Алгоритм бесконтактного контроля работоспособности элементов радиоэлектронной аппаратуры

The research, described in the article, relates to the field of technical diagnostics – one of the componentsof the process of repairing electronic equipment. The main reasons that influence the correct operation of radioelectronic equipment are identified, and the types of technical malfunctions that arise during its operationare identified. The types of faults in printed circuit units have been identified and systematized, a classificationof methods for their diagnosis has been made, an algorithm for contactless monitoring of the performance of radioelectronic equipment elements has been developed, and a device structure for its implementation has been proposed.Исследования, описанные в статье, относятся к области технической диагностики – одной из составных частей процесса ремонта радиоэлектронной аппаратуры. Определены основные причины, оказывающие влияние на корректную работу радиоэлектронной аппаратуры, выявлены виды технических неисправностей, возникающих в процессе ее эксплуатации. Выделены и систематизированы виды неисправностей печатных узлов, выполнена классификация способов их диагностики, разработан алгоритм бесконтактного контроля работоспособности элементов радиоэлектронной аппаратуры и предложена структура устройства для его реализации

Электромагнитная безопасность систем мобильной связи 4G/5G

An analysis is performed for electromagnetic safety of equipment of 4G/5G mobile communications for population and technical facilities of critical infrastructure: railway signaling and telecommunications equipment, medical short-range equipment, medical electrical equipment, and electrical equipment for measurement, control and laboratory use. It was established that radiations of 4G/5G systems are potentially dangerous for functioning of critical infrastructure equipment and the population. Recommendations aimed at reducing the danger of mobile communications for critical infrastructure objects and for population are given.Выполнен анализ электромагнитной безопасности оборудования систем мобильной связи 4G/5G для населения и технических объектов критической инфраструктуры: оборудования сигнализации и телекоммуникации инфраструктуры железнодорожного транспорта, медицинского беспроводного оборудования малого радиуса действия, медицинского электрического оборудования и электрического оборудования для измерения, управления и лабораторного применения. Установлено, что излучения оборудования 4G/5G являются потенциально опасными для функционирования оборудования критической инфраструктуры и для населения. Приведены рекомендации, направленные на снижение опасности систем мобильной связи для объектов критической инфраструктуры и для населения

Формирование трубчатых оксидов алюминия локальным электрохимическим анодированием в органических электролитах и их антиотражающие свойства

Research has been carried out on the formation of tubular aluminum oxides by local electrochemical anodization in aqueous solutions of organic acids such as formic, citric, tartaric, malic and others. Self-ordered nanostructures formed this way can be used in the manufacture of various optical devices. Tubular aluminum oxides formed by local electrochemical anodization in organic acids have a high concentration of anionic complexes containing carbon atoms over 10 at.%. Studies of reflection spectra showed effective anti-reflection properties of films with a specular reflection coefficient of 0.7–1.4 %.Выполнены исследования по формированию трубчатых оксидов алюминия локальным электрохимическим анодированием в водных растворах органических кислот, таких как муравьиная, лимонная, винная, яблочная и др. Формируемые подобным образом самоупорядоченные наноструктуры могут быть использованы при изготовлении различных оптических устройств. Трубчатые оксиды алюминия, сформированные локальным электрохимическим анодированием в органических кислотах, имеют высокую концентрацию анионных комплексов, содержащих более 10 ат.% атомов углерода. Исследования спектров отражения показали эффективные антиотражающие свойства пленок с коэффициентом зеркального отражения 0,7–1,4 %

Методы проектирования приборов и систем медицинской электроники

A brief overview of the results of work in the field of “Devices, systems and technologies for medical purposes”, obtained with the direct participation of the authors of the article, is given. The results of the development and research in the field of modeling the effects of physical factors on the human body and digital processing of biomedical signals are presented. The principal aspects of the original systems of long-term monitoring of the human condition and control of the musculoskeletal system are presented.Дан краткий обзор результатов работ по направлению «Приборы, системы и технологии медицинского назначения», полученных с непосредственным участием авторов статьи. Изложены результаты разработки и исследования в области моделирования воздействия физических факторов на организм человека и цифровой обработки биомедицинских сигналов. Приведены принципиальные аспекты оригинальных систем длительного мониторинга состояния человека и контроля опорно-двигательного аппарата

