Метод анализа собственных волн многослойных планарных линий передачи, образованных бесконечными и периодическими полосками и щелями / Method for analyzing eigenwaves of multilayer planar transmission lines formed by infinite and periodic strips and slots

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. Метод анализа собственных волн многослойных планарных линий передачи, образованных бесконечными и периодическими полосками и щелями // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 1(35). С. 49–54. DOI: 10.25210/jfop-2001-049054
Donets, I.V., Lerer, A.M., Tsvetkovskaya, S.M. Method for analyzing eigenwaves of multilayer planar transmission lines formed by infinite and periodic strips and slots // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 1(35). P. 49–54. DOI: 10.25210/jfop-2001-049054

Аннотация: Развит строгий метод электродинамического анализа собственных волн многослойных планарных линий передачи образованных бесконечными и периодическими полосками и щелями. Результаты верифицированы сравнением с результатами пакета на основе метода конечных элементов. Рассчитаны показатели замедления одиночных и связанных микрополосковых линий, а также копланарного волновода включающих периодические полоски и щели.
Abstract: A strict method of electrodynamic analysis of eigenwaves of multilayer planar transmission lines formed by infinite and periodic strips and slots has been developed. The results are verified by comparison with the results of the package based on the finite element method. The deceleration rates of single and coupled microstrip lines, as well as coplanar waveguide including periodic strips and slots, are calculated.
Ключевые слова: периодические линии, микрополосковая линия, копланарный волновод, planar lines, periodic lines, microstrip line, периодические линии

Литература / References
  1. Tsai, C. Y., Tzuang, C.K.C. Applying Electric-Magnetic-Electric (EME) Composite Metal Strips to Reduce the Size of Patch Antennas // APMC2001. 2001 Asia-Pacific Microwave Conference (Cat. No. 01TH8577). IEEE, 2001. Vol. 3. P. 1151-1154. DOI: 10.1109/APMC.2001.985336
  2. Li, Y. et al. A Dual Frequency Microstrip Antenna Using a Double Sided Parallel Strip Line Periodic Structure // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012. Vol. 60. No. 6. P. 3016-3019. DOI: 10.1109/TAP. 2012.2194652
  3. Li, Y., Sun, W. Broadband and Low-Profile Microstrip Antennas with Periodical Structures // 2018 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium-China (ACES). IEEE, 2018. P. 1-2. DOI: 10.23919/ACESS.2018.8669318
  4. Zhang, W. et al. Low-Profile Beam-Steerable Microstrip Antenna with Metamaterial // 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting. IEEE, 2017. P. 2343-2344. DOI: 10.1109/APUSNCURSINRSM.2017.8073214
  5. Elena Abdo-Sánchez, Jaime Esteban, Teresa M. Martín-Guerrero, Carlos Camacho-Peñalosa, and Peter S. Hall. A Novel Planar Log-Periodic Array Based on the Wideband Complementary Strip-Slot Element. // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2014. Vol. 62. No. 11. P. 5572-5580. DOI: 10.1109/TAP. 2014.2357414
  6. Li X. et al. Study on Single Radial Sheet Beam Azimuthal Support Angular Log-Periodic Strip Line Travelling Wave Tube // 2018 IEEE International Vacuum Electronics Conference (IVEC). IEEE, 2018. P. 135-136. DOI: 10.1109/IVEC.2018.8391595
  7. Wen, M., Wei, Z., and Li, H. One-Dimensional Photonic Bandgap Structures by Periodically Loaded Rings on Microstrip Line // 2005 Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings. IEEE, 2005. Vol. 3. P. 3. DOI: 10.1109/APMC.2005.1606739
  8. Fujii, T., Kokubo, Y., and Ohta, I. High Directivity Quarter-Wave Microstrip Couplers with Periodic Floating-Conductors on Coupled Edges // 2006 European Microwave Conference. IEEE, 2006. P. 32-35. DOI: 10.1109/EUMC.2006.281174
  9. https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-hfss
  10. https://www.3ds.com/products-services/simulia/products/cst-studio-suite/
  11. Simone Paulotto, Giampiero Lovat, Paolo Baccarelli, and Paolo Burghignoli. Green’s Function Calculation for a Line Source Exciting a 2-D Periodic Printed Structure // IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2010. Vol. 20. No. 4. P. 181-183. DOI: 10.1109/LMWC.2010.2042542
  12. Донец И. В., Лерер В. А., Синявский Г. П. Исследование многослойных и многопроводных полосковых резонансных и периодических структур // Радиотехника и электроника. 2005. Т. 50. №. 11. С. 1347-1354.
  13. Донец И.В., Лерер В.А., Синявский Г.П., Цветковская С.М. Электродинамический анализ многослойных и многощелевых резонансных и периодических структур // Электромагнитные волны и электронные системы. 2007. № 5. С. 8-13.
  14. Донец И. В., Цветковская С. М. Электродинамический анализ многослойных, периодических, многополосковых и многощелевых волноведущих структур // Электромагнитные волны и электронные системы. 2011. Т. 16. № 5. С. 21-24.
  15. Донец И. В. Исследование многослойных, периодических, многополосковых и многощелевых волноведущих структур. // Радиотехника и электроника. 2012. Т. 57. № 8. С. 845-849.
  16. Бейтмен Г., Эрдейи А. Таблицы интегральных преобразований. М.: Наука, 1969. Т. 1.

Конструирование разреженных планарных антенных решеток с использованием специальных матриц / Design and optimization of spared planar antenna array by using special matrixes

Кравченко В.Ф. / Kravchenko, V.F.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Ло Иян / Luo, Yiyang
Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина / V. N. Karazin Kharkiv National University
Луценко В.И. / Lutsenko, V.I.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины / O. Ya. Usikov Institute for Radiophysics and Electronics of NAS of Ukraine
Выпуск в базе РИНЦ
Кравченко В.Ф., Ло Иян, Луценко В.И. Конструирование разреженных планарных антенных решеток с использованием специальных матриц // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 1(35). С. 27–48. DOI: 10.25210/jfop-2001-027048
Kravchenko, V.F., Luo, Yiyang, Lutsenko, V.I. Design and optimization of spared planar antenna array by using special matrixes // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 1(35). P. 27–48. DOI: 10.25210/jfop-2001-027048

Аннотация: Предложен новый прямой и простой метод конструирования двумерных разреженных антенных решеток. Рассматриваются разреженные антенные решетки, построенные на структурах разных матриц, например: Магических квадратов, Латинских квадратов, Латинских квадратов с циклическими разностными множествами (ЦРМ) в качестве элемента, и треугольной матрицы Латинских квадратов. Предложены методы их построения, и изучены свойства антенных решеток этих типов, которые обеспечивают полное или почти полное покрытие пространственных частот при высокой степени разрежения и удовлетворительном уровне боковых лепестков.
Abstract: A direct and simple method for designing two-dimensional sparse antenna arrays is proposed. Sparse antenna arrays built on structures with different matrices, for example: Magic squares, Latin squares, Latin squares taking cyclic difference sets (CDM) as elements, and the triangular matrices of Latin squares are considered. A method for their construction which is different from the past are proposed. The properties of this type of antenna arrays, which ensure full or almost full coverage of spatial frequencies, at a high degree of rarefaction with a sufficiently small lateral radiation are studied.
Ключевые слова: латинский квадрат, разреженная антенная решетка, диаграмма направленности, пространственные частоты, треугольная матрица, magic square, Latin square, sparse antenna array, radiation pattern, spatial frequencies, латинский квадрат

