2096535.
  7. Ek, S. et al. Enhanced Gain in Photonic Crystal Amplifiers // 2012, 14th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON). IEEE, 2012. P. 1-4. DOI: 10.1109/ICTON.2012.6253790.
  8. Tee, D.C. et al. Structure Tuned, High Transmission 180° Waveguide Bend in 2-D Planar Photonic Crystal // IEEE Photonics Technology Letters. 2013. Vol. 25. No. 15. P. 1443-1446. DOI: 10.1109/LPT.2013.2266893.
  9. Nozaki, K. et al. First Demonstration of 4-Bit, 40-Gb/s Optical RAM Chip Using Integrated Photonic Crystal Nanocavities // 2012 International Conference on Photonics in Switching (PS). IEEE. 2012. P. 1-3. ISBN: 978-2-9123-2861-8.
  10. Shen, G. et al. A Tnnable Electro-Optic Microwave Photonic Filter Based on Photonic Crystal for 60GHz Radio Over Fiber System // 2013, 12th International Conference on Optical Communications and Networks (ICOCN). IEEE. 2013. P. 1-4. DOI: 10.1109/ICOCN.2013.6617223.
  11. Li, S. et al. A Tunable Terahertz Photonic Crystal Narrow-Band Filter //IEEE Photonics Technology Letters. 2015. Vol. 27. No. 7. P. 752-754. DOI: 10.1109/LPT.2015.2391127.
  12. Kuzma, A., Uherek, F., and Škriniarová, J. Photonic Crystal Based Add/Drop Filters for Sensing // 2016 Photonics North (PN). IEEE. 2016. P. 1-1. DOI: 10.1109/PN.2016.7537913.
  13. Kumar, R. A., Srinivas, T., and Yadunath, T. R. Design and Simulation of Effective 90 Bend Waveguide Based on Hexagonal Lattice Photonic Crystal // 2018 IEEE Distributed Computing, VLSI, Electrical Circuits and Robotics (DISCOVER). IEEE, 2018. P. 24-27. DOI: 10.1109/DISCOVER.2018.8674106.
  14. Ceccuzzi, S. et al. Effect of Source Position on Directive Radiation in EBG Structures with Epsilon-Near-Zero Behavior // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2019. Vol. 18. No. 6. P. 1253-1257. DOI: 10.1109/LAWP. 2019.2913997.
  15. Du, P., Cheng, Z. Enhancing Light Extraction Efficiency of Vertical Emission of AlGaN Nanowire Light Emitting Diodes with Photonic Crystal // IEEE Photonics Journal. 2019. Vol. 11. No. 3. P. 1-9. DOI: 10.1109/JPHOT.2019.2920517.
  16. Morita, Y., Tsuji, Y., and Hirayama, K. Proposal for a Compact Resonant-Coupling-Type Polarization Splitter Based on Photonic Crystal Waveguide with Absolute Photonic Bandgap // IEEE Photonics Technology Letters. 2008. Vol. 20. No. 2. P. 93-95. DOI: 10.1109/LPT.2007.912558.
  17. Chiu, W.Y. et al. Directional Coupler Formed by Photonic Crystal InAlGaas Nanorods // Journal of Lightwave Technology. 2008. Vol. 26. No. 5. P. 488-491.
  18. Lai, C.F. et al. Hole Shape Effect of Photonic Crystals on the Guided Resonance Modes in GaN-Based Ultra-Thin Film-Transferred Light-Emitting Diodes // Conference on Lasers and Electro-Optics. Optical Society of America. 2010. P. JTuD30.
  19. Yuan, G. et al. Two-Dimensional Square Lattice Elliptical Dielectric Rods Photonic Crystal Bandgap Characteristics. 2010. DOI: 10.1049/cp.2010.1235.
  20. Tsuji, Y., Morita, Y., and Hirayama, K. Photonic Crystal Waveguide Based on 2-D Photonic Crystal with Absolute Photonic Band Gap //IEEE Photonics Technology Letters. 2006. Vol. 18. No. 22. P. 2410-2412. DOI: 10.1109/LPT.2006.885295.
  21. Benachour, Yassine. Nonlinear Optics of Photonic Crystals. // 2020 Advances in Science and Engineering Technology International Conferences (ASET). 4 Feb. — 9 April 2020. Dubai. United Arab Emirates.
  22. 3D Electromagnetic Field Simulator for RF and Wireless Design: https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-hfss

