


Том 68, № 6 (2023)
К 85-ЛЕТИЮ ДМИТРИЯ СЕРГЕЕВИЧА ЛУКИНА
Исследование и методы решения задач рассеяния электромагнитных волн на трехмерных анизотропных диэлектрических структурах
Аннотация
На основе объемных сингулярных интегральных уравнений исследованы задачи рассеяния электромагнитных волн на анизотропных диэлектрических структурах. Приведены теоремы существования и единственности решений для широкого класса сред, в том числе для сред без потерь. Описан эффективный метод решения интегральных уравнений на основе метода коллокации и алгоритмов быстрого дискретного преобразования Фурье.



Асимптотики локализованных Бесселевых пучков и лагранжевы многообразия
Аннотация
Рассмотрены асимптотические решения типа бесселевых пучков трехмерного уравнения Гельмгольца, т.е. решения, имеющие максимумы в окрестности оси \(z\) и описываемые на нормальных к ней плоскостях функциями Бесселя. Поскольку функции Бесселя медленно убывают на бесконечности, то энергия таких решений оказывается неограниченной. Описаны подходы к локализации таких решений, основанные на их представлении в виде канонического оператора Маслова на подходящих лагранжевых многообразиях с простыми каустиками, имеющими вид вырожденных и невырожденных складок. Получены эффективные формулы для указанных решений в виде функций Бесселя и Эйри сложного аргумента.



Френелевские переходные зоны
Аннотация
Построено семейство точных решений двумерного уравнения Гельмгольца, удобных для описания поля в переходных зонах, возникающих при дифракции Френеля. В качестве примеров рассмотрены, помимо дифракции на клине, высокочастотные асимптотики поля в задачах дифракции на контурах с негладкой кривизной.



Математическое моделирование амплитудных, угловых и временных характеристик коротких радиоволн при слабонаклонном зондировании ионосферы
Аннотация
Методом бихарактеристик изучены особенности распространения декаметровых радиоволн в ионосфере, содержащей слои E, F1 и F2, а также перемещающееся ионосферное возмущение (ПИВ) при слабонаклонном зондировании частотно модулированными сигналами. Рассмотрено распространение как обыкновенной, так и необыкновенной волны, выполнено сопоставление ионограмм и исследован их сдвиг относительно друг друга. Исследована структура ионограмм в окрестности каустик, возникающих в точке приема на частотах, отражающихся в окрестности слоя Е и ПИВ. Рассчитана расходимость лучевого потока в точке приема излучения, определяющая ослабление амплитуды.



Дифракционная теория распространения радиоволн высоких частот в сферически-слоистом ионосферном радиоканале
Аннотация
Разработан специальный аналитический метод описания процессов распространения высокочастотных электромагнитных волн, излучаемых точечным вертикальным диполем с поверхности идеально проводящей Земли, в регулярной сферически-слоистой фоновой ионосфере. В качестве базового получено представление волнового поля в виде интеграла по совокупности волновых компонент, каждая их которых связана с определенной лучевой траекторией. Такой подход позволяет аналитически учесть влияние среднемасштабных трехмерных включений в фоновую ионосферу как дополнительный набег фазы волновой компоненты с учетом искажения ее лучевой траектории и численно рассчитать эффект фокусировки волнового поля.



Обеспечение предельной широкополосности систем спутниковой радиосвязи в условиях внутримодовой дисперсии трансионосферных радиоканалов
Аннотация
Решена проблема существенного расширения полосы частот трансионосферного радиоканала до предельно возможных значений для повышения эффективности систем спутниковой связи. Создан комплекс средств и математическое обеспечение для преодоления дисперсии групповой задержки на основе применения методов интеллектуального анализа данных экспериментальной диагностики трансионосферной линии связи. Развиты алгоритмы и средства интеллектуальной сенсорной диагностики широкополосных радиоканалов с режимами адаптации к изменчивости дисперсии. Установлено, что без адаптации удается создать радиоканалы неискаженной передачи с коэффициентом широкополосности не более 4.5%, при этом адаптация к изменчивости дисперсии позволяет увеличить широкополосность до 11.5%. Найдено, что наибольшей широкополосности (20…25%) для неискаженной дисперсией передачи можно добиться, применяя адаптивную инверсную фильтрацию частотной характеристики канала в совокупности с такими интеллектуальными методами как: эквализация с ошибкой, машинное обучения эквалайзера канала и обработка больших данных.