Литература / References
  1. Ishimaru, A., Theory of Unequally-Spaced Arrays // IRE Transactions on Antennas and Propagation. 1962. Vol. 10. Iss. 6. P. 691-702. DOI: 10.1109/TAP. 1962.1137952
  2. Jain, R. And Mani, G. S. Solving ‘Antenna Array Thinning Problem’ Using Genetic Algorithm // Applied Computational Intelligence and Soft Computing. 2012. Vol. 2012. 14p. DOI: 10.1155/2012/946398
  3. Haupt, R. L. Thinned Arrays Using Genetic Algorithms // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1994. Vol. 42. No. 7. P. 993-999. DOI: 10.1109/8.299602
  4. Mahanti G. K., Pathak, N., and Mahanti, P. K. Synthesis of Thinned Linear Antenna Arrays with Fixed Sidelobe Level Using Real-Coded Genetic Algorithm // Progress in Electromagnetics Research. 2007. Vol. 75. P. 319-328. DOI: 10.2528/PIER07061304
  5. Zhang L., Jiao Y. C., Chen B., and Li, H. Orthogonal Genetic Algorithm for Planar Thinned Array Designs // International Journal of Antennas and Propagation. 2012. Vol. 2012. Article ID319037. 7p. DOI: 10.1155/2012/319037
  6. Goudos, S. K. And Sahalos, J. N. Design of Large Thinned Arrays Using Different Biogeography-Based Optimization Migration Models // International Journal of Antennas and Propagation. 2016. Vol. 2016, Article ID5359298. 11p. DOI: 10.1155/2016/5359298
  7. Oliveri, G., Manica, L., and Massa, A. ADS-Based Guidelines for Thinned Planar Arrays // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2010. Vol. 58. No. 6. P. 1935-1948. DOI: 10.1109/TAP. 2010.2046858
  8. Jiang, Q., Chen, J. X., and Liu, D. Binary Inheritance Learning Particle Swarm Optimisation and its Application in Thinned Antenna Array Synthesis with the Minimum Sidelobe Level // IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2015. Vol. 9. No. 13. P. 1386-1391. DOI: 10.1049/Iet-Map.2015.0071
  9. Quevedo-Teruel, O. Rajo-Iglesias, E. Ant Colony Optimization in Thinned Array Synthesis with Minimum Sidelobe Level // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2006. Vol. 5. P. 349-352. DOI: 10.1109/LAWP. 2006.880693
  10. Keizer, W. Linear Array Thinning Using Iterative FFT Techniques // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2008. Vol. 56. No. 8. P. 2757-2760. DOI: 10.1109/TAP. 2008.927580
  11. Keizer, W. Large Planar Array Thinning Using Iterative FFT Techniques // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2009. Vol. 57. No. 10. P. 3359-3362. DOI: 10.1109/TAP. 2009.2029382
  12. Wang, X. K., Jiao, Y.C., and Tan, Y.Y. Gradual Thinning Synthesis for Linear Array Based on Iterative Fourier Techniques // Progress in Electromagnetics Research. 2012. Vol. 123. P. 299-320. DOI: 10.2528/PIER11100903
  13. Wang, X. K., Wang, G. B. A Hybrid Method Based on the Iterative Fourier Transform Andthe Differential Evolution for Pattern Synthesis of SparseLinear Arrays // International Journal of Antennas and Propagation. 2018. Vol. 2018. 7p. DOI: 10.1155/2018/6309192
  14. Toso, G. And Angelletti, P. Method of Designing and Manufacturing and Array Antenna // 2008. US US0 211 079.
  15. Liu, Y., Nie, Z., and Liu, Q.-H. Reducing the Number of Elements in a Linear Antenna Array by the Matrix Pencil Method // IEEE Trans. Antennas Propag. 2008. Vol. 56. No. 9. P. 2955-2962. DOI: 10.1109/TAP. 2008.928801
  16. Bucci, O., Perna, S., and Pinchera, D. Advances in the Deterministic Synthesis of Uniform Amplitude Pencil Beam Concentric Ring Arrays // IEEE Trans. Antennas Propag. 2012. Vol. 60. No. 7. P. 3504-3509. DOI: 10.1109/TAP. 2012.2196945
  17. Kay, S., Saha, S. Design of Sparse Linear Arrays by Monte Carlo Importance Sampling // IEEE J. Ocean. Eng. 2012. Vol. 27. No. 4. DOI: 10.1109/JOE.2002.804325
  18. Луценко В. И., Лысенко И. В., Попов И. В., Соболяк А. В., Иян Ло. Использование свойств магических квадратов для апертурного синтеза. 8-я Междунар. конф. «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации»: материалы конф. / Суздаль, Россия.: Российское НТОРЭС им. А. С. Попова, 2015. С. 215-219. DOI: 10.15407/Rej2019.01.012
  19. Lutsenko, V. I, Popov, I.V., Lutsenko, I.V., Yiyang, Luo, and Mazurenko, A. V. Nonequidistant Two-Dimensional Antenna Arrays Are Based on Magic Squares. Proceedings 2016 International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves. // IEEE Catalog Number CFP1 6780-CDR ISBN978-1-5090-2266-3.
  20. Kravchenko, V. F., Lutsenko, V. I., Lutsenko, I. V., Yi-Yang, Luo, Mazurenko, A. V., Popov, I. V., Non-Equidistant Two-Dimensional Antenna Arrays Based on «Magic» Squares. // Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2017. Vol. 8. No. 3. P. 244-253.
  21. Кравченко В. Ф., Луценко В. И., Иян Ло, Попов И. В. Неэквидистантные двумерные антенные решетки на основе Латинских квадратов. // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 1 (27). C. 4-23. DOI: 10.25210/Jfop-1801-004023
  22. Yi-Yang, Luo, Qiang, Guo, Lutsenko, V.I., Yu, Zheng. Nonequidistant Two-Dimensional Antenna Arrays Based on the Structure of Latin Squares Taking Cyclic Difference Sets as Elements. // Proceedings of EUROPEAN MICROWAVE CONFERENCE IN CENTRAL EUROPE (EuMCE2019) — Prague, Czech Republic. P. 421-424.
  23. Konovalenko, A., Etc. Astrophysical Studies Using Small-Sized Low-Frequency New-Generation Radio Telescopes // Radiophysics and Radio Astronomy. 2016. Vol. 21. No. 2. P. 83-131.
  24. Konovalenko, A. Prospects for Low-Frequency Radio Astronomy // Radio Physics and Radio Astronomy. 2005. Vol. 10. P. 86-114.
  25. Макарова Н. В. Волшебный мир магических квадратов / Учеб. пособ. Спб.: 2010. 180 с.
  26. Sheldon, A. Linear Algebra Done Right // Springer-Verlag. 1996. DOI: 10.1007/978-3-319-11080-6
  27. Baumert, L.D. Cyclic Difference Sets // Lecture Notes in Mathematics // Springer-Verlag. 1971. Vol. 182. P. 172. ISBN: 3-540-05368-9.
  28. Leeper, D. C. Thinned Aperiodic Antenna Arrays with Improved Peak Side Lobe Level Control // 1978. Patent USa No 4071848.
  29. Копилович Л. Е., Содин Л. Г. Линейные не-эквидистантные антенны-решетки на базе разностных множеств / Радиотехники и электроники. 1989. Т. 34. № 10. С. 2059-2066.
  30. Копилович Л. Е., Содин Л. Г. Синтез не-экивидистантных антенн-решеток на основе теории разностных множеств // Радиотехники и электроники. 1994. Т. 39. № 2. С. 380-389.
  31. Копилович Л. Е. Безызбыточные конфигурации антенн на двумерной апертуре интерферометра, дающие полное покрытие центральных областей в плоскости пространственных частот / Радиофизика и радиоастрономия. 2012. Т. 17. № 2. С. 176-182.
  32. Voevodin, V., Kuznetsov, Yu. Matrices and Calculations // IEEE Nauka. 1984. 320p.
  33. Roger, H., Charles, J. Matrix Analysis (Second Edition) // Cambridge University Press. 2013. 643p.
  34. Кравченко В.Ф., Луценко В.И., Луценко И.В., Ло Иян, Мазуренко А.В. Неэквидистантные двумерные антенные решетки на основе«магических» квадратов // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 3(25). С. 4-27. DOI: 10.25210/jfop-1703-004027

