Статья
Analysis of Multipole Electron Lenses Designed from the Sections of SlowWave Structures and Microwave DistributedInteraction Devices Based on Such Lenses
Проведен анализ СВЧ-приборов на основе мультипольных электронных линз – кольцевых электродинамических структур, использующих резонансные отрезки замедляющих систем. Показана возможность создания на этой основе малошумящего усилителя и умножителя СВЧ, в которых обеспечивается длительное взаимодействие электронного пучка с поперечно-протяженным электромагнитным полем и непрерывным отбором энергии.
Портативное беспроводное устройство для подзарядки аккумуляторов транспортных средств, телефонов и другой аппаратуры предложено и описано в данной работе. Показано, что применение новых антенн, сформированы секциями связанных радиальных спиралей с размерами значительно меньшими, чем рабочая длина волны в свободном пространстве, делает возможной эффективную передачу радиочастотной энергии от одного объекта к другому без излучения в окружающую среду.
Рассматриваются методы повышения точности расчетов показателей безотказности и долговечности СВЧ-устройств, которые широко применяются как в бытовых приборах, так и в современных приборах и системах космической техники. Очевидно, что работоспособность таких СВЧ-устройств чрезвычайно важна, так как их отказ ведет отказу радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в целом. Особенностью СВЧ-устройств является то, что в их состав входит большое количество конструктивных (механических) компонентов. При оценке показателей надежности РЭА учитывают только электронную компонентную базу, принимая все конструктивные (механические) компоненты высоконадежными, практически не влияющими величины показателей безотказности, долговечности и сохраняемости. В опровержение этого приведен пример расчета показателей надежности СВЧ-коммутатора и обоснована необходимость учета механических компонентов и временных графиков работы.
В работе рассматривается модель усиления электромагнитных волн миллиметрового диапазона нерелятивистскими электронными потоками в одномерно периодических электродинамических системах.
В качестве замедляющих систем исследуются системы типа «петляющий волновод» и типа «встречные штыри», пригодные для работы в миллиметровом диапазоне.
Основными направлениями исследования являются:
- разработка модели лампы бегущей волны на основе разностной теории возбуждения электродинамических систем токами;
- моделирование и расчет по упрощённым волноводно-резонаторным моделям электродинамических свойств замедляющих систем типа «петляющий волновод» в миллиметровом диапазоне;
- представление волноводно-резонаторной модели замедляющей системы типа «петляющий волновод», составленной из отрезков прямоугольного и П-образного волновода;
- получение с помощью волноводно-резонаторной модели коэффициентов матрицы передачи, позволяющей провести анализ дисперсии и сопротивления связи в полосе усиливаемых частот;
- исследование замедляющей системы типа «петляющий волновод» с учетом геометрического поворота фазы поля в соседних зазорах с помощью линейной волноводно-резонаторной модели, представляемой цепочкой четырехполюсников, путем противоположного включения наведенного тока в соседних зазорах взаимодействия и с учетом первой пространственной гармоники, используемой в лампах бегущей волны при расчете дисперсии;
- расчет ряда вариантов, характеризующих основные закономерности изменения свойств замедляющей системы «петляющий волновод»;
- моделирование свойств замедляющих систем типа «петляющий волновод» с использованием 3D-кодов;
- применение результатов, полученных с использованием 3-D кодов, в качестве численного эксперимента для настройки волноводно-резонаторной модели;
- построение моделей штыревых замедляющих систем с использованием волноводно-резонаторной модели, настраиваемой по экспериментальным опорным точкам.
В работе показано, что для моделирования замедляющих систем типа «петляющий волновод» и «встречные штыри» могут использоваться волноводно-резонаторные модели, настраиваемые по полученным экспериментально опорным точкам.. В качестве опорных точек могут также использоваться значения замедления и сопротивления связи, полученные численным экспериментом с помощью программы HFSS. Построенные таким образом волноводно-резонаторные модели достаточно точны и просты. В данной работе показано, что эти модели могут успешно применяться при расчете ламп бегущей волны, работающих в миллиметровом диапазоне.
Радиоэлектронная аппаратура космических аппаратов (РАЭ КА) при эксплуатации подвергается воздействию ионизирующего излучения космического пространства (ИИ КП), что является дополнительной причиной отказов. На настоящий момент принято раздельно оценивать надежность РЭА и ее радиационную стойкость, не смотря на то, что эти явления взаимосвязаны. Целью статьи является оценка влияния ИИ КП на показатели надежности СВЧ-устройств, а именно на вероятность безотказной работы, на примере СВЧ-усилителя.
Модель вероятности отказа устройства Q(tСАС) за срок активного существования (САС) строится как произведение вероятностей отказа Q1(tСАС) – вероятность отказа устройства вследствие набора предельно допустимой дозы, Q2(tСАС) – вероятность отказа устройства при отсутствии воздействия ИИ КП, Q3(tСАС) – вероятность возникновения одиночного эффекта. Вероятности Q1(tСАС) и Q3(tСАС) оцениваются по действующим нормативным документам. Вероятность Q1(tСАС) рассчитывается на основе вероятностно-физических моделей.
Исследование показывает, что, не смотря на высокие показатели радиационной стойкости применяемых в РЭА КА СВЧ устройств, при требуемых длительных САС низкоинтенсивная радиация будет оказывать ощутимое влияние на вероятность безотказной работы, что следует учитывать при разработке аппаратуры.
Данное научное исследование (№14-05-0038) выполнено при поддержке Программы «Научный фонд НИУ ВШЭ» в 2014 г.
