A Target Threat Assessment Method for Application in Air Defense Command and Control Systems

Introduction. This paper presents a solution for threat assessment of air targets using the fuzzy logic inference method. The approach is based on the Sugeno fuzzy model, which has multiple inputs representing target trajectory parameters and a single output representing the target threat value. A set of IF–THEN fuzzy inference rules, utilizing the AND operator, is developed to assess the input information.Aim. To develop and test an algorithm model to calculate the threat value of an air target for use in real-time automated command and control systems.Materials and methods. An algorithm model was developed using a fuzzy model to calculate the threat value of a target. The model is presented in the form of a flowchart supported by a detailed stepwise implementation process. The accuracy of the proposed algorithm was evaluated using the available toolkit in MATLAB. Additionally, a BATE software testbed was developed to assess the applicability of the algorithm model in a real-time automated command and control system.Results. The efficiency of the proposed fuzzy model was evaluated by its simulation and testing using MATLAB tools on a set of 10 target trajectories with different parameters. Additionally, the BATE software was utilized to test the model under various air defense scenarios. The proposed fuzzy model was found to be capable of efficiently computing the threat value of each target with respect to the protected object.Conclusion. The proposed fuzzy model can be applied when developing tactical supporting software modules for real-time air defense command and control systems.Introduction. This paper presents a solution for threat assessment of air targets using the fuzzy logic inference method. The approach is based on the Sugeno fuzzy model, which has multiple inputs representing target trajectory parameters and a single output representing the target threat value. A set of IF–THEN fuzzy inference rules, utilizing the AND operator, is developed to assess the input information.Aim. To develop and test an algorithm model to calculate the threat value of an air target for use in real-time automated command and control systems.Materials and methods. An algorithm model was developed using a fuzzy model to calculate the threat value of a target. The model is presented in the form of a flowchart supported by a detailed stepwise implementation process. The accuracy of the proposed algorithm was evaluated using the available toolkit in MATLAB. Additionally, a BATE software testbed was developed to assess the applicability of the algorithm model in a real-time automated command and control system.Results. The efficiency of the proposed fuzzy model was evaluated by its simulation and testing using MATLAB tools on a set of 10 target trajectories with different parameters. Additionally, the BATE software was utilized to test the model under various air defense scenarios. The proposed fuzzy model was found to be capable of efficiently computing the threat value of each target with respect to the protected object.Conclusion. The proposed fuzzy model can be applied when developing tactical supporting software modules for real-time air defense command and control systems

Сопровождение маневрирующих целей с использованием многомодельного алгоритма с переменной структурой

Introduction. In recent years, much attention has been paid to the development of trajectory filtering methods for tracking maneuvering targets. Multi-model (MM) algorithms are widely used for filtering maneuvering targets. Conventional MM algorithms are characterized by a fixed structure. However, highly maneuvering targets require a sufficiently large set of models covering the entire range of possible maneuvers, although an increase in the number of models cannot ensure an increase in the accuracy of tracking. To overcome these problems, multiple model algorithms with a variable structure (VSMM) were proposed. This article proposes two VSMM algorithms for tracking maritime targets performing a coordinated turn at constant speed. These are algorithms with a variable set of models based on adaptive grid and switching grid methods.Aim. To develop an adaptive trajectory tracking algorithm that uses a constant turn model to track maneuvering surface objects.Materials and methods. The resulting algorithm is based on the theory of grid adaptation in multi-model estimation methods and is used to estimate the components of the coordinate and velocity vectors of surface maneuvering targets. The algorithm efficiency was evaluated using computer statistical modeling in the MATLAB environment.Results. The structure of an adaptive VSMM algorithm was described. Simulations were carried out to confirm the algorithm efficiency. In the considered simulation scenarios, the algorithm produces effective estimates of the coordinate vectors and speed of surface maneuvering targets.Conclusion. Adaptive algorithms improve the efficiency of target tracking in comparison with multi-model algorithms with a fixed structure, at the same time as saving computational resources.Введение. В последние годы большое внимание уделяется разработке методов траекторной фильтрации для сопровождения маневрирующих целей. Общепризнанными методами фильтрации параметров траекторий маневрирующих целей являются многомодельные (Multiply-Model – ММ) алгоритмы. Традиционные ММалгоритмы имеют фиксированную структуру. Однако для высокоманевренных целей приходится использовать достаточно большой набор моделей, перекрывающий весь диапазон возможных маневров, при том что увеличение числа моделей не гарантирует повышение точности сопровождения. Для преодоления указанных проблем были предложены MM-алгоритмы с переменной структурой (Variable Structure MM – VSMM). В настоящей статье для сопровождения надводных целей, совершающих поворот с постоянной скоростью, предлагаются два алгоритма VSMM. Это алгоритмы с переменным набором моделей, использующие методы адаптивной сетки и переключения сетки.Цель работы. Разработка адаптивного алгоритма траекторного сопровождения, использующего модель постоянного поворота для сопровождения надводных маневрирующих объектов.Материалы и методы. Полученный алгоритм основан на теории сеточной адаптации в MM-методах оценивания и используется для оценки компонент векторов координат и скорости надводных маневрирующих целей. Эффективность алгоритма оценивалась с помощью компьютерного статистического моделирования в среде MATLAB.Результаты. В статье построена структура адаптивного алгоритма VSMM. Проведено моделирование, демонстрирующее работоспособность алгоритма. В рассмотренных сценариях моделирования алгоритм дает эффективные оценки векторов координат и скорости надводных маневрирующих целей.Заключение. Результаты моделирования показывают, что использование адаптивных алгоритмов существенно повышает эффективность сопровождения по сравнению с MM-алгоритмом с фиксированной структурой и при этом экономит вычислительные ресурсы