Атомарные функции ha(t) в задачах фильтрации / Atomic functions ha(t) in filtering problems

Будунова К.А. / Budunova, K.A.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Кравченко В.Ф. / Kravchenko, V.F.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Выпуск в базе РИНЦ
Будунова К.А., Кравченко В.Ф. Атомарные функции ha(t) в задачах фильтрации // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 1(35). С. 12–26. DOI: 10.25210/jfop-2001-012026
Budunova, K.A., Kravchenko, V.F. Atomic functions ha(t) in filtering problems // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 1(35). P. 12–26. DOI: 10.25210/jfop-2001-012026

Аннотация: Представлены методы построения фильтров с амплитудно-частотной характеристикой, аппроксимирующей атомарные функции. В разделе, посвященном цифровым фильтрам, приводится метод определения коэффициентов фильтра с конечной импульсной характеристикой, амплитудно-частотная характеристика которого аппроксимирует функцию . Рассмотрены также фильтры с амплитудно-частотными характеристиками на основе сумм сдвигов . Приведена вместе с доказательством теорема об оценке отклонений частотных характеристик атомарных фильтров с конечной импульсной характеристикой в полосах пропускания и подавления. Эффективность применения атомарных фильтров, обусловленная быстрым затуханием отклонения, наглядно подтверждается результатами численного эксперимента. Рассмотрены три различных метода аппроксимации квадратов атомарных функций рациональными дробями. Полученные дробно-рациональные приближения можно использовать с целью построения частотных характеристик аналоговых атомарных фильтров. Представлен пример применения атомарного фильтра в цифро-аналоговом преобразовании.
Abstract: Methods for constructing filters with a magnitude response approximating atomic functions are presented. The section on digital filters provides a method for determining the coefficients of a filter with a finite impulse response whose magnitude response approximates the function . Filters with magnitude response based on shift sums of are also considered. Together with the proof, we present a theorem on estimating deviations in the frequency characteristics of atomic filters with a finite pulse characteristic in the passband and stopband. The efficiency of using atomic filters, due to the rapid attenuation of the deviation, is clearly confirmed by the results of a numerical experiment. Three different methods of approximating the squares of atomic functions with rational fractions are considered. The obtained fractional-rational approximations can be used to construct the frequency characteristics of analog atomic filters. An example of using an atomic filter in digital-to-analog conversion is presented.
Ключевые слова: фильтры низких частот, дробно-рациональная аппроксимация, атомарные функции, sampling theorem, low-pass filters, fractional-rational approximation, фильтры низких частот

Литература / References
  1. Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф., Басараб М.А. Интерполяция сигналов с финитным спектром с помощью преобразований Фурье атомарных функций и ее применение в задачах синтеза антенн // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47. № 4. С. 461-468.
  2. Кравченко В.Ф., Сафин А.Р. Атомарные функции и N-мерная обобщенная теорема Уиттекера-Котельникова-Шеннона // Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. Т. 13. №12. С. 31-44.
  3. Кравченко В.Ф., Юрин А.В. Новые конструкции одномерной и двумерной обобщенных теорем Кравченко-Котельникова на основе атомарной функции up(t) // Радиотехника и электроника. 2014. Т. 58. № 9. С. 971-976.
  4. Кравченко В.Ф., Рвачев В.Л. Алгебра логики, атомарные функции и вейвлеты в физических приложениях. М.: Физматлит, 2006.
  5. Кравченко В.Ф., Чуриков Д.В. Цифровая обработка сигналов атомарными функциями и вейвлетами. Под ред. В.Ф. Кравченко. М.: Техносфера, 2018.
  6. Будунова К.А., Кравченко В.Ф., Пустовойт В.И. Оценка ошибки усечения ряда Кравченко-Котельникова // Радиотехника и электроника. 2018. Т. 63. № 9. С. 935-941.
  7. Гадзиковский В.И. Методы проектирования цифровых фильтров. М.: Горячая линия-Телеком, 2007.
  8. Кравченко В.Ф., Кравченко О.В. Конструктивные методы алгебры логики, атомарных функций, вейвлетов, фракталов в физике и технике. Под ред. В.Ф. Кравченко. М.: Техносфера, 2018.
  9. Кравченко В.Ф. Лекции по теории атомарных функций и некоторым их приложениям. М.: Радиотехника, 2003.
  10. Будунова К.А., Кравченко В.Ф., Пустовойт В.И. Цифровые частотно избирательные фильтры на основе спектров атомарных функций // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 10. С. 984-990.
  11. Айфичер Э.С., Джервис Б.У. Цифровая обработка сигналов. М.: Издательский дом «Вильямс», 2008.
  12. Витязев В.В. Многоскоростная обработка сигналов. М.: Горячая линия-Телеком, 2018.
  13. Glover, I., Grant, P. Digital Communications (2nd ed.). Pearson Education Ltd, 2004.
  14. Будунова К.А. Аппроксимация финитных сплайнов и атомарных функций рациональными дробями. Труды РНТОРЭС им. А.С. Попова, серия Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации. 2019. Выпуск XII. С. 23-25.

К 100-летию Якова Соломоновича Шифрина / To the 100th Anniversary of Yakov Solomonovich Shifrin

Максимова Н.Г. / Maksimova, N.G.
organizationR / organization
Выпуск в базе РИНЦ
Максимова Н.Г. К 100-летию Якова Соломоновича Шифрина // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 1(35). С. 3–11. DOI: 10.25210/jfop-2001-003011
Maksimova, N.G. To the 100th Anniversary of Yakov Solomonovich Shifrin // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 1(35). P. 3–11. DOI: 10.25210/jfop-2001-003011