Имитационная модель акустических шумов процесса дыхания и технологии выделения сигнатур патологий легких / Simulation Model of Acoustic Noises of the Respiratory Process and Technologies of Isolation of Signatures of Lung Pathologies

Кравченко В.Ф. / Kravchenko, V.F.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS; Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS; Bauman Moscow State Technical University
Луценко В.И. / Lutsenko, V.I.
Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины / Usikov Institute of Radiophysics and Electronics of the National Academy of Sciences of Ukraine
Луценко И.В. / Lutsenko, I.V.
Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины / Usikov Institute of Radiophysics and Electronics of the National Academy of Sciences of Ukraine
Ло Иян / Luo, Yiyang
Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина / V.N. Karazin Kharkiv National University
Ань Н.С. / Anh, Nguyen Xuan
Институт геофизики Вьетнамской академии наук и технологий / Institute of Geophysics of the Vietnam Academy of Science and Technology
Выпуск в базе РИНЦ
Кравченко В.Ф., Луценко В.И., Луценко И.В., Ло Иян, Ань Н.С. Имитационная модель акустических шумов процесса дыхания и технологии выделения сигнатур патологий легких // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 64–77. DOI: 10.25210/jfop-2003-064077
Kravchenko, V.F., Lutsenko, V.I., Lutsenko, I.V., Luo, Yiyang, Anh, Nguyen Xuan Simulation Model of Acoustic Noises of the Respiratory Process and Technologies of Isolation of Signatures of Lung Pathologies // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 64–77. DOI: 10.25210/jfop-2003-064077


Аннотация: Представлены результаты экспериментального изучения статистических характеристик акустических шумов легких, как при нормальном их состоянии, так и при патологиях. Сделан вывод о возможности использования вложенных полумарковских процессов для описания нестационарных акустических шумов процесса дыхания, а также перспективности использования предложенной модели при мониторинге различных патологий легких. Предложены технологии выделения сигнатур шумов, при патологиях легких основанные на обработке усредненных спектров в различных фазах дыхания, текущих спектров и их моментных характеристик.
Abstract: The article presents the results of an experimental study of the statistical characteristics of acoustic noises of the lungs, both in their normal state and in pathological conditions. It is concluded that it is possible to use nested semi-Markov processes to describe non-stationary acoustic noises of the breathing process, as well as the prospects of using the proposed model for monitoring various lung pathologies. Technologies for the extraction of noise signatures in lung pathology based on the processing of averaged spectra in different phases of respiration, current spectra and their moment characteristics have been proposed.
Ключевые слова: акустические шумы процесса дыхания, полумарковские вложенные процессы, сигнатуры, признаковые пространства, electro-auscultation, acoustic noises of the breathing process, semi-Markov nested processes, signatures, акустические шумы процесса дыхания