Конструктивные подходы к интеграции приборов на основе разных полупроводниковых технологий в микроэлектронике СВЧ

Introduction. Enhanced performance of electronic systems can be achieved by heterogeneous integration of different semiconductor technologies. The benefits of heterogeneous integration become obvious when close connections between the devices are provided. The development of integration approaches, enabling functionality and improved performance, appears a relevant task for modern microwave microelectronics.Aim. Review of state-of-the-art and promising heterogeneous integration concepts and techniques in microwave microelectronics.Materials and methods. Eight integration approaches that ensure the connection of devices based on different semiconductor technologies for microwave frequencies are considered: monolithic heterogeneous integration, wafer bonding, micro-transfer printing, embedded chip assembly, print additive manufacturing, wire bonding, flip-chip, and hotvia. The integration approaches are analyzed in terms of their implementation specifics, advantages and disadvantages.Results. Monolithic heterogeneous integration and wafer bonding, as well as micro-transfer printing, despite the minimum interconnections, have a number of fundamental limitations. These limitations are related to the compatibility of various semiconductor technologies and the necessity of high technological capabilities. The technology of embedded chip assembly enables the variability of implementation techniques, which makes it possible to provide unique characteristics, e.g., due to the integration of magnetic materials. However, this approach is associated with a high complexity of integration technological processes. Flip-chip integration ensures minimal interconnect losses due to bump miniaturization. Hot-via, as a modification of flip-chip, provides for a better compatibility with microstrip type circuitry. Their further improvement and mass application largely depends on the development of technologies for the formation of low-pitch interconnections.Conclusion. The development of close integration approaches in microwave microelectronics is proceeding both in the monolithic direction, i.e., monolithic heterogeneous integration wafer bonding, as well as in the quasi-monolithic direction, i.e., micro-transfer printing, embedded chip assembly, print additive manufacturing, flip-chip, and hot-via. The conducted comparative analysis of the presented methods has practical application.Введение. Достижение высоких характеристик радиоэлектронной системы требует применения комбинации приборов, реализованных на разных полупроводниковых технологиях, – гетерогенной интеграции. Достоинства гетерогенной интеграции очевидны при компактном соединении элементов в единую схему. Развитие подходов интеграции, обеспечивающих повышенную функциональность и улучшенные рабочие характеристики, является актуальной проблемой современной электронной компонентной базы СВЧ.Цель работы. Аналитический обзор современных и перспективных направлений конструктивных решений интеграции микроэлектроники СВЧ на основе разных широкозонных полупроводниковых технологий.Материалы и методы. Рассмотрены 8 подходов интеграции, обеспечивающих соединение приборов на разных полупроводниковых технологиях в СВЧ-диапазоне: монолитная гетерогенная интеграция, монтаж пластина-к-пластине, метод переноса слоев, интеграция в единую подложку, интеграция методом печати, интеграция проволоками, перевернутый монтаж, hot-via. Рассмотрены конструктивные подходы интеграции, этапы реализации, достоинства и недостатки.Результаты. Монолитная гетерогенная интеграция и монтаж пластина-к-пластине, как и метод переноса слоев, несмотря на минимальные длины межсоединений, имеют ряд фундаментальных ограничений, связанных с совместимостью разных полупроводниковых материалов, а также требуют больших технологических возможностей, что сдерживает их развитие и применение. Интеграция в единую подложку из-за вариативности реализации позволяет обеспечить уникальные характеристики, например благодаря интеграции магнитных материалов, однако требует высокой сложности технологических процессов интеграции. Метод перевернутого монтажа обеспечивает минимальные потери и паразитные составляющие переходных межсоединений в СВЧ-диапазоне благодаря миниатюризации переходных межсоединений. Hot-via, как модификация метода перевернутого монтажа, обеспечивает лучшую совместимость с микрополосковыми схемами. Их дальнейшее совершенствование и массовое применение во многом зависят от развития технологии формирования локальных переходных межсоединений.Заключение. Развитие подходов близкой интеграции в микроэлектронике СВЧ идет как в монолитном направлении – монолитная гетерогенная интеграция и монтаж пластина-к-пластине, так и в гибридномонолитном – метод переноса слоев, интеграция в единую подложку, применение аддитивных технологий, перевернутый монтаж и hot-via. Проведенный сравнительный анализ представленных методов имеет практическое применени