Аннотация: Статья посвящена памяти выдающегося ученого и замечательного человека Я. С. Шифрина, 100-летие со дня рождения которого отмечается в 2020 г. Рассказано о его жизни и деятельности, о создании им нового направления в теории антенн — статистической теории антенн и о его фундаментальном вкладе в другие научные направления в области радиофизики и антенн, о его прекрасном учебнике и других книгах, по которым учились и учатся многие поколения антеннщиков. Отмечена не только колоссальная работа по подготовке кадров в вузах, в которых работал Яков Соломонович, но и его помощь соискателям ученых степеней из других вузов и организаций страны. Показано, что в самое трудное время после распада СССР Яков Соломонович стал организатором антенной науки в Украине, создав Национальную ассоциацию «Антенны» и став ее бессменным президентом, и впервые организовав в Украине проведение международных конференций по теории и технике антенн. В основе статьи — книга Я. С. Шифрина «Как мы жили», воспоминания автора, проработавшей под руководством Якова Соломоновича на протяжении 25 лет, и воспоминания его коллег и учеников.
Abstract: The article is devoted to a memory of an outstanding scientist and a wonderful person, Yakov Shifrin whose centenary is celebrated in 2020. It narrates about his life and activities, his foundation of a new scientific direction of statistical antenna theory, and his fundamental contribution to other scientific directions in the field of radio physics and antennas; about a fine text-book and other books by which many generations of antenna specialists have studied. The article describes not only a many-year huge training work in the universities, with which Yakov Shifrin worked, but also his help to candidates for scientific degrees from other universities and organizations in the country. It is shown that in the most difficult time after the Soviet Union collapsed, Yakov Shifrin became an organizer of the antenna science in Ukraine having founded the National Antenna Association and being its permanent president, and having organized, for the first time in Ukraine, international conferences on antenna theory and techniques. The article is based on Yakov Shifrin’s book “How we lived”, on recollections of the author who used to work during 25 years under leadership of Yakov Solomonovich, and on recollections of Shifrin’s colleagues and disciples.
Ключевые слова: антенны, статистическая теория антенн, дальнее тропосферное распространение, антенны с нелинейными элементами, бесфазовая диагностика фазированных антенных решеток, Яков Соломонович Шифрин, jubilee, antennas, statistical antenna theory, long-distance tropospheric propagation, antennas with nonlinear elements, phaseless diagnostics of phased array antennas, антенны

Литература / References
  1. Радциг Ю. Ю. Из Великого Новгорода // Прикладная радиоэлектроника. 2010. Т. 9. № 1. С. 158.
  2. Кашин В. А. Антеннщики «Алмаза» — Я. С. Шифрину // Прикладная радиоэлектроника. 2010. Т. 9. № 1. С. 136-137.
  3. Воспоминания сотрудников ПАО «Радиофизика» (к 100-летию Я. С. Шифрина) // Радиолокация и связь. 2019. № 28. С. 5.
  4. Лучанинов А. И. Я. С. Шифрин и теория антенн с нелинейными элементами // Прикладная радиоэлектроника. 2010. Т. 9. № 1. С. 145.

Исследование влияния уровня генерации на электрические и динамические характеристики разряда лазерных трубок / Investigation of the Influence of the Generation Level on the Electrical and Dynamic Characteristics of the Discharge of Laser Tubes

Захарова Е. А. / Zakharova, E. A.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University «LETI», St. Petersburg
Киселев А. С. / Kiselev, A. S.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University «LETI», St. Petersburg
Смирнов Е. А. / Smirnov, E. A.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University «LETI», St. Petersburg
Выпуск в базе РИНЦ
Захарова Е. А., Киселев А. С., Смирнов Е. А. Исследование влияния уровня генерации на электрические и динамические характеристики разряда лазерных трубок // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 98–103. DOI: 10.25210/jfop-1904-098103
Zakharova, E. A., Kiselev, A. S., Smirnov, E. A. Investigation of the Influence of the Generation Level on the Electrical and Dynamic Characteristics of the Discharge of Laser Tubes // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 98–103. DOI: 10.25210/jfop-1904-098103

Аннотация: В статье рассмотрены вопросы влияния уровня мощности генерации CO2-лазера на его электрические и динамические характеристики. Полученные зависимости позволят учитывать влияние уровня генерации на характеристики разряда при расчете устойчивости систем стабилизации мощности излучения газоразрядных лазеров.
Abstract: The article discusses the impact of the power level of the generation of a CO2 laser on its electrical and dynamic characteristics. The obtained dependences will allow one to take into account the influence of the generation level on the discharge characteristics when calculating the stability of the stabilization systems of the radiation power of gas-discharge lasers.
Ключевые слова: динамическое сопротивление разряда, вольтамперная характеристика, мощность генерации лазера, Gas discharge laser, dynamic resistance, current-voltage characteristic, динамическое сопротивление разряда

Литература / References
  1. Привалов В. Е., Смирнов Е. А. Стабилизация мощности излучения газоразрядных лазеров // Метрология. 1985. № 9. С. 21-30.
  2. Киндл Г., Леб В., Шиффнер Г. Зависимость разрядного тока лазера на CO2 от режима генерации // ТИНЭР. 1968. Т. 56. № 5. С. 134-135.
  3. Попов Л. Н., Пойзнер Б. Н., Войцеховский А. В. Юстировка газового лазера без использования фотоприемника // ПТЭ. 1981. № 2. С. 242-244.
  4. Киселев А. С., Смирнов Е. А. Исследование вольт-амперных характеристик лазеров тлеющего разряда // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2015. № 6. С. 3-6.

Новые технологические подходы в дифференциальной диагностике хронической спонтанной крапивницы и уртикарного васкулита / New Technological Approaches in the Differential Diagnosis of Chronic Spontaneous Urticaria and Urticarial Vasculitis

Данилычев М. В. / Danilychev, M. V.
Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН; Российский новый университет / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS; Russian New University
Данилычева И. В. / Danilycheva, I. V.
ГНЦ Институт иммунологии ФМБА России / SSC «Institute Of Immunology» FMBA Russia
Катунина О. В. / Katunina, O. R.
ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России / Burnasyan SRC-FMBC FMBA
Ловчикова Е. Д. / Lovcheva, E. D.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Мачихин А. С. / Machikhin, A. S.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS
Польщикова О. В. / Polschikova, O. V.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS
Широков С. В. / Shyrokov, S. V.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS
Шульженко А. Е. / Shulzhenko, A. E.
ГНЦ Институт иммунологии ФМБА России / SSC «Institute Of Immunology» FMBA Russia
Выпуск в базе РИНЦ
Данилычев М. В., Данилычева И. В., Катунина О. В., Ловчикова Е. Д., Мачихин А. С., Польщикова О. В., Широков С. В., Шульженко А. Е. Новые технологические подходы в дифференциальной диагностике хронической спонтанной крапивницы и уртикарного васкулита // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 92–97. DOI: 10.25210/jfop-1904-092097
Danilychev, M. V., Danilycheva, I. V., Katunina, O. R., Lovcheva, E. D., Machikhin, A. S., Polschikova, O. V., Shyrokov, S. V., Shulzhenko, A. E. New Technological Approaches in the Differential Diagnosis of Chronic Spontaneous Urticaria and Urticarial Vasculitis // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 92–97. DOI: 10.25210/jfop-1904-092097