Литература / References
  1. Lutsenko, V.I., Khomenko, S.I., Zatserklyany, A.Ye., Lutsenko, I.V. Simulation Statistical Model of Reflection From the «Clear-Sky» // Telecommunications and Radio Engineering. 2005. V. 63. No 5. P. 371-380. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v63.i5.10.
  2. Кравченко В. Ф., Луценко В. И., Луценко И. В., Кривенко Е. В., Соболяк А. В. Имитационная модель сигнала обратного рассеяния от суши // Физические основы приборостроения. 2015. Т. 4. № 4(17). С. 3-29.
  3. Кравченко В. Ф., Луценко В. И., Масалов С. А., Пустовойт В. И. Анализ нестационарных сигналов и полей с использованием вложенных полумарковских процессов. Доклады академии наук. 2013. Т. 453. № 2. С. 151-154. DOI: 10.7868/S0869565213320108
  4. Кравченко В. Ф., Кравченко О. В., Луценко В. И., Луценко И. В., Чуриков Д. В. Восстановление информационных параметров природных сред с использованием атомарных и WA-систем функций. Обзор. Часть I. Применение теории полумарковских полей и финитных функций для описания нестационарных процессов // Физические основы приборостроения. 2014. Т. 3. № 2 (11). С. 3-17.
  5. Кравченко В. Ф., Луценко В. И., Луценко И. В. Рассеяние радиоволн морем и обнаружение объектов на его фоне / М.: Физматлит, 2015. 448 с.
  6. Королюк В. С., Турбин А. Ф. Полумарковские процессы и их приложения. Киев: Наукова думка, 1976. 184 с.
  7. Луценко В. И., Луценко И. В., Ло Иян, Соболяк А. В. Использование полумарковских вложенных процессов для описания нестационарных акустических шумов // VIII Всероссийские Армандовские чтения IX научно-практический семинар «Прикладные вопросы формирования и обработки сигналов в радиолокации, связи и акустике» [Электронный ресурс]: VIII Всероссийские Армандовские чтения. / Сб. тез. докладов IХ научно-практического семинара. Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ. 2018. С. 25-27.
  8. Lutsenko, V., Lutsenko, I., Babakov, M., Luo, Y., and Sobolyak, A. The Use of Semi-Markov Nested Processes for the Description of Non-Stationary Acoustic Noise // Telecommunication and Radioengineering 2019. Vol. 78, No. 11. P. 1015-1025. DOI: 10.1615 / TelecomRadEng.v78.i11.80
  9. Василенко В. Х. Пропедевтика внутренних болезней / 3-е изд., перераб. и доп. М.: Медицина. 1989. 512 с.
  10. Луценко В. И., Ло Иян, Бабаков М.Ф Сигнатуры акустических шумов патологий легких // Всероссийская открытая научная конференция «Современные проблемы дистанционного зон- дирования, радиолокации, распространения и дифракции волн». Муром 28.05-30.05.2019 г / Электронный ресурс: http:// www.mivlgu.ru/conf/armand2019/konspekt-2019/index.html / муром. 2019. С. 671-678.
  11. Луценко В. И., Ло Иян, Бабаков М.Ф. Имитационная модель акустических шумов процесса дыхания и технологии выделения сигнатур при патологиях легких // VII Міжнародна науково-практична конференція «Обробка сигналів і негаусівських процесів», присвячена пам’яті професора Кунченка Ю. П. / VII Міжнародна науково-практична конференція «Обробка сигналів і негаусівських процесів», присвячена пам’яті професора Кунченка Ю. П., 23-24 травня 2019 р., м. Черкаси, Україна. Праці VII Міжнародної науково-практичної конференції «Обробка сигналів і негаусівських процесів». 2019. C. 40-42.
  12. Бабаков М. Ф., Іщук Д. В., Луценко В. І., Луценко І. В., Ло Иян. Сигнатури акустичних шумів при пневмонії // ІІ Міжнародна науково-практична конференція «Інформаційні системи та технології в медицині» (IСM-2019), 28-29 листопада 2019 р., Харків, Україна: зб. наук. пр. Харків: Нац. аерокосм. ун-т ім. М. Є. Жуковського «Харків. авіац. ін-т», 2019. С. 68-69.
  13. Бабаков М. Ф., Луценко В. І., Луценко І. В., Ло Иян Технології виділення сигнатур акустичних шумів при патології легень // ІІ Міжнародна науково-практична конференція «Інформаційні системи та технології в медицині» (IСM-2019) 28-29 листопада 2019 р., Харків, Україна: зб. наук. пр. Харків: Нац. аерокосм. ун-т ім. М. Є. Жуковського «Харків. авіац. ін-т», 2019. С. 30-31.
  14. Бабаков М. Ф., Іщук Д. В., Луценко В. І. Концепція побудови багатоканальної автоматизованої системи аналізу акустичних шумів для диференціальної діагностики стану легень // ІІ Міжнародна науково-практична конференція «Інформаційні системи та технології в медицині» (IСM-2019) 28-29 листопада 2019 р., Харків, Україна: зб. наук. пр. Харків: Нац. аерокосм. ун-т ім. М. Є. Жуковського «Харків. авіац. ін-т», 2019. С. 179-181.