Универсальный гироинклинометр на базе единственного одноосного датчика угловой скорости

Introduction. Currently, the versatility and reliability of gyroscopic inclinometers (GI), more than accuracy, determine their configuration and design. Imperative conditions for versatility include a diameter of 42…44.5 mm and a combination of point and continuous survey modes. Reliability is primarily determined by the robustness of the main elements. The fundamental parameter is adaptability to the trajectory, in other words, equal accuracy in the operating range of zenith angles, which determines the choice of orientation of the angular velocity sensors (ARS) with incomplete (< 3) number of their axis. Presently, biaxial dynamically tuned gyroscopes (DNG) are widely used due to their dimension and accuracy criteria; however, their elastic suspension gradually degrades as a result of frequent sidetracking operations (from previously drilled ones) accompanied by high-intensity impacts.Aim. To develop an inexpensive versatile GI that maintains a balance between shock resistance and accuracy (com[1]parable to fiber-optic ARS) based on a single-axis vibrating ring gyroscope (VRG) with an induction-type resonator made using MEMS technology.Materials and methods. The method of multi-position compassing with a single uniaxial ARS was implemented by transition from simultaneous biaxial measurements to uniaxial measurements in five successive positions of the frame (through 90°) along the toolface angle. Experimental data on the drifts of the selected VRG allow statistical methods to be used to construct an Allan-variance plot to confirm that the proposed method does not increase the total compassing time compared to the basic one. The continuous mode of such a GI, studied by solving differential equations, requires holding the input axis of the ARS near the apsidal plane using the same rotating frame.Results. The obtained ratios confirm that the performance characteristics of a GI with a uniaxial ARS approximately correspond to the conventional biaxial scheme. These conclusions were also confirmed by the mathematical modeling of a survey of a typical oil and gas well.Conclusion. The described GI containing a single ARS with indirect stabilization of the input axis is the result of a consistent development of the approach to the use of incomplete informationВведение. Сегодня универсальность и надежность гироскопических инклинометров (ГИ) более, чем точность, определяют их комплектацию и конструктивный облик. Императивные условия универсальности: диаметр 42...44.5 мм и совмещение функций съемки точечной и непрерывной; а безотказность определяется, прежде всего, робастностью основных элементов. Принципиальна "адаптивность" к траектории – "равноточность" в рабочем диапазоне зенитных углов, определяющем выбор ориентации датчиков угловой скорости (ДУС) при их неполном (< 3) числе. По совокупности критериев габаритов и точности сегодня преимущественно применяются двухосные динамически настраиваемые гироскопы, но их упругий подвес при частых операциях "зарезки боковых стволов" (из ранее пробуренных), сопровождаемых ударами большой интенсивности, постепенно деградирует.Цель работы. Создать недорогой универсальный ГИ, сохраняющий компромисс ударостойкости и точности (сопоставимой с волоконно-оптическими ДУС), на базе одноосного кольцевого вибрационного гироскопа (КВГ) с резонатором индукционного типа, выполненным по MEMS-технологии.Материалы и методы. Метод многопозиционного компасирования при единственном одноосном ДУС реализуется переходом от одновременных двухосных измерений к одноосным – в пяти последовательных (через 90°) положениях рамки по углу отклонителя. Экспериментальные материалы о дрейфах выбранного КВГ позволяют статистическими методами построить вариацию Аллана, которая подтверждает, что предложенная методика по сравнению с базовой не увеличивает общего времени компасирования. Непрерывный режим такого ГИ, исследованный методами решения дифференциальных уравнений, требует удержания входной оси ДУС около апсидальной плоскости с помощью той же поворотной рамки.Результаты. Полученные соотношения подтверждают: тактико-технические характеристики ГИ с одноосным ДУС примерно соответствуют традиционной двухосной схеме. К тем же выводам приводят результаты математического моделирования съемки типового нефтегазового ствола.Заключение. Описаный ГИ, содержащий единственный ДУС с косвенной стабилизацией входной оси, – итог последовательного развития подхода к использованию неполной информаци