В докладах научно-технической конференции нашли отражение результаты теоретических и экспериментальных исследований в области электродинамики и микроволновой техники, микроволновой электроники, наноэлектроники, силовой электроники, полупроводниковой электроники, электроэнергетики, систем измерительной и медицинской техники. Излагаются результаты исследования резонаторных и замедляющих систем, устройств СВЧ, приборов вакуумной, плазменной и микроэлектроники, технологические вопросы изготовления изделий электронной техники. Сборник состоит из двух томов и включает три раздела: микроволновая электроника, вакуумная микроэлектроника и наноэлектроника; электродинамика и микроволновая техника; технологии производства электронных приборов, силовая электроника, прикладные аспекты электронного приборостроения. Для специалистов в области электронной техники, электродинамики и микроволновой техники, энергетики СВЧ, контрольно-измерительной и медицинской техники, а также преподавателей, студентов, магистрантов и аспирантов радиофизических, электронных и энергетических специальностей.
Развита линейная теория дискретного взаимодействия электронных потоков и электромагнитных волн в замедляющих системах (ЗС), основанная на применении уравнений возбуждения ЗС в конечных разностях. Входящий в эти уравнения локальный импеданс связи характеризует интенсивность поля, возбуждаемого электронным потоком в зазорах взаимодействия, и имеет ограниченную величину на частотах отсечки ЗС. Теория единым образом описывает электронно-волновое взаимодействие в полосах пропускания и запирания ЗС без использования эквивалентных схем, что позволяет рассмотреть процессы вблизи частот отсечки и переход от черенковского механизма взаимодействия в лампе бегущей волны к клистронному механизму при переходе в полосы запирания ЗС. Рассмотрены особенности уравнений дискретного волнового взаимодействия в псевдопериодических ЗС.
В сборник трудов включены доклады Третьей Всероссийской научно-технической конференции «Радиовысотометрия - 2010», проходившей с 19 по 21 октября 2010 года в городе Каменск-Уральский.
В сборнике трудов рассмотрены актуальные проблемы радиолокации земной поверхности, совершенствования бортовых радиоэлектронных систем, повышения их точности, надежности и качества цифровой обработки информации, математическое и физическое моделирование бортовых радиоэлектронных систем.
Оргкомитет выражает свою признательность промышленным и научным предприятиям, которые приняли самое непосредственное участие в организации и проведении конференции, и благодарит всех авторов за представленные материалы.
Оргкомитет планирует проведение Четвертой Всероссийской научно-технической конференции по радиовысотометрии в сентябре - октябре 2013 г.
В книгу включены материалы ведущих предприятий, организаций, учреждений радиоэлектронной отрасли об истории, современном состоянии и перспективах развития отечественной компонентной базы, использовании новейших технологий в создании совремнных изделий электронной техники, их технических и конструктивных особенностях.
Атлас содержит 8 карт, графики и таблицы, иллюстрирующие основные закономерности и ограничения в области утилизации твердых бытовых отходов в Центральном Федеральном округе. Социальная значимость Атласа состоит в выявлении и типологизации основных "ядер" антропогенного загрязнения, представленных полигонами и свалками ТБО.
Создание атласа осуществлялось при финансовой поддержке Русского Географического общества (грант РГО №59-2013/Н7 "Экологические риски в пригородных и межселенных территориях")
В статье рассматриваются основы построения моделей измерительных приемников, предназначенных для виртуальных исследований в области ЭМС, в формах, отличных от схемной. Анализируются модели на основе цифровой обработки сигналов, формальные математические модели, а также базирующиеся на графическом программировании. Формулируется общий вывод о перспективах использования таких моделей при построении системы автоматизированного проектирования, реализующей процедуру виртуальной сертификации радиоэлектронных средств по эмиссии излучаемых радиопомех.
Излагаются результаты разработки моделей надёжности для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры, полученные в ходе выполнения II этапа научно-исследовательской работы «Разработка методов и средств для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры» выполняемой в рамках тематического плана МИЭМ по теме № 100077: «Разработка моделей надёжности для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры».
Приводятся результаты разработки унифицированных топологических моделей надёжности резервированных групп. Описываются формальные модели типовых групп для нагруженного резервирования, для ненагруженного резервирования, для комбинированного контроля работоспособности, для групп с переключателями и групп с восстановлением. Проанализированы способы реализации γ-процентного контроля работоспособности РЭА и СЧ и даны рекомендации по модификации алгоритмов формирования временных диаграмм состояний типовых резервированных групп для различных способов контроля. Предложены методы формирования временных диаграмм состояний для восстанавливаемых резервированных групп для «последовательного» и «параллельного» соединения компонентов. Приводятся результаты экспериментальной проверки разработанных моделей и методов для проектных исследований надёжности РЭА.
В работе была предложена схемная модель отдельных узлов фликерметра. Эту модель можно использовать для оценки уровня фликера в электросетях при виртуальных исследованиях кондуктивных помех, которые являются составляющей общей теории виртуальной сертификации. В будущем на основе этой модели могут быть разработаны инженерные методики, нацеленные на решение практических задач в области ЭМС с широким привлечением средств автоматизации и моделирования.
Документ содержит проект методологических рекомендаций по статистическому измерению технологий. Он включает предложения по формированию операциональных определений технологий, подходы к идентификации классификации новых и возникающих технологий, а также предложения по разработке системы показателей, характеризующих жизненный цикл технологий, и стратегиям сбора данных. Разработанные рекомендации предлагается использовать в качестве методологической основы гармонизированной системы сбора и интерпретации статистических данных о технологиях. В приложении приводятся сведения о доступных определениях технологий и краткие результаты исследования опыта национальных статистических служб в области статистического наблюдения науки и технологий.