Моделирование, разработка и создание сегнетоактивных материалов на основе многокомпонентных сложнооксидных систем / Modeling, Development and Creation of Ferroactive Materials Based on Multicomponent Complex Oxide Systems

Андрюшин К.П. / Andryuishin, K.P.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Андрюшина И.Н. / Andryushina, I.N.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Вербенко И.А. / Verbenko, I.A.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Дудкина С.И. / Dudkina, S.I.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Панич А.А. / Panich, A.A.
Институт высоких технологий и пьезотехники / Institute of High Technologies and Piezotechnics, Southern Federal University
Панич А.Е. / Panich, A.E.
Институт высоких технологий и пьезотехники; НКТБ «Пьезоприбор» / Institute of High Technologies and Piezotechnics, Southern Federal University; NKTB «Piezopribor»
Резниченко Л.А. / Reznichenko, L.A.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Шилкина Л.А. / Shilkina, L.A.
Южный Федеральный Университет / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Андрюшин К.П., Андрюшина И.Н., Вербенко И.А., Дудкина С.И., Панич А.А., Панич А.Е., Резниченко Л.А., Шилкина Л.А. Моделирование, разработка и создание сегнетоактивных материалов на основе многокомпонентных сложнооксидных систем // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 52–63. DOI: 10.25210/jfop-2003-052063
Andryuishin, K.P., Andryushina, I.N., Verbenko, I.A., Dudkina, S.I., Panich, A.A., Panich, A.E., Reznichenko, L.A., Shilkina, L.A. Modeling, Development and Creation of Ferroactive Materials Based on Multicomponent Complex Oxide Systems // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 52–63. DOI: 10.25210/jfop-2003-052063


Аннотация: Показаны этапы создания высокоэффективных пьезокерамических материалов при исследовании многокомпонентных систем на основе цирконата-титаната свинца: от выбора катионного состава до способов их изготовления. Подробно рассмотрены принципы моделирования морфотропной области (МО) в четырех- и пятикомпонентных системах, определены участки, аппроксимирующие в них МО. Рассмотрены связи электрофизических параметров и их оптимальных сочетаний с положением на фазовой диаграмме систем и областями применений. Выбраны и экспериментально исследованы твердые растворы пятикомпонентной системы с высокими значениями относительной диэлектрической проницаемости, коэффициентов электромеханической связи, пьезомодулей, удельной чувствительности, низкой механической добротностью, перспективные для использования в низкочастотных преобразователях, работающих в режимах приема и излучения.
Abstract: The stages of creating highly efficient piezoceramic materials in the study of multicomponent systems based on lead zirconate-titanate are shown: from the choice of the cationic composition to the methods of their manufacture. The principles of modeling the morphotropic region (MR) in four- and five-component systems are considered in detail, the areas that approximate MRs in them are determined. The relationships between the electrophysical parameters and of their optimal combinations with the position on the phase diagram of the systems and areas of application are considered. Solid solutions of a five-component system with high values of the relative permittivity, electromechanical coupling coefficients, piezomodules, specific sensitivity, low mechanical quality factor, promising for use in low-frequency converters operating in the receiving and transmitting modes, have been selected and experimentally investigated.
Ключевые слова: многокомпонентные системы, фазовая диаграмма, морфотропная область, электрофизические параметры, solid solutions, multicomponent systems, phase diagram, morphotropic region, многокомпонентные системы