Parameter Justification of a Signal Recognition Algorithm Based on Detection at Two Intermediate Frequencies

   Introduction. The signal recognition task for the purposes of RF spectrum management can be solved using a signal recognition algorithm with detection at two intermediate frequencies. This algorithm is based on time–frequency analysis using fast Fourier transform (FFT) and signal envelope processing. Due to the relative simplicity of transformations, this algorithm is implemented on commercially available field programmable gate arrays and allows processing received signals in near real-time. However, the justification of the algorithm parameters providing effective signal recognition by the criterion of minimizing the signal-to-noise ratio (SNR) has not performed so far.   Aim. Justification of parameters of the developed signal recognition algorithm, providing the minimum required SNR at the algorithm input.   Materials and methods. The efficiency of the developed algorithm was estimated by computer simulation in the MATLAB environment.   Results. The influence of the parameters of functional blocks and received signals on the efficiency of the developed algorithm was investigated. For chirp, simple pulse, binary, and quadrature phase shift keying signals, the following parameters are recommended: a pulse duration of 5…20 μs; a chirp rate of 0.8…24 MHz/μs; a code duration of 0.5…1 μs. For these signal parameters, the parameters of the algorithm ensuring its efficiency according to the given criterion are as follows: the number of FFT points equals 1024; the Hamming weight window; bandwidths of band-pass filters are 4 MHz; signal envelope amplitude averaging coefficient equals 0.15…0.25.   Conclusion. The algorithm with the scientifically valid parameters can be used for recognition of signals at the input minimum SNR for the given types and parameters of signals.   Introduction. The signal recognition task for the purposes of RF spectrum management can be solved using a signal recognition algorithm with detection at two intermediate frequencies. This algorithm is based on time–frequency analysis using fast Fourier transform (FFT) and signal envelope processing. Due to the relative simplicity of transformations, this algorithm is implemented on commercially available field programmable gate arrays and allows processing received signals in near real-time. However, the justification of the algorithm parameters providing effective signal recognition by the criterion of minimizing the signal-to-noise ratio (SNR) has not performed so far.   Aim. Justification of parameters of the developed signal recognition algorithm, providing the minimum required SNR at the algorithm input.   Materials and methods. The efficiency of the developed algorithm was estimated by computer simulation in the MATLAB environment.   Results. The influence of the parameters of functional blocks and received signals on the efficiency of the developed algorithm was investigated. For chirp, simple pulse, binary, and quadrature phase shift keying signals, the following parameters are recommended: a pulse duration of 5…20 μs; a chirp rate of 0.8…24 MHz/μs; a code duration of 0.5…1 μs. For these signal parameters, the parameters of the algorithm ensuring its efficiency according to the given criterion are as follows: the number of FFT points equals 1024; the Hamming weight window; bandwidths of band-pass filters are 4 MHz; signal envelope amplitude averaging coefficient equals 0.15…0.25.   Conclusion. The algorithm with the scientifically valid parameters can be used for recognition of signals at the input minimum SNR for the given types and parameters of signals

