Том 6 №6


Электронное сетевое издание

«Российский технологический журнал» «Russian technological journal»


ТОМ 6 №6

Скачать одним файлом 65


СОВРЕМЕННЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Куликов Г.В.,
Нгуен Ван Зунг

Анализ помехоустойчивости приема сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией при воздействии сканирующей помехи 59

Аннотация
Сигналы с многопозиционной фазовой манипуляцией (М-ФМ) давно и успешно применяются в цифровых системах передачи информации с высокой пропускной способностью. Их применение регламентировано различными коммуникационными стандартами. Характеристики помехоустойчивости приема сигналов с М-ФМ на фоне белого гауссовского шума хорошо изучены. В статье рассмотрен случай, когда на входе приемника, кроме шума, присутствует сканирующая помеха. Методами статистической радиотехники проанализирована помехоустойчивость приема сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией в присутствии шумовой и сканирующей помехи. При этом помеха представлена в виде гармонической помехи с частотой, изменяющейся по пилообразному закону. Рассмотрены два случая: первый – когда сканирующая помеха не попадает в зону основного лепестка спектра сигнала – в таком случае ее влияние ничтожно, и она практически не изменяет помехоустойчивости приема – второй, когда диапазон сканирования по частоте совпадает с зоной главного лепестка спектра сигнала – он более опасен. Получены зависимости вероятности битовой ошибки от девиации частоты сканирующей помехи, ее интенсивности и от отношения сигнал/шум. Показано, что помехоустойчивость приема сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией сильно ухудшается при наличии сканирующей помехи, попадающей в область главного лепестка спектра полезного сигнала, и с увеличением позиционности сигналов это влияние значительно усиливается. При изменении девиации частоты такой помехи ее влияние на помехоустойчивость демодулятора М-ФМ изменяется незначительно. Для повышения помехоустойчивости приема сигналов на фоне сканирующей помехи необходимо использовать алгоритмы компенсации помех, например, следящие режекторные фильтры.

Ключевые слова: вероятность битовой ошибки, сканирующая помеха, многопозиционная фазовая манипуляция, помехоустойчивость.

5

Смирнов А.В.

Метод одновременной оптимизации характеристик электрических фильтров в частотной и временной областях

Аннотация
Изложен метод поиска аппроксимаций передаточных функций радиотехнических цепей и устройств, который позволяет решать задачи оптимизации характеристик одновременно в частотной и временной областях. Указанные задачи не могут быть решены аналитическими методами. Поиск осуществляется в пространстве координат полюсов и нулей передаточной функции с помощью эвристического алгоритма, основанного на многократном выполнении локального поиска экстремума целевой функции. На каждом шаге локального поиска производится расчет характеристик, а по ним – показателей качества. В частотной области рассчитываются амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазо-частотная характеристика (ФЧХ), а во временной области – переходная характеристика. Для получения переходной характеристики используется метод пространства состояний, обеспечивающий устойчивость к ошибкам округления. Преимуществами разработанного метода оптимизации являются универсальность и гибкость, обусловленные возможностью изменения набора показателей качества и весовых коэффициентов, с которыми эти показатели входят в целевую функцию. Результатом оптимизации является не отдельное решение, а множество оптимальных по Парето решений, из которых можно выбрать наиболее подходящее. Рассмотрены примеры решения задачи оптимизации переходной характеристики при условии выполнения требований к АЧХ в полосе задерживания. Найденные аппроксимации превосходят по характеристикам фильтры Бесселя и Баттерворта.

Ключевые слова: оптимизация, целевая функция, показатель качества, передаточная функция, амплитудно-частотная характеристика, переходная характеристика, межсимвольные искажения.

13

Стерлядкин В.В.,
Куликовский К.В.,
Калмыков В.М.,
Ермилов Д.В.

Радиолокационные отражения от ясного неба в миллиметровом диапазоне длин волн 13

Аннотация
Рассмотрена тонкая структура и условия возникновения радиолокационных отражений от безоблачной атмосферы в различных метеорологических условиях и в разные времена года. Немногочисленные результаты исследований в миллиметровом диапазоне длин волн определяют важность и актуальность задач в этом направлении. Приведены результаты натурных измерений, выполненных с помощью радиолокатора 8 мм диапазона, в зависимости от условий эксперимента. Рассмотрены возможности предлагаемого программного обеспечения для обработки и анализа полученных данных, которые могут быть использованы при проектировании всепогодных малогабаритных метеорологических радиолокаторов различного назначения. Представлены параметры импульсно-когерентных доплеровских радиолокаторов 8 мм диапазона длин волн для измерения профилей ветра в широком диапазоне метеоусловий. Указаны режимы зондирования, методы обработки и накопления данных с помощью программного обеспечения, а также форма представления полученных результатов. Приведена методика восстановления профиля ветра по направлениям зондирования. Получены данные по радиолокационной отражаемости в ясном небе в различных метеорологических ситуациях. Отдельно обсуждаются особенности структуры доплеровских спектров в миллиметровом диапазоне длин волн при отражении от ясного неба.