Аннотация: В медицине часто встречаются ситуации, когда различные по этиологии заболевания демонстрируют схожую по проявлениям клиническую картину. В качестве такого примера в данной статье рассматривается ситуация с хронической спонтанной крапивницей (chronic spontaneous urticaria) и уртикарным васкулитом (urticarial vasculitis). Одним из наиболее достоверных средств, своего рода «золотым стандартом», диагностики уртикарного васкулита в настоящее время является гистологическое исследование биоптата кожи. Вместе с тем указанный метод все же достаточно субъективен и нуждается в дальнейшем развитии и совершенствовании. В качестве возможного пути развития авторы предлагают перейти в гистологической практике к использованию методов гиперспектральной съемки гистологических образцов и последующего компьютерного анализа.
Abstract: In medicine, there are often situations where diseases of various etiologies demonstrate a similar clinical picture. As an example, this article discusses the situation with chronic spontaneous urticaria and urticarial vasculitis. The most reliable tool, a kind of «gold standard», UV diagnostics at present is a histological examination of skin biopsy. At the same time, this method needs further development and improvement. As a possible path of development, the authors propose moving in histological practice to the use of hyperspectral imaging of histological samples and subsequent computer analysis.
Ключевые слова: хроническая спонтанная крапивница, уртикарный васкулит, дифференциальная диагностика, гистологическое исследование, гиперспектральный модуль, нейронная сеть, clinical picture, chronic spontaneous urticaria, urticaria vasculitis, differential diagnosis, histological examination, hyperspectral module, хроническая спонтанная крапивница

Литература / References
  1. Голубчикова, Р.Н. Хроническая идиопатическая крапивница. Диагностическая проблема /Р.Н. Голубчикова, И.В. Данилычева // Российский аллергологический журнал. 2012. № 3. С. 3-6.
  2. Giménez-Arnau, A.M., Toubi, E., Marsland, A.M., and Maurer, M. Clinical Management of Urticaria Using Omalizumab: the First Licensed Biological Therapy Available for Chronic Spontaneous Urticaria. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2016; 30 Suppl 5: 25-32.
  3. Данилычева И. В., Елисютина О. Г., Ильина Н. И. и др. Омализумаб в лечении пациентов с хронической крапивницей Омализумаб в лечении пациентов с хронической крапивницей // Эффективная фармакотерапия. 2015. № 3(45). С. 6-10.
  4. Maurer, M., Rosen, K., Hsieh, H.J., Saini, S., Grattan, C., Gimenez-Arnau, A. et al. Omalizumab for the Treatment of Chronic Idiopathic or Spontaneous Urticaria. N Engl J Med. 2013. Vol. 368. P. 924-935.
  5. Saini, S.S., Bindslev-Jensen, C., Maurer, M., Grob, J.J., Bulbul Baskan, E., Bradley, M.S. et al. Efficacy and Safety of Omalizumab in Patients with Chronic Idiopathic/Spontaneous Urticaria Who Remain Symptomatic on Н1 Antihistamines: a Randomized, Placebo-Controlled Study // J Invest Dermatol 2015. Vol. 135. P. 67-75.
  6. Polschikova, O.V., Machikhin, A.S., Ramazanova, A.G., Bratchenko, I.A., Pozhar, V.E., Danilycheva, I.V., Katunina, O.R., and Danilychev, M.V. An Acousto-Optic Hyperspectral Unit for Histological Study of Microscopic Objects // ISSN0030-400X, Optics and Spectroscopy. 2018. Vol. 125. No. 6. P. 1074-1080. DOI: 10.1134/S0030400X19020188.
  7. Польщикова О. В., Мачихин А. С., Рамазанова А. Г., Братченко И. А., Пожар В. Э., Данилычева И. В., Катунина О. Р., Данилычев М. В. Акустооптический гиперспектральный модуль для гистологического исследования микрообъектов // Оптика и спектроскопия. 2019. Т. 126. Вып. 2. С. 237-244. DOI: 10.21883/OS.2019.02.47211.227-18
  8. Danilycheva, I. V., Katunina, O. R., Shulzhenko, A. E., Danilychev, M.V., Machikhin, A. S., Polschikova, O. V., and Shyrokov, S. V. Differential Diagnostics of Chronic Urticaria and Urticarial Vasculitis by Hyperspectral Imaging // Abstracts From the European Academy of Allergy and Clinical Immunology Congress, 1-5 June 2019, Lisbon, Portugal /Allergy (European Journal of Allergy and Clinical Immunology). Vol. 74. Iss. S106. P. 615. TP1155. DOI: Full/10.1111/All.13961

Неинвазивный мониторинг артериального давления на основе данных непрерывной регистрации сигнала пульсовой волны трехканальным датчиком нового типа / Non-Invasive Monitoring of Blood Pressure Based on the Data of Continuous Registration of the Pulse Wave Signal with a New Type of Three-Channel Sensor

Анциперов В. Е. / Antsiperov, V. E.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Российский новый университет / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS; Russian New University
Бугаев А. С. / Bugaev, A. S.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Московский физико-технический институт / Moscow Institute of Physics and Technology
Данилычев М. В. / Danilychev, M. V.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Российский новый университет / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS; Russian New University
Мансуров Г. К. / Mansurov, G. K.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Выпуск в базе РИНЦ
Анциперов В. Е., Бугаев А. С., Данилычев М. В., Мансуров Г. К. Неинвазивный мониторинг артериального давления на основе данных непрерывной регистрации сигнала пульсовой волны трехканальным датчиком нового типа // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 82–91. DOI: 10.25210/jfop-1904-082091
Antsiperov, V. E., Bugaev, A. S., Danilychev, M. V., Mansurov, G. K. Non-Invasive Monitoring of Blood Pressure Based on the Data of Continuous Registration of the Pulse Wave Signal with a New Type of Three-Channel Sensor // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 82–91. DOI: 10.25210/jfop-1904-082091

Аннотация: В работе рассматриваются схема работы, особенности конструкции и результаты тестирования датчика нового типа для непрерывного неинвазивного измерения артериального давления. В основу его работы положен принцип локальной компенсации давления. Позиционирование датчика на теле осуществляется на основе метода дифференциальной обработки данных поступающих от трех каналов, которые синхронно регистрируют сигнал пульсовой волны. Миниатюрность измерительного элемента датчика и возможность его точного позиционирования непосредственно в зоне измерения на малых и очень малых (1 мм или менее) площадках упругих поверхностей, таких как кожа и прилегающие ткани человеческого тела, позволяют обеспечить повышенное качество восстановления формы пульсовой волны, непрерывность измерения параметров и минимизацию уровня сторонних возмущений. Приводятся примеры измерения для некоторых поверхностных артерий человеческого тела. Для случая лучевой и височной артерий подтверждена также возможность непрерывного измерения фактического значения величины артериального давления. Описываются результаты использования модернизированного варианта датчика с возможностью синхронного измерения ЭКГ.
Abstract: The paper discusses the scheme of operation, design features and test results of a new type of sensor for continuous non-invasive measurement of blood pressure. The positioning of the sensor on the patient’s body is based on the method of differential processing of data coming from three channels that synchronously register the pulse wave signal. The miniature dimensions of the sensor measuring element and the possibility of its precise positioning directly in the measurement zone on small and very small (1 mm or less) areas of elastic surfaces, such as skin and adjacent tissues of the human body, allow for increased quality of pulse wave shape restoration, continuity of measurement parameters and minimizing the level of external disturbances. Examples of measurement for some superficial arteries of the human body are given. In the case of the radial and temporal arteries, the possibility of continuous measurement of the actual value of blood pressure was also confirmed. The results of using an upgraded version of the sensor with the possibility of synchronous ECG measurement are described.
Ключевые слова: неинвазивные методы измерения, гемодинамика, пульсовая волна, пневматический датчик, позиционирование, blood pressure, non-invasive measurement methods, hemodynamics, pulse wave, pneumatic sensor, неинвазивные методы измерения