Смеситель частот диапазона 13…67 ГГЦ

   Introduction. The requirements for the performance of measuring devices, including their operating frequency, are constantly becoming stricter. This encourages the creation of wide-band microcircuits for application in microwave blocks of devices, such as vector network analyzers (VNA) and spectrum analyzers (SA). One of such microcircuits, used in the receiver system, is a frequency mixer. The operating range of the mixer determines the operating range of the measuring instrument.   Aim. Research and development of an ultra-wideband integrated circuit for a 13…67 GHz frequency mixer based on the GaAs QSBD technology by Micran JSC.   Materials and methods. An analysis of existing classic and modified circuit transformers used in mixers was conducted. A modification of the transformer circuit, which allowed a frequency range of 10…70 GHz to be achieved,was proposed. Based on the obtained transformer and GaAs diode technology of Micran JSC, a complete mixer topology was developed and produced. An electrodynamic analysis of the integrated circuit was carried out; measurements were performed using a VNA up to 67 GHz.   Results. A wideband mixer with a frequency range of 10…67 GHz is developed. A circuit design is proposed based on a balanced circuit with modified transformers and an intermediate frequency output circuit. The calculated dependences and measurement results of the integrated circuit of the mixer are presented. The mixer exhibits a conversion loss of less than 10 dB in the range of 10…67 GHz.   Conclusion. A new broadband transformer with a range of operating frequencies from 10 to 70 GHz was developed. On its basis, a mixer microcircuit was simulated and manufactured. This microcircuit can be used in the receiving and transmitting units of modern measuring instruments. In terms of its characteristics, the proposed microcircuit is an analog of the Marki Mikrowave MM1-1467L mixer.   Введение. С каждым годом требования к характеристикам измерительной техники растут. Одной из таких характеристик является полоса пропускания прибора. Данный факт вынуждает создавать широкополосные микросхемы для применения в СВЧ-блоках приборов, таких как векторные анализаторы цепей (ВАЦ) и анализаторы спектра. Одной из микросхем, применяемой в блоках приемников подобного оборудования, является смеситель частот. От диапазона частот смесителя зависит полоса частот приемника и, как следствие, полоса пропускания всего прибора в целом.   Цель работы. Исследование и разработка сверхширокополосной интегральной схемы смесителя частот диапазона 13…67 ГГц на основе технологии квазивертикальных диодов Шоттки на подложке GaAs АО «НПФ "Микран"».   Материалы и методы. Проведен анализ существующих классических и модифицированных вариантов трансформаторов, применяемых в смесителях. Ни один из данных трансформаторов не удовлетворяет требованиям указанной полосы пропускания. Предложена модификация схемы трансформатора, которая позволила добиться рабочего диапазона частот 10…70 ГГц. На базе полученного трансформатора и диодной GaAs-технологии АО «НПФ "Микран"» разработана полная топология смесителя. Проведен электродинамический анализ интегральной схемы. При измерениях применялись ВАЦ до 67 ГГц.   Результаты. Представлены результаты разработки широкополосного смесителя с полосой рабочих частот 10…67 ГГц. Приведено схемотехническое решение на основе балансной схемы с модифицированными трансформаторами и цепью вывода промежуточной частоты. Показаны расчетные зависимости и результаты измерений интегральной схемы смесителя. Полученные потери преобразования в диапазоне от 10 до 67 ГГц не более 10 дБ.   Заключение. Предложен вариант доработки схемы трансформатора, разработан новый широкополосный трансформатор с диапазоном рабочих частот от 10 до 70 ГГц. На его основе выполнено моделирование и изготовлена микросхема смесителя. Данная микросхема может использоваться в приемопередающих блоках современных измерительных приборов. По совокупности характеристик микросхема является аналогом смесителя Marki Mikrowave MM1-1467L

Диагностика атмосферных плазменных струй барьерного разряда в потоке аргона и гелия в цилиндрическом СВЧ-резонаторе