Литература / References
  1. Данцигер А. Я., Разумовская О. Н., Резниченко Л. А., Сахненко В. П., Клевцов А. Н., Дудкина С. И., Шилкина Л. А., Дергунова Н. В., Рыбянец А. Н. Многокомпонентные системы сегнетоэлектрических сложных оксидов: физика, кристаллохимия, технология. Аспекты дизайна пьезоэлектрических материалов. Ростов-на-Дону: МП «Книга», 2001. Т. 1. 408 c.
  2. Фесенко Е. Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество. М.: Атомиздат, 1972. 248 c.
  3. Данцигер А. Я., Дудкина С. И., Куприянов М. Ф., Разумовская О. Н., Резниченко Л. А. Влияние числа компонентов в сегнетоэлектрических твердых растворах на степень порядка // Изв. РАН. Сер. физ. 1995. Т. 59. № 9. С. 104-105.
  4. Яффе Б., Кук У., Яффе Г. Пьезоэлектрическая керамика. М.: Изд-во «Мир». 1974. 288 c.
  5. Andryushina, I.N., Reznichenko, L.A., Shilkina, L.A., Andryushin, K.P., and Dudkina, S.I. The PZT System (PbTixZr1-xO3, 0≤x≤1.0): the Real Phase Diagram of Solid Solutions (Room Temperature) (Part 2) // Ceramics International. 2013. Vol. 39. No. 2. P. 1285-1292.
  6. Andryushina, I.N., Reznichenko, L.A., Shilkina, L.A., Andryushin, K.P., and Dudkina, S.I. The PZT System (PbTixZr1-xO3, 0≤x≤1.0): High Temperature x-Ray Diffraction Studies. Complete x-T Phase Diagram of Real Solid Solutions (Part 3) // Ceramics International. 2013. Vol. 39. No 3. P. 2889-2901.
  7. Ouchi, H., Nagano, K., and Hayakawa, S. Piezoelectric Properties of PbMg1/3Nb2/3O3-PbTiO3-PbZrO3 Solid Solution Ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 1965. Vol. 48. No. 12. P. 630-635.
  8. Nomura, S., Takahashi, T., and Yokomizo, Y. Ferroelectric Properties in the System PbZn1/3Nb2/3O3- PbTiO3 // J. Phys. Soc. Japan. 1969. Vol. 27. No. 1. P. 262.
  9. Фесенко Е. Г., Данцигер А. Я., Разумовская О. Н. Новые пьезокерамические материалы. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1983. 156 с.
  10. Квапулиньский Я., Суровьяк З., Куприянов М.Ф., Зайцев С.М., Данцигер А.Я., Фесенко Е.Г. Исследования процессов поляризации сегнетоэлектрической керамики // ЖТФ. 1979. Т. 49. № 5. С. 1049-1052.
  11. ОСТ 11 0444-87. Материалы пьезокерамические. Технические условия. Введ. 01.01.88. 140 c.

Пьезоэлектрические материалы для вибрационных преобразователей плотности вязких жидкостей / Piezoelectric Materials for Vibration Density Converters of Viscous Liquids

Зацерклянный О.В. / Zatserklyannyi, O.V.
НКТБ «Пьезоприбор»; Южный федеральный университет / NKTB «Piezopribor»; Southern Federal University
Панич А.Е. / Panich, A.E.
НКТБ «Пьезоприбор»; Южный федеральный университет / NKTB «Piezopribor»; Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Зацерклянный О.В., Панич А.Е. Пьезоэлектрические материалы для вибрационных преобразователей плотности вязких жидкостей // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 46–51. DOI: 10.25210/jfop-2003-046051
Zatserklyannyi, O.V., Panich, A.E. Piezoelectric Materials for Vibration Density Converters of Viscous Liquids // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 46–51. DOI: 10.25210/jfop-2003-046051