Литература / References
  1. Settels, J.J., ed. Ehrenfeld, J. M., and Cannesson, M. Non-Invasive Arterial Pressure Monitoring // in Monitoring Technologies in Acute Care Environments. Springer, New York. 2014. P. 87-107.
  2. Peňáz, J. Photoelectric Measurement of Blood Pressure, Volume and Flow in the Finger // in Digest of the 10th International Conference on Medical and Biological Engineering. Dresden. 1973. P. 104.
  3. Antsiperov, V.E., Mansurov, G.K. et al, 2016. Pneumatic Sensor for Non-Invasive Continuous Blood Pressure Measurement in Invention Patent 2638712. Priority November 7, 2017. Bulletin No. 35.
  4. Goldmann, H., Schmidt, T. Ueber Applanationstonometrie in Ophthalmologica // 1975. Vol. 134. P. 221-242.
  5. Mansurov, G.K. et al. Monolithic Three-Chambered Pneumatic Throttle Sensor with Integrated Channels for Continuous Non-Invasive Blood Pressure Measurement. 2018. Patent RU2675066.
  6. Antsiperov, V.E., Mansurov, G.K., and Danilychev, M.V. Method of Positioning a Pneumatic Sensor for Noninvasive Blood Pressure Monitor According to Three-Channel Pulse Wave Detecting Signal // in Proceedings of the 11th International Scientific and Technical Conference «Acoustooptic and Radar Methods for Information Measurements and Processing». 2018. P. 140-144.
  7. Анциперов В. Е., Данилычев М. В., Мансуров Г. К. Технология неинвазивного мониторинга артериального давления по данным регистрации сигнала пульсовой волны трехканальным датчиком нового типа // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 3. URL: http://jre.cplire.ru/jre/mar19/1/text.pdf. DOI: 10.30898/1684-1719.2019.3.1.
  8. Antsiperov, V., Mansurov, G., Danilychev, M., and Churikov, D. Non-Invasive Blood Pressure Monitoring with Positionable Three-Chamber Pneumatic Sensor // Proceedings of the 12th International Joint Conference on Biomedical Engineering Systems and Technologies (BIOSTEC2019). Vol. 5. HEALTHINF. P. 462-465. ISSN: 2184-4305. ISBN: 978-989-758-353-7. DOI: 10.5220/0007574904620465

Оценка скорости распространения пульсовой волны артериального давления на основе данных измерения пневматическим датчиком со встроенным каналом ЭКГ / Estimation of Blood Pressure Pulse Wave Propagation Velocity on the Basis of Measurement Data by Pneumatic Sensor with Built-in Egg Channel

Анциперов В. Е. / Antsiperov, V. E.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Российский новый университет / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS;
Бугаев А. С. / Bugaev, A. S.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Московский физико-технический институт / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS; Moscow Institute of Physics and Technology
Данилычев М. В. / Danilychev, M. V.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Российский новый университет / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS;
Ефимов Р. А. / Efimov, R. A.
Российский университет транспорта / Russian University of Transport
Мансуров Г. К. / Mansurov, G. K.
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Выпуск в базе РИНЦ
Анциперов В. Е., Бугаев А. С., Данилычев М. В., Ефимов Р. А., Мансуров Г. К. Оценка скорости распространения пульсовой волны артериального давления на основе данных измерения пневматическим датчиком со встроенным каналом ЭКГ // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 74–81. DOI: 10.25210/jfop-1904-074081
Antsiperov, V. E., Bugaev, A. S., Danilychev, M. V., Efimov, R. A., Mansurov, G. K. Estimation of Blood Pressure Pulse Wave Propagation Velocity on the Basis of Measurement Data by Pneumatic Sensor with Built-in Egg Channel // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 74–81. DOI: 10.25210/jfop-1904-074081

Аннотация: В приведенной статье рассматривается возможность неинвазивного измерения скорости распространения пульсовой волны (СРПВ) артериального давления с помощью разработанного авторами пневматического датчика со встроенным каналом ЭКГ. Знание величины этого параметра, наряду с непрерывным мониторингом артериального давления (АД) и анализом динамики пульсовой волны позволяет отслеживать текущее состояние сердечнососудистой системы, и проводить, в том числе, диагностику клинических и субклинических проявлений атеросклероза.
Abstract: The paper discusses the possibility of non-invasive measurement of the propagation velocity of the pulse wave of blood pressure using a new type of pneumatic sensor with an integrated ECG channel. Knowledge of the value of this parameter, along with non-invasive continuous monitoring of the blood pressure (BP) and analysis of the dynamics of the pulse wave, permits to control the current state of the cardiovascular system, and to carry out, including diagnosis of clinical and subclinical manifestations of atherosclerosis.
Ключевые слова: пульсовая волна, пневматический датчик, неинвазивные методы измерения, гемодинамика, ЭКГ, атеросклероз, доклиническая диагностика, blood pressure, pulse wave, pneumatic sensor, non-invasive measurement methods, hemodynamics, ECG, atherosclerosis, пульсовая волна

Литература / References
  1. Васюк Ю. А., Иванова С. В., Школьник Е. Л. и др. Согласованное мнение российских экспертов по оценке артериальной жесткости в клинической практике. // Кардиоваскулярная терапия и профилактика, 2016. № 15(2). С. 4-19. DOI: http://doi.org/10.15829/1728-8800-2016-2-4-19.
  2. Анциперов В. Е., Мансуров Г. К. и др. Патент на изобретение 2638712 «Пневматический сенсор для непрерывного неинвазивного измерения артериального давления», приоритет от 07.11.2016 г., опубликовано 15.12.2017, Бюллетень. № 35.
  3. Анциперов В. Е., Мансуров Г. К. и др. Патент на изобретение 2675066 «Монолитный трёхкамерный пневматический сенсор с встроенными дроссельными каналами для непрерывного неинвазивного измерения артериального давления», приоритет от 26.92.2018 г., опубликовано 14.12.2018, Бюллетень. № 35.
  4. Antsiperov, V., Mansurov, G. Positioning Method for Arterial Blood Pressure Monitoring Wearable Sensor. // Bioinformatics and Biomedical Engineering. IWBBIO 2019, Rojas, I., et al. (Eds). Lecture Notes in Computer Science. Vol. 11465. Springer, Cham, 2019. P. 405-414. DOI: 10.1007/978-3-030-17938-0_36
  5. Анциперов В. Е., Данилычев М. В., Мансуров Г. К. Технология неинвазивного мониторинга артериального давления по данным регистрации сигнала пульсовой волны трехканальным датчиком нового типа // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 3. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/mar19/1/text.pdf DOI: 10.30898/1684-1719.2019.3.1.
  6. Benetos, A., Labat, C., Lacolley, P. Determinants of Pulse Wave Velocity in Healthy People and in the Presence of Cardiovascular Risk Factors: ‘Establishing Normal and Reference Values.’ // Eur Heart J. 2010. Vol. 31. P. 2338-2350. DOI: 10.1093/Eurheartj/Ehq165.
  7. Kim H-L, Kim S-H. Pulse Wave Velocity in Atherosclerosis. // Front Cardiovasc Med. 2019. Vol. 6. DOI: 10.3389/Fcvm.2019.00041; PMID: 31024934.
  8. Cavalcante, J.L., Lima, J.A., Redheuil, A, Al-Mallah, M.H. Aortic Stiffness: Current Understanding and Future Directions // J Am Coll Cardiol. 2011. Vol. 57. No.14. P. 1511-22. DOI: 10.1016/j.Jacc.2010.12.017.
  9. Bereksi-Reguig, M.A., Bereksi-Reguig, F., Ali, A.N. A New System for Measurement of the Pulse Transit Time, the Pulse Wave Velocity and its Analysis. // J. Mech. Med. Biol. 2017. Vol. 17, No. 1. P. 1750010. DOI: 10.1142/S0219519417500105.
  10. Kortekaas, M.C., et al. Small Intra-Individual Variability of the Pre-Ejection Period Justifies the Use of Pulse Transit Time as Approximation of the Vascular Transit. // PLoS ONE. 2018. Vol. 13. No 10. P. e0204105. DOI: 10.1371/journal.pone.0204105.