Introduction. Technologies related to the use of low-temperature atmospheric plasmas are developing at a rapid pace. Creation of new low-temperature plasma sources for specific applications requires monitoring of dynamic processes in such discharges with a high time resolution. Electron concentration is one the most important plasma characteristics, which can be very low for a low-temperature atmospheric pressure plasma. However, the methods currently available for diagnostics of gas-discharge plasmas are either characterized by insufficient sensitivity or unable to monitor dynamic processes in non-stationary discharges. In this regard, the development of new diagnostic approaches to low-temperature atmospheric plasma seems to be a relevant research direction.Aim. To develop a diagnostic method for an atmospheric plasma with a low gas temperature and a low electron concentration in a cylindrical microwave resonator.Materials and methods. The proposed diagnostic method is based on the well-known principle of measuring the frequency shift and the Q-factor of the eigenmodes of the microwave resonator, inside which the plasma under study is located.Results. Measurements of the atmospheric barrier discharge plasma jets in a helium and argon stream in a cylindrical microwave resonator were performed. The proposed geometry made it possible to significantly increase the sensitivity of measurements. It became possible to exclude the effect of polarization degeneracy in a round cylindrical resonator. The developed system was also tested on test objects with a known value of permittivity.Conclusion. A method for microwave diagnostics of stationary and non-stationary cold atmospheric plasma jets in a cylindrical resonator, inside which transmitting and receiving antennas are installed, as well as an orthogonal thin conductor preventing the excitation of undesirable modes, was developed.Введение. В настоящее время активно развиваются технологии, связанные с использованием атмосферной плазмы с низкой газовой температурой. При создании новых источников низкотемпературной плазмы для конкретных приложений возникает необходимость в измерении динамических процессов в нестационарных разрядах с высоким временным разрешением. Одной из наиболее важных характеристик плазмы является концентрация электронов, которая для плазмы атмосферного давления с низкой температурой газа может быть очень небольшой. Однако доступные в настоящее время методы диагностики газоразрядной плазмы либо обладают недостаточной чувствительностью, либо не позволяют отслеживать динамические процессы в нестационарных разрядах. В этой связи представляет интерес разработка новых средств, позволяющих проводить диагностику атмосферной низкотемпературной плазмы.Цель работы. Разработка метода диагностики атмосферной плазмы с низкой температурой газа и низкой электронной концентрацией в цилиндрическом СВЧ-резонаторе.Материалы и методы. Предлагаемый метод диагностики основан на известном способе измерения сдвига частоты и добротности собственных мод СВЧ-резонатора, внутри которого находится исследуемая плазма.Результаты. Выполнена диагностика атмосферных плазменных струй барьерного разряда в потоке гелия и аргона в цилиндрическом СВЧ-резонаторе. Предложенная геометрия позволила существенно увеличить чувствительность измерений. Удалось исключить влияние эффекта поляризационного вырождения мод в круглом цилиндрическом резонаторе. Разработанная система была также апробирована на тестовых объектах с известным значением диэлектрической проницаемости.Заключение. Разработан метод СВЧ-диагностики стационарных и нестационарных холодных атмосферных плазменных струй в цилиндрическом резонаторе, внутри которого установлены передающая и приемная антенны, а также ортогональный тонкий проводник, обеспечивающий подавление нежелательных мод

Фоточувствительные структуры с каскадными концентраторами излучения на основе коллоидных квантовых точек халькогенидов металлов