Аннотация: Описаны физические принципы и требования к системе возбуждения и измерения параметров колебаний вибропреобразователя плотномера вязких жидкостей. Представлены критерии выбора оптимальных пьезоматериалов для применения в вибропреобразователях плотности вязких сред. Представлены экспериментальные данные, подтверждающие оптимальность выбора пьезоматериалов.
Abstract: Described were physical principles and requirements for a system of excitation and measurement of fluctuation parameters of a vibration transducer of a viscous liquids density meter. Criteria of determination for the optimal piezomaterials utilized in vibrations transducers of viscous environments were presented. Experimental evidence confirming optimality of choosing piezomaterials was introduced.
Ключевые слова: плотномер, пьезокерамические материалы, актюаторы, пьезоэлектрические датчики механических величин, пьезомодуль, пьезоэлектрические коэффициенты, vibration transducer, density meter, piezoceramic materials, actuator, piezoelectric sensor of mechanic quantities, piezomodulus, плотномер


Литература / References
  1. Зацерклянный О. В. Вибрационные плотномеры газов и жидкостей для продукции газоконденсатных скважин // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2011. № 2. С. 9-13.
  2. Гориш А. В., Панич А. Е., Свирская С. Н., Янчич В. В. Перспективы развития пьезоэлектрических датчиков механических величин для РКТ и других областей // Сб. тр. науч.-техн. конф. «Информационно-измерительная техника». М.: РУНД, 2014. С. 282-293.
  3. Панич А. Е., Янчич В. В. Управление характеристиками пьезоэлектрических датчиков с интегрированными многофункциональными преобразователями // Матер. V Междунар. конф. «Геоинформационные технологии и космический моиторинг». Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2012. С. 329-334.
  4. Панич А. Е. Отечественные пьезокерамические материалы для датчиков механических величин // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1. С. 30-35. DOI: 10.25210/jfop-1901-030035.

Разрешающая способности при получении изображений в искусственном радиоосвете / New Family of Infinitely Resolution of Images Obtained in Artificial Radio Lighting

Дмитриев А.С. / Dmitriev, A.S.
Институт радиотехники и электроники им В.А. Котельникова РАН / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Ицков В.В. / Itskov, V.V.
Институт радиотехники и электроники им В.А. Котельникова РАН / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Петросян М.М. / Petrosyan, M.M.
Институт радиотехники и электроники им В.А. Котельникова РАН / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Рыжов А.И. / Ryzhov, A.I.
Институт радиотехники и электроники им В.А. Котельникова РАН / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Выпуск в базе РИНЦ
Дмитриев А.С., Ицков В.В., Петросян М.М., Рыжов А.И. Разрешающая способности при получении изображений в искусственном радиоосвете // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 32–45. DOI: 10.25210/jfop-2003-032045
Dmitriev, A.S., Itskov, V.V., Petrosyan, M.M., Ryzhov, A.I. New Family of Infinitely Resolution of Images Obtained in Artificial Radio Lighting // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 32–45. DOI: 10.25210/jfop-2003-032045


Аннотация: Рассматривается задача оценки разрешающей способности системы получения изображений в микроволновом сверхширокополосном (СШП) хаотическом радиоизлучении — в радиосвете. Разработана направленная приемная система и проведены эксперименты по оценке ее разрешающей способности в зоне Фраунгофера и в зоне Френеля. Показана возможность повышения разрешающей способности за счет компенсации картины фона. Проведены эксперименты по оценке влияния препятствий на разрешающую способность. Показано, что наличие стен с затуханием 6-8 дБ слабо влияет на разрешающую способность рассматриваемой наблюдательной системы.
Abstract: The problem of estimating the resolution of an imaging system in a microwave ultrawideband (UWB) chaotic radiation (radio light) is considered. A directional receiving system was developed and experiments were carried out to assess its resolution in the Fraunhofer zone and in the Fresnel zone. The possibility of improving the resolution of the system using compensation of background radiation is shown. Experiments were carried out in order to assess the effect of the obstacles on the resolution. It is shown that the presence of walls with an attenuation of 6-8 dB has little effect on the resolution of the considered observational system.
Ключевые слова: генераторы динамического хаоса, приёмник радиосвета, изображение в радиосвете, artificial radio illumination, generators of dynamic chaos, radiolight receiver, генераторы динамического хаоса