Электроимпедансная окклюзная визализация периферических венозных сосудов / Occlusive Electric Impedance Visalization of Peripheral Venous Vessels

Аль Харош М. Б. / Al-Harosh, M.B.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Щукин С. И. / Shchukin, S.I.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Выпуск в базе РИНЦ
Аль Харош М. Б., Щукин С. И. Электроимпедансная окклюзная визализация периферических венозных сосудов // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 69–73. DOI: 10.25210/jfop-1904-069073
Al-Harosh, M.B., Shchukin, S.I. Occlusive Electric Impedance Visalization of Peripheral Venous Vessels // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 69–73. DOI: 10.25210/jfop-1904-069073

Аннотация: Работа содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований на добровольцах для определения механизмов формирования электрического импеданса при венозной окклюзии. Сформулированы требования к параметрам электродных систем обеспечивающие необходимую чувствительность измеряемых данных к локализации вен. Проведено экспериментальное исследование для определения локализации периферических венозных сосудов на 11добравольцах. Сделан вывод о диапазоне визуализации периферических венозных сосудов. Определенна точность проекции венозных сосудов на поверхность кожных покровов.
Abstract: The work contains the results of theoretical and experimental studies on volunteers to determine the mechanisms of formation of electrical impedance during venous occlusion. The requirements to the parameters of electrode systems are formulated that provide the necessary sensitivity of the measured data to the localization of veins. An experimental study was conducted to determine the localization of peripheral venous vessels in 11 volunteers. The conclusion is drawn on the range of visualization of peripheral venous vessels. The accuracy of the projection of venous vessels on the skin surface is determined.
Ключевые слова: венозная окклюзия, диаметр вены, электродная система, electrical impedance, vein diameter, venous occlusion, венозная окклюзия

Литература / References
  1. Martinsen, Ø.G. et al. Invasive Electrical Impedance Tomography for Blood Vessel Detection // The Open Biomedical Engineering Journal. 2010. 135 p. DOI: 10.2174/1874120701004010135
  2. Кудашов И. А. и др. Разработка метода для контроля венепункции // Биомедицинская радиоэлектроника. 2013. № 10. С. 8-12.
  3. Кирпиченко Ю. Е. Разработка биотехнической системы прекардиальной векторной электроимпедансной реографии: дис. канд. техн. наук. Москва. 2012. 141 с.
  4. Тимохин Д. П. Разработка биотехнической системы многоканального электроимпедансного картирования биомеханической деятельности сердца: дис. канд. техн. наук. Москва, 2012. 141 с.
  5. Аль-Харош М.Б. и др. Численное моделирование электроимпедансного метода локализации периферических вен // Биомедицинская радиоэлектроника. 2014. № 10. С. 4-8.
  6. Al-Harosh, M.B., Shchukin, S.I. Numerical Modeling of the Electrical Impedance Method of Peripheral Veins Localization // World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering. Toronto (Canada). 2015. P. 1683-1686. DOI: 10.1007/978-3-319-19387-8_409

Антропоморфное управление протезом предплечья на основе электроимпедансной миографии / Antropomorphic Prothesis Control Based on Electric Impedance Myography

Кобелев А. В. / Kobelev, A.V.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Щукин С. И. / Shchukin, S.I.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Выпуск в базе РИНЦ
Кобелев А. В., Щукин С. И. Антропоморфное управление протезом предплечья на основе электроимпедансной миографии // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 62–68. DOI: 10.25210/jfop-1904-062068
Kobelev, A.V., Shchukin, S.I. Antropomorphic Prothesis Control Based on Electric Impedance Myography // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 62–68. DOI: 10.25210/jfop-1904-062068

Аннотация: Проведённые исследования показали, что совместное использование электроимпедансного и электромиографического сигналов, зарегистрированных с одной системы электродов, позволяет получить не только информацию о параметрах электрической активности мышцы, но и оценить степень её сокращения. В совокупности, представляется возможным организовывать антропоморфное управление, пропорциональное степени сокращения мышцы, с временными задержками не более, чем в организме, то есть порядка 100 мс. Экспериментально установлено отличие сигналов схвата-раскрытия кисти от ротации, которое позволяет реализовать управление этими движениями кисти и отличать их в реальном времени.
Abstract: Studies have shown that the combined use of electrical impedance and electromyographic signals recorded from one system of electrodes, allows to get not only information about the parameters of the electrical activity of the muscle, but also to assess the degree of its contraction. It seems possible to organize anthropomorphic control proportional to the degree of muscle contraction, with time delays of no more than in the body, that is, about 100 ms. The difference between the gripping-opening signals of the hand and rotation, which allows to control these hand movements and distinguish them in real time, has been experimentally established.
Ключевые слова: протез, антропоморфный, управление, electrical impedance, prosthesis, протез