Introduction. The problem of increasing the efficiency of existing photodetectors and creating their new types attracts much research attention. Among new photodetector types are photosensitive structures based on cascade concentrators, whose operational principle involves the absorption of optical radiation followed by its reemission at a longer wavelength and radiation concentration onto a highly efficient small-area photodetector. The absorption and re-emission spectra of each cascade layer depend on the characteristics of the material used. Сolloidal quantum dots are among the most promising materials for cascade layers due to their manufacturing technology, which provides for accurate control over the photoluminescence maximum position. It seems highly relevant to develop and to study photosensitive structures with cascade concentrators of various shapes based on CdS, CdSe/ZnS, and PbS colloidal quantum dots.Aim. To develop photosensitive structures with a wide-range sensitivity spectrum based on concentrators containing arrays of metal chalcogenide CQDs and to study their characteristics.Materials and methods. Cascade photosensitive structures were manufactured based on layers made of polymethyl methacrylate and layers of colloidal quantum dots embedded in a polystyrene matrix.Results. Three-layer concentrators were manufactured with different colloidal quantum dots in each concentrator layers. A 22 % increase in the output power was observed for a three-layer cascade structure based on different cascade layer materials compared to a similar structure using a single layer concentrator.Conclusion. The conducted studies showed an increase in the efficiency of photosensitive structures with a cascade concentrator based on colloidal quantum dots of various types (CdS, CdSe/ZnS, and PbS) in the cascade layers.Введение. В настоящее время актуально повышение эффективности существующих и создание новых типов фотоприемников. К таким фотоприемникам относятся фоточувствительные структуры на основе каскадных концентраторов, принцип действия которых основан на поглощении оптического излучения с последующим переизлучением на большей длине волны и концентрировании излучения на высокоэффективный фотоприемник малой площади. Спектры поглощения и переизлучения каждого слоя каскада зависят от характеристик используемого материала. Одним из наиболее перспективных материалов для слоев каскада являются коллоидные квантовые точки (ККТ), технология производства которых позволяет точно управлять положением максимума фотолюминесценции. Актуальным является создание и исследование фоточувствительных структур с каскадными концентраторами различной формы на основе ККТ CdS, CdSe/ZnS и PbS.Цель работы. Создание и исследование фоточувствительных структур со спектром чувствительности в широком диапазоне на основе концентраторов, содержащих массивы ККТ халькогенидов металлов, и исследование их характеристик.Материалы и методы. Каскадные фоточувствительные структуры изготовлены на основе слоев, выполненных из полиметилметакрилата и слоев ККТ, заключенных в матрицу из полистирола.Результаты. Приведены результаты исследования изготовленных трехслойных концентраторов с различными коллоидными квантовыми точками в каждом из слоев концентратора. Показано увеличение выходной мощности на 22 % для структуры трехслойного каскада, в котором использовались различные материалы слоев, по сравнению с аналогичной структурой, использующей однослойный концентратор.Заключение. Исследования показали повышение эффективности фоточувствительных структур с каскадным концентратором на основе ККТ различного типа (CdS, CdSe/ZnS и PbS) в слоях каскада

Экспериментальное сравнение интерференционного и автоколлимационного нуль-индикаторов

Introduction. At present, measurement of angles with high accuracy is an essential task in various scientific and industrial fields. The goniometer is one of the most widespread high-precision angle measuring devices, which can incorporate various types of null indicators. In turn, null indicators (NI) are based on different operating principles and can be sensitive to external factors that contribute to the measurement error.Aim. Experimental comparison of two NI types: an interference NI with a Koester prism and an autocollimating NI based on a quadrant photodiode.Materials and methods. An experimental setup was assembled, including two NI that could be connected to one goniometer and measure the accumulated angles of one optical polygon under the same conditions.Results. As a result of conducting measurements and performing a cross-calibration procedure, four sets of data were obtained. An analysis of the processed data showed that the difference in the errors of the ring laser when using two NI did not exceed 0.06 arc seconds, being within the margin of random error. At the same time, the difference between the deviations of the reflecting faces from the nominal position for the two faces exceeded this limit, which confirms the effect of deviation of the surface from the plane on angular measurements with different types of null indicators.Conclusion. According to the results obtained, from the random error point of view, the interference null indicator NI showed higher performance, demonstrating the RMS of measured values of 0.02 angular seconds when measured during 25 prism revolutions. At the same time, the autocollimating null indicator NI had an RMS at the level of 0.04 angular seconds when measured during 64 revolutions. Presumably, this may be caused by the installation specifics of NI. It should also be noted that there is no correlation between the statistical characteristics of the reflecting face itself and the difference between its deviations determined by different NI types.Введение. В настоящее время во многих научных и промышленных задачах требуется измерение углов с высокой точностью. Одним из самых распространенных высокоточных углоизмерительных приборов является гониометр, в составе которого могут применяться различные типы нуль-индикаторов (НИ). НИ, в свою очередь, имеют различные принципы работы и по-разному воспринимают некоторые факторы, способные вносить вклад в погрешность измерений.Цель работы. Экспериментальное сравнение двух типов НИ: интерференционного с призмой Кестерса и автоколлимационного на базе квадрантного фотодиода.Материалы и методы. Для достижения поставленной цели была собрана экспериментальная установка, включающая два НИ, которые могут подключаться к одному гониометру и измерять накопленные углы одной многогранной призмы в одинаковых условиях.Результаты. В результате измерений и проведенной процедуры кросс-калибровки были получены 4 набора данных. Анализ обработанных данных показал, что разница погрешностей кольцевого лазера при использовании двух НИ не превысила 0.06'', что находится в пределах случайной погрешности. В то же время, разница между отклонениями отражающих граней от номинального положения для двух граней этот предел превысила, что подтверждает влияние отклонения поверхности от плоскости на угловые измерения с разными типами НИ.Заключение. По результатам эксперимента с точки зрения случайной погрешности интерференционный НИ проявил себя лучше, продемонстрировав СКО измеренных значений 0.02'' при измерениях в ходе 25 оборотов призмы. В то же время автоколлимационный НИ имел СКО на уровне 0.04'' при измерениях в течение 64 оборотов. Предположительно это может быть связано с установкой НИ. Также необходимо отметить, что корреляция между статистическими характеристиками самой отражающей грани и разницей между ее отклонениями, определяемыми разными типами НИ, отсутствует