Ключевые слова: дистанционное зондирование атмосферы, миллиметровый ветровой профайлер, отражения от ясного неба, радиолокационная отражаемость, Ка-диапазон длин волн.

28

Тарасов И.Е.,
Потехин Д.С.

Синтез сверточных функций в реальном времени в системах программно-зависимого радио и фазо-частотных измерительных устройствах

Аннотация
В статье рассматривается оригинальный способ математического синтеза и технической реализации аппаратного генератора сверточных функций на основе вейвлет-функции Морле, предусматривающий интенсивное использование аппаратных компонентов высокопроизводительных программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) для создания генераторов гармонических и модулирующих гауссовских функций, которые работают в режиме реального времени. Применение модулированных гармонических рядов позволяет регулировать характеристики сверточных функций в частотной и временной областях, при этом подстройку коэффициента затухания модулирующей функции для обеспечения минимизации фазовых искажений предлагается производить с учетом дискретного представления коэффициентов получаемой функции. Аппаратный генератор коэффициентов позволяет использовать ядра свертки высоких порядков, что недостижимо при условии хранения этих коэффициентов в памяти ПЛИС, объем которой ограничен. Проведенный в статье анализ позволил получить набор характеристик ядер свертки при различных показателях пределов интегрирования и связанного с ними коэффициента затухания гауссовского модулирующего окна. При реализации модуля генератора на базе ПЛИС использовано сочетание готовых компонентов, основанных на алгоритме CORDIC, и компонентов оригинальной разработки. Моделирование и реализация генератора выполнена на базе ПЛИС серии Kintex-7. С помощью данного подхода оказалось возможным построение высокоточных устройств, основанных на измерении частоты и фазы периодического сигнала, а также систем программно-зависимого радио, допускающих полностью цифровую обработку сигнала, включая входной радиочастотный сигнал. Архитектура разработанного генератора соответствует тенденциям развития аппаратной платформы ПЛИС и может быть использована в перспективных семействах этих микросхем.

Ключевые слова: вейвлет-анализ, цифровой фильтр, программно-зависимое радио, информационно-измерительная система, ПЛИС, система на кристалле.

41

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

Величко А.П.

Особенности калибровки ИК-радиометров, работающих в окне прозрачности атмосферы 8–14 мкм 11

Аннотация
В статье рассмотрена возможность применения в инфракрасной радиометрии дополнительных компенсаторов, «прозрачных» в рабочем спектральном диапазоне 8–14 мкм. Они обладают контролируемыми, с высокой точностью излучающими параметрами, которые позволят более простым способом осуществлять регистрацию радиационных потоков атмосферы под различными зенитными углами без учета аппаратной функции радиометра. Постоянный контроль указанной функции представляет достаточно сложную техническую задачу. В качестве компенсатора предлагается использовать полиэтиленовую пленку толщиной 10 мкм. В зависимости от величины радиационного потока в измерительный канал перед радиометром вводится определенное количество слоев такой пленки с постоянно контролируемыми параметрами, которая будет своеобразным «опорным излучателем». Выполнены расчеты, основанные на законах распространения инфракрасного излучения в земной атмосфере, а также приведены экспериментальные данные, подтверждающие целесообразность применения предлагаемой методики при дистанционном зондировании атмосферы в «окне прозрачности». Разработанная методика позволит расширить динамический диапазон радиометра в области низких (ниже 223 К) температур, что у большинства радиометров составляет порог чувствительности, а температура «чистой» атмосферы в зените бывает значительно ниже.

Ключевые слова: атмосфера, окно прозрачности, ИК-радиометр, аэрозоль, водяной пар, длина волны.

55

Титов С.А.,
Богаченков А.Н.

Визуализация и характеризация малых объектов в линзовом акустическом микроскопе с двумерной решеткой 12

Аннотация
В статье обсуждается применение линзового многоэлементного акустического микроскопа для визуализации и количественной характеризации неоднородностей, размеры которых сравнимы с пространственной разрешающей способностью. В параксиальном приближении найдено, что регистрируемый пространственно-временной сигнал ультразвуковой решетки микроскопа может рассматриваться как оценка функции рассеяния визуализируемых объектов. Теоретически установлено, что функции рассеяния наблюдаемых неоднородностей могут быть использованы для интерпретации особенностей, наблюдаемых в формируемых акустических изображениях. Показано, что конечный размер элементов решетки ограничивает угловую разрешающую способность метода, приводя к сглаживанию результатов измерения функции рассеяния. Экспериментальная апробация предложенного метода выполнена с помощью разработанного прототипа микроскопа с двумерной решеткой квадратных элементов и полистироловой сферической акустической линзой. Подтверждено в эксперименте, что пространственная разрешающая способность прибора соответствует теоретической оценке, получаемой по классическому критерию. Приведены результаты формирования изображений малых плоских отражателей с разными углами наклона, полученные путем электронного сканирования. Показано, что сигнал решетки, являющийся оценкой функции рассеяния, является более информативным для количественной характеризации малых неоднородностей по сравнению с их акустическими изображениями.