Литература / References
  1. Петров В. Г., Замилацкий Ю. И., Буров Г. Н. и др. Технология изготовления протезов верхних конечностей. / Спб.: Гиппократ. 2008. 128с. ISBN: 5-8232-0260-1
  2. Славуцкий Я. Л. Физиологические аспекты биоэлектрического управления протезами / М.: Медицина, 1982. (288). C. 20.
  3. Almström, C., Herberts, P., and Körner, L. Experience with Swedish Multifunctional Prosthetic Hands Controlled by Pattern Recognition of Multiple Myoelectric Signals // International Orthopaedics. 1981. No. 1 (5). P. 15-21.
  4. Amsuess, S. et al. A Multi-Class Proportional Myocontrol Algorithm for Upper Limb Prosthesis Control: Validation in Real-Life Scenarios on Amputees // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2014. No. 5 (23). P. 827-836.
  5. Amsüss, S. et al. Long Term Stability of Surface EMG Pattern Classification for Prosthetic Control IEEE. 2013. P. 3622-3625.
  6. Castellini, C., Van Der Smagt, P. Surface EMG in Advanced Hand Prosthetics // Biological Cybernetics. 2009. No. 1 (100). P. 35-47.
  7. Chappell, P.H. et al. Control of a Single Degree of Freedom Artificial Hand // Journal of Biomedical Engineering. 1987. No. 3 (9). P. 273-277.
  8. Cipriani, C. et al. Influence of the Weight Actions of the Hand Prosthesis on the Performance of Pattern Recognition Based Myoelectric Control: Preliminary Study IEEE. 2011. P. 1620-1623.
  9. Engdahl, S.M. et al. Surveying the Interest of Individuals with Upper Limb Loss in Novel Prosthetic Control Techniques // Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 2015. P. 1-11.
  10. Englehart, K., and Hudgins, B. A Robust, Real-Time Control Scheme for Multifunction Myoelectric Control // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2003. No. 7 (50). P. 848-854.
  11. Fougner, A. et al. Resolving the Limb Position Effect in Myoelectric Pattern Recognition // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2011. No. 6 (19). P. 644-651.
  12. Fougner, A. et al. Control of Upper Limb Prostheses: Terminology and Proportional Myoelectric Control — a Review // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2012. No. 5 (20). P. 663-677.
  13. Garcia, M.A.C., Baffa, O. Magnetic Fields From Skeletal Muscles: a Valuable Physiological Measurement? // Frontiers in Physiology. 2015. (6). P. 228.
  14. Hahne, J.M. et al. Simultaneous Control of Multiple Functions of Bionic Hand Prostheses: Performance and Robustness in End Users // Science Robotics. 2018. No. 3630 (3).
  15. Hahne, J.M., Graimann, B., and Muller, K.-R. Spatial Filtering for Robust Myoelectric Control // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2012. No. 5 (59). P. 1436-1443.
  16. Hwang, H.-J., Hahne, J. M., and Müller, K.-R. Real-Time Robustness Evaluation of Regression Based Myoelectric Control Against Arm Position Change and Donning/Doffing // PloS One. 2017. No. 11 (12). P. e0186318.
  17. Jiang, N. et al. Myoelectric Control of Artificial Limbs — is There a Need to Change Focus? // IEEE Signal Processing Magazine. 2012. No. 5 (29). P. 150-152.
  18. Krasuk, G. et al. Upper Limb Functional Prosthesis Control System Via Analog Signal Microprocessor. 1987.
  19. Kyberd, P.J. et al. MARCUS: a Two Degree of Freedom Hand Prosthesis with Hierarchical Grip Control // IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering. 1995. No. 1 (3). P. 70-76.
  20. Kyberd, P. J. et al. The ToMPAW Modular Prosthesis: a Platform for Research in Upper-Limb Prosthetics // JPO: Journal of Prosthetics and Orthotics. 2007. No. 1 (19). P. 15-21.
  21. Kyberd, P. J., Chappell P. H. The Southampton Hand: an Intelligent Myoelectric Prosthesis // Journal of Rehabilitation Research and Development. 1994. No. 4 (31). P. 326-334.
  22. Lovely, D. F. Signals and Signal Processing for Myoelectric Control Springer, 2004. P. 35-54.
  23. Miller, R. B. Response Time in Man-Computer Conversational Transactions 1968. P. 267-277.
  24. Muzumdar, A. Powered Upper Limb Prostheses: Control, Implementation and Clinical Application; 11 Tables / A. Muzumdar, Springer Science & Business Media, 2004.
  25. Nakamura, T. Impedance Characteristics and Data Processing for Analysis of Human Movement 2001.
  26. Nightingale, J. M. Microprocessor Control of an Artificial Arm // Journal of Microcomputer Applications. 1985. No. 2 (8). P. 167-173.
  27. Ohnishi, K., Weir, R. F., and Kuiken, T. A. Neural Machine Interfaces for Controlling Multifunctional Powered Upper-Limb Prostheses // Expert Review of Medical Devices. 2007. No. 1 (4). P. 43-53.
  28. Oskoei, M. A., Hu, H. Myoelectric Control Systems — a Survey // Biomedical Signal Processing and Control. 2007. No. 4 (2). P. 275-294.
  29. Parker, P., Englehart, K., and Hudgins, B. Myoelectric Signal Processing for Control of Powered Limb Prostheses // Journal of Electromyography and Kinesiology. 2006. No. 6 (16). P. 541-548.
  30. Peerdeman, B. et al. Myoelectric Forearm Prostheses: State of the Art From a User-Centered Perspective. // Journal of Rehabilitation Research & Development. 2011. No. 6 (48).
  31. Radmand A., Scheme E., Englehart K. High-Density Force Myography: a Possible Alternative for Upper-Limb Prosthetic Control // Journal of Rehabilitation Research & Development. 2016. No. 4 (53).
  32. Ramachandran, V. S., Hirstein, W. The Perception of Phantom Limbs. The DO Hebb Lecture. // Brain: a Journal of Neurology. 1998. No. 9 (121). P. 1603-1630.
  33. Rutkove, S. B. Electrical Impedance Myography: Background, Current State, and Future Directions // Muscle & Nerve. 2009. № December (40). P. 936-946.
  34. Sarillee, M. et al. Non-Invasive Techniques to Assess Muscle Fatigue Using Biosensors: a Review IEEE, 2014. P. 187-192.
  35. Sears, H.H., Shaperman, J. Proportional Myoelectric Hand Control: an Evaluation // American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 1991. No. 1 (70). P. 20-28.
  36. Sherman, E.D. A Russian Bioelectric-Controlled Prosthesis: Report of a Research Team From the Rehabilitation Institute of Montreal // Canadian Medical Association Journal. 1964. No. 24 (91). P. 1268.
  37. Simon, A. M. et al. A Decision-Based Velocity Ramp for Minimizing the Effect of Misclassifications During Real-Time Pattern Recognition Control // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2011. No. 8 (58). P. 2360-2368.
  38. Simon, A. M., Stern, K., and Hargrove, L. J. A Comparison of Proportional Control Methods for Pattern Recognition Control IEEE. 2011. P. 3354-3357.
  39. Spanias, J. A., Perreault, E. J., and Hargrove, L. J. Detection of and Compensation for EMG Disturbances for Powered Lower Limb Prosthesis Control // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2015. No. 2 (24). P. 226-234.
  40. Wu, Y. et al. A Human-Machine Interface Using Electrical Impedance Tomography for Hand Prosthesis Control // IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. 2018. No. 6 (12). P. 1322-1333.
  41. Young, A. J. et al. Classification of Simultaneous Movements Using Surface EMG Pattern Recognition // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2012. No. 5 (60). P. 1250-1258.
  42. Young, A. J. et al. A Comparison of the Real-Time Controllability of Pattern Recognition to Conventional Myoelectric Control for Discrete and Simultaneous Movements. // Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 2014. No. 1 (11). P. 5.
  43. Young, A. J., Hargrove, L. J., and Kuiken, T. A. The Effects of Electrode Size and Orientation on the Sensitivity of Myoelectric Pattern Recognition Systems to Electrode Shift // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2011. No. 9 (58). P. 2537-2544.
  44. Zheng, Y. P. et al. Sonomyography: Monitoring Morphological Changes of Forearm Muscles in Actions with the Feasibility for the Control of Powered Prosthesis // Medical Engineering & Physics. 2006. No. 5 (28). P. 405-415.
  45. Ziegler-Graham, K. et al. Estimating the Prevalence of Limb Loss in the United States: 2005 to 2050 // Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 2008. No. 3 (89). P. 422-429.
  46. Liberating Technologies, Inc. [Электронный ресурс]. URL: https://www.liberatingtech.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  47. Motion Control, Inc. [Электронный ресурс]. URL: http://www.utaharm.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  48. Otto Bock Duderstadt, Germany [Электронный ресурс]. URL: https://www.ottobock.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  49. Steeper Group [Электронный ресурс]. URL: https://www.steepergroup.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  50. Össur Global [Электронный ресурс]. URL: https://www.ossur.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  51. Shanghai Kesheng Prosthese, Shanghai, China [Электронный ресурс]. URL: http://www.keshen.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  52. Coapt Complete Control [Электронный ресурс]. URL: http://coaptengineering.com (дата обращения: 07.10.2019).