Литература / References
  1. Armand, N.A., Polyakov, V.M. Radio Propagation and Remote Sensing of the Environment. Boca Raton: CRC Press. 2005. 448 p.
  2. Шарков Е. А. Радиотепловое дистанционное зондирование Земли: физические основы. М.: ИКИ РАН. 2014. Т. 1. 544 c.
  3. Гуляев Ю. В., Годик Э. Э. // Вестн. АН СССР. 1983. №.8. С. 118-125.
  4. Гуляев Ю. В. Физические поля и излучения человека. Новые неинвазивные методы медицинской диагностики. М.: РБОФ «Знание» им. С. И. Вавилова, 2009. 28 c.
  5. Polivka, J. Active Microwave Radiometry, International Journal of IR and MM Waves, 1995. Vol. 16. No. 3. P. 483-500.
  6. Polivka, J. Mapping Field Density Distribution in Radiators by Microwave Noise // International Journal of IR and MM Waves. 1996. Vol. 17. No. 10. P. l779-1788. DOI: 10.1007/BF02069589
  7. Polivka, J., Fiala, P., Machac, J. Microwave Noise Field Behaves Like White Light // Progress in Electromagnetics Research. 2011. Vol. 111. P. 311-330. DOI: 10.2528/PIER10041304
  8. Дмитриев А. С., Ефремова Е. В., Герасимов М. Ю., Ицков В. В. Радиоосвещение на основе сверхширокополосных генераторов динамического хаоса // РЭ. 2016. Т. 61. № 11. С. 1-11. DOI: 10.7868/S0033849416110024.
  9. Дмитриев А. С., Ефремова Е. В. Источники радиоосвещения на основе сверхширокополосных микрогенераторов хаотических колебаний // Письма в ЖТФ. 2016. Т. 42. № 24. С. 49-57.
  10. Dmitriev, A.S., Efremova, E.V., Gerasimov, M.Y., Itskov, V.V. Look at the World in a Different Light // Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2017. Vol. 20. No. 2, P. 133-143.
  11. Гуляев Ю. В., Дмитриев А. С., Ицков В. В., Петросян М. М., Рыжов А. И., Уваров А. В. Экспериментальная ячейка приемника радиосвета // Письма в ЖТФ. 2018. Т. 44. № 21. С. 81-90.
  12. Гуляев Ю. В., Дмитриев А. С., Ицков В. В., Петросян М. М., Рыжов А. И., Уваров А. В. Ячейка приемника радиосвета // Радиотехника и электроника. 2018. Т. 63. № 9. С. 1-7. DOI: 10.1134/S0033849418090085.
  13. Дмитриев А. С., Ицков В. В., Петросян М. М., Попов М. Г., Рыжов А. И. Искусственное радиоосвещение: источники, приёмники и получение изображений // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 3(29). С. 50-63.
  14. Дмитриев А. С., Ицков В. В., Петросян М. М., Попов М. Г., Рыжов А. И. Искусственное радиоосвещение в закрытом пространстве // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 9. С. 916-925. DOI: 10.1134/S0033849419080047.
  15. Ландсберг Г. С. Оптика. Учеб. Пособие: Для вузов. 6-е изд., стереот. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 258 с.
  16. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 4. М.: Оптика, 1980. 752 с.
  17. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983. С. 615.
  18. Гуриков В. А. Эрнст Аббе. М.: Наука, 1985. 160 c.
  19. Ondrej Sisma, Alain Gaugue, Christophe Liebe, Jean-Marc Ogier. UWB Radar: Vision Through a Wall // in IFIP International Federation for Information Processing. 2007. Vol. 245. P. 241-251. DOI: 10.1007/s11235-008-9087-z.
  20. Чубинский Н. П. Использование фокусирующих устройств в задачах радиовидения // V Всероссийские Армандовские Чтения. Радиофизические методы в дистанционном зондировании сред — Муром, 29.06. 01.07.2015: Материалы конференции. С. 40-51. Изд.-полиграф. центр МИ ВлГУ.