Ключевые слова: акустическая микроскопия, ультразвуковая решетка, количественная характеризация.

66

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Пулькин И.С.,
Татаринцев А.В.

Свойства оценки максимального правдоподобия показателя распределения Парето 25

Аннотация
В настоящей работе исследуются статистические свойства оценки максимального правдоподобия показателя распределения Парето. Степенные законы распределения, такие, как распределение Парето, в последнее время привлекают пристальное внимание исследователей в самых различных областях науки и техники, от экономики и лингвистики до анализа интернет-трафика. Поэтому задача определения показателя степенного закона по заданной выборке имеет исключительную практическую важность. Аналитически доказано, что предлагаемая оценка является смещенной, хотя и состоятельной, и предложена формула, устраняющая смещение. Аналитически выведена формула для дисперсии несмещенной оценки. Кроме того, поставлена и аналитически решена задача о нахождении функции распределения и плотности вероятности этой оценки как случайной величины. Далее получены те же формулы для математического ожидания и дисперсии, но уже исходя из ранее найденной плотности вероятности. Полученные результаты могут быть использованы в различных областях человеческой деятельности, например, для предсказания интенсивности природных и техногенных катастроф.

Ключевые слова: распределение Парето, метод максимального правдоподобия, несмещенная оценка.

74

МИРОВОЗЗРЕНЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ И ОБЩЕСТВА

Арапов О.Г.,
Арапова Э.А.,
Вольнякова О.А.,
Солодухин Д.В.

Философские проблемы образования в русской естественнонаучной мысли 24

Аннотация
В статье особый акцент сделан на философском осмыслении выдающимися российскими учеными проблем высшего образования в контексте современной философии образования. Рассмотрены фундаментальные принципы развития высшего образования, которые разработаны и изложены М.В. Ломоносовым, Д.И. Менделеевым, В.И. Вернадским – великими учеными-естествоиспытателями, представляющими российскую науку, начиная с XVIII века, вплоть до нашего времени. Показаны подходы к организации университетского образования в России, а также к пониманию его смысла и содержания как в вопросе подготовки профессиональных кадров, так и в процессе воспитания личности специалиста, формирования культуры гуманистически ориентированного творческого мышления, выработки устойчивой мировоззренческой позиции. Обоснована необходимость синтеза различных сфер и направлений научной мысли, показана важность проблемы оптимального сочетания естественнонаучного, специального и философского, абстрактного знания в системе образования. Отмечено, что успех в преодолении многих современных проблем зависит от степени понимания важности укрепления связи науки с нравственными и духовными основами жизни человека и общества. Актуализируется вопрос о повышении роли гуманитарного знания в процессе формирования ученого-исследователя как социально ответственной личности.

Ключевые слова: образование, философия образования, российские ученые, университет, гуманитарное знание, глобальные проблемы.

84

Крижановский И.Н.

Постмодернизм: шаг в «неточном направлении» 13

Аннотация
Статья посвящена рассмотрению и осмыслению постмодернизма в контексте его влияния на различные сферы жизни общества. В ней предпринята попытка ответить на вопрос, как наступление новой смысловой эры в совокупности с развитием информационных технологий отразится на состоянии общества в целом и научной сферы – в частности. Обсуждается воздействие данного явления на культуру, искусство, общественную жизнь и науку. На основании анализа научных, публицистических и художественных литературных источников, а также привлечения материалов из средств массовой информации установлен характер тенденций, индуцируемых рассматриваемым социокультурным феноменом. В статье проанализированы работы апологетов постмодернизма (Р. Барта, М. Фуко, И.С.Скоропановой, В.В. Ерофеева) и его противников (Ж. Бодрийяра, А.Г. Дугина, В.С. Стёпина, С.Г.Караурзы). Обсуждаются сравнительно новые явления, непосредственно связанные с преобладанием философских принципов постмодернизма в мировом информационном поле (например, «колумбайнеры», клиповое мышление, постдемократия и некоторые другие). Дана оценка отношения постмодернизма к традиционной культуре и традиционным ценностям. Установлен опосредованный характер его влияния на научную деятельность. Автор склоняется к негативной оценке постмодернизма в его нынешнем виде, как основного мировоззренческого принципа.

Ключевые слова: влияние постмодернизма, общество, наука, культура, искусство, тенденции.

101

Система Orphus