Исследование компенсационных методов регулирования параметров ключевых преобразователей напряжения

Introduction. Approaches to the introduction of negative feedback in pulse control systems regulating the parameters of electricity flow with pulse-width modulation (PWM) continue to attract research attention in the field of switch power amplifiers (SPA) and switch voltage converters (SVC). Evaluation of the potential of compensation methods is of importance when selecting power electronics devices for various purposes.Aim. To review compensation methods for parameter regulation and to investigate conditions for the operational stability of SVC with feedback on output voltage and current.Materials and methods. The research methodology included the theory of pulsed automatic control systems, the method of harmonic linearization with stability assessment according to Nyquist criteria, and the generating filter method based on multiple frequencies.Results. An analysis of operational stability conditions was carried out.  Analytical dependences and graphical representation of the limit feedback values from the modulation parameters and the switch transformation scheme were proposed.Conclusion. The conducted study of the feedback depth in SVC, limited by the penetration of high-frequency components into the path of a width-modulated signal and its delay, due to the peculiarities of the terminal stage of the SPA, demonstrates that the limit value of the voltage feedback depth at typical circuit parameters does not exceed 12 dB, while the depth of the current feedback of the filter choke of the low frequencies can be fundamentally (more than 20 dB) higher. At the same time, the implementation of voltage stabilization and output current limitation modes for maintaining reliable operation in start-up and overload modes is possible only with the use of combined feedback.Введение. Изучение особенностей введения отрицательной обратной связи в системах импульсного регулирования параметров потока электроэнергии с широтно-импульсной модуляцией всегда вызывало особый интерес разработчиков ключевых усилителей мощности (КУМ) и преобразователей напряжения (КПН). Оценка потенциала компенсационных методов является актуальной задачей при выборе направлений реализации устройств силовой электроники различного назначения.Цель работы. Обзор компенсационных методов регулирования параметров и исследование условий устойчивости работы КПН с обратной связью по выходному напряжению и току.Материалы и методы. В работе использованы основы теории импульсных систем автоматического регулирования, дополненные методом гармонической линеаризации с оценкой устойчивости по критериям Найквиста и методикой формирующего фильтра с применением метода кратных частот.Результаты. Проведен анализ условий устойчивости работы, предложены аналитические зависимости и графическое представление величин предельной обратной связи от параметров модуляции и схемы ключевого преобразования.Заключение. Проведенное исследование глубины обратной связи в ключевых регуляторах напряжения, ограниченной проникновением высокочастотных составляющих в тракт формирования широтномодулированного сигнала и его задержкой, обусловленные особенностями работы оконечного каскада КУМ, демонстрирует, что предельное значение глубины обратной связи по напряжению при типовых параметрах схемы не превышает 12 дБ, тогда как глубина обратной связи по току дросселя фильтра нижних частот может быть принципиально (более чем на 20 дБ) выше. При этом реализация режимов стабилизации напряжения и ограничения выходного тока для обеспечения надежной работы в пусковых режимах и режимах перегрузки возможна только при применении комбинированной обратной связи