Многолучевая антенна с полным азимутальным углом обзора на основе слоистой металлодиэлектрической цилиндрической линзы
Аннотация
Предложена и исследована многолучевая антенна на основе слоистой линзы с осевой симметрией в виде набора диэлектрических дисков с градиентом коэффициента преломления вдоль радиуса, которые расположены между металлическими дисками. Слоистая линза преобразует поля облучателей, расположенных на окружности с центром на оси линзы в плоскости ее основания, в остронаправленные лучи в той же плоскости. Проведен синтез слоистой линзы, слои которой выполнены в виде набора диэлектрических колец переменной толщины. Анализ многолучевой линзовой антенны с металлодиэлектрическими облучателями проведен путем численного моделирования методом конечных элементов.



Приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем на базе модуля U-BLOX ZED-F9P для ионосферных исследований
Аннотация
Представлены результаты разработки макета приемника сигналов от глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) на основе модуля u-blox ZED-F9P и выполнен сравнительный анализ его характеристик с профессиональными ГНСС-приемниками Trimble Alloy (станция KZN2 сети IGS) и JAVAD TRE-3L в задаче регистрации полного электронного содержания. Отмечено качественно и количественно сравнимое поведение исследуемых параметров для всех типов ГНСС-приемников.



Микроволновая радиометрическая система в задачах прогнозирования опасных атмосферных явлений
Аннотация
Показаны основные направления совершенствования радиометрических СВЧ-систем для решения задач сверхкраткосрочного прогнозирования развития неблагоприятных и опасных атмосферных метеоявлений, состоящие в решении задач компенсации влияния фоновых шумов, цифровой обработке выходных сигналов, включения в состав системы радиофотонных трактов и нейронной сети. Приведены результаты корреляционной обработки данных дистанционного зондирования приземного слоя неоднородной атмосферы в трех частотных диапазонах.



Оценивание вероятностных характеристик приема частотно-эффективных сигналов при распространении по радиолинии с туманом
Аннотация
Рассмотрена модель радиолинии с туманом, применяемая для представления искажений комплексных огибающих цифровых сигналов за счет поглощающих и дисперсионных свойств среды распространения. Показано, что при увеличении частотной полосы цифровых сигналов и при увеличении их порядка манипуляции (при использовании частотно-эффективных сигналов) влияние данных искажений приводит к энергетическим потерям по отношению к распространению в свободном пространстве. Произведено количественное оценивание энергетических потерь для используемых в приложениях цифровых сигналов с многопозиционной фазовой, квадратурно-амплитудной и амплитудно-фазовой манипуляциями и для радиолинии с туманом с вариацией ее параметров. Показано, что для сигналов с многопозиционной фазовой и с амплитудно-фазовой манипуляциями (коэффициент частотной эффективности сигналов 4 бит/с/Гц) энергетические потери достигают 3.5 и 1.0 дБ соответственно.



Исследование сверхвысокочастотного радиометрического влажностного зондирования атмосферы для раннего предупреждения опасных явлений погоды
Аннотация
Методом наземной СВЧ-радиометрии исследованы характеристики влагосодержания атмосферы в период развития связанных с облаками опасных явлений погоды, осадков, гроз. На основе комплексных радиофизических исследований атмосферы, проведенных в Ленинградской области, показана возможность совершенствования методов раннего предупреждения опасных явлений погоды и диагностики атмосферных фронтов с привлечением оперативной СВЧ-радиометрической информации.



Спектральные параметры сигнала в метеорологической радиолокации
Аннотация
Рассмотрены особенности применения спектральных параметров принимаемого сигнала для распознавания опасных явлений погоды в метеорологической радиолокации. Описаны достоинства и недостатки существующих методов. Предложен новый метод распознавания на основе оценки базы входного случайного процесса.