Прецизионный преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения

The developed model of a resistive-transistor thermoelectric converter, the technique for identifying its parameters and the results of circuit simulation using the proposed model of an RMS-DC converter are considered. The electrical circuit of the RMS-DC converter is given, the dependences of the conversion error on the input voltage level obtained by circuit modeling, on the basis of which the main requirements for reducing the error are formulated. The application of operational amplifiers of the OAmp11.2 type with input junction field-effect transistors, previously developed on the master slice array МН2ХА031, makes it possible to implement a precision RMS-DC converter in the form of a microassembly containing two crystals of the ПН001 thermoelectric converter, one МН2ХА031 crystal with a signal processing circuit and external filter capacitors. Circuit simulation showed that such a converter remains operational at an absorbed dose of gamma radiation equal to 1 Mrad and exposure to a neutron fluence of 1 ⋅ 1013 n/cm2 .Рассмотрены разработанная модель резистивно-транзисторного термоэлектрического преобразователя, методика идентификации ее параметров и результаты схемотехнического моделирования с применением предложенной модели преобразователя переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения. Приведена электрическая схема преобразователя переменного напряжения в постоянное, полученная при схемотехническом моделировании зависимости погрешности преобразования от уровня входного напряжения, на основании которой сформулированы основные требования для уменьшения погрешности. Применение ранее разработанных на базовом матричном кристалле МН2ХА031 операционных усилителей типа OAmp11.2 с входными полевыми транзисторами, управляемыми p–n-переходом, позволяет реализовать прецизионный преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения в виде микросборки, содержащей два кристалла термоэлектрического преобразователя ПН001, один кристалл МН2ХА031 со схемой обработки сигналов и внешние фильтрующие конденсаторы. Схемотехническое моделирование показало, что такой преобразователь сохраняет работоспособность при поглощенной дозе гамма-излучения, равной 1 Мрад, и воздействии флюенса нейтронов 1 ⋅ 1013 н/см

Исследования и разработки в области создания материалов, технологий и средств обеспечения безопасности

Technologies for the manufacture of microwave electromagnetic shields based on powdered carbon, foil and composite multilayer materials are presented. Technological methods for their manufacture and shielding properties are described, and the main mechanisms leading to increased shielding properties are considered depending on the manufacturing technology, composition and alternation of composite layers. It is shown that the values of the reflection coefficient of electromagnetic radiation in the frequency range 2–17 GHz for the shields considered reach a value of (–20) dB. Microwave absorbers with a reflection characteristic lower than (–10.0) dB (down to (–52.0) dB) in the frequency band 8.0–12.0 GHz are developed, and the electrophysical parameters, composition and concentration of components of the composite materials for such microwave absorbers are determined. The systems for active protection of speech information that use combined masking signals consisting of “white” noise and speech-like signals as masking signals, along with “white” noise are considered. Criteria have been developed for the approach to selecting speakers and audiences when assessing speech intelligibility to solve problems of protecting speech information and methods for experimental studies of speech intelligibility against a background of masking acoustic noise. Technologies for the formation of nanocomposites based on carbon nanotubes and nanoparticles of ferromagnetic materials are presented to increase the degree of coherence of the spin texture at macroscopic distances, increase the degree of security of electronic products to strong magnetic fields and noise immunity. It has been shown that at certain concentrations of ferromagnetic nanoparticles, micromagnetic parameters increase, ensuring high performance of active elements in magnetic fields. The role of carbon in this case turns out to be decisive. The presented results seem promising for use in the creation of anechoic chambers, partitions for separating indoor zones intended for the location of electronic devices, products for protecting humans from the effects of electromagnetic radiation in the microwave range, and the formation of combined masking signals in the form of “white” noise for devices protection of speech information, composite coatings to level out the effects of a constant magnetic field on electronic products.Представлены технологии изготовления электромагнитных экранов СВЧ-диапазона на основе порошкообразного угля, фольгированных и композиционных многослойных материалов. Описаны технологические методы их изготовления, экранирующие свойства, рассмотрены основные механизмы, приводящие к усилению экранирующих свойств в зависимости от технологии изготовления, состава и чередования слоев композита. Показано, что значения коэффициента отражения электромагнитного излучения в диапазоне частот 2–17 ГГц экранов, изготовленных в соответствии с представленными технологиями, достигают (–20) дБ. Разработаны радиопоглотители c характеристикой отражения менее (–10) дБ (до (–52) дБ) в диапазоне частот 8–12 ГГц, определены электрофизические параметры, состав и содержание компонентов композиционных материалов для таких радиопоглотителей. Рассмотрены системы активной защиты речевой информации, использующие наряду с «белым» шумом комбинированные маскирующие сигналы, состоящие из «белого» шума и речеподобных сигналов. Разработаны критерии подхода к отбору дикторов и аудитории при оценке разборчивости речи для решения задач защиты речевой информации и методики экспериментальных исследований разборчивости речи на фоне маскирующих акустических шумов. Представлены технологии формирования нанокомпозитов на основе углеродных нанотрубок и наночастиц ферромагнитных материалов для увеличения степени когерентности спиновой текстуры на макроскопических расстояниях, повышения степени устойчивости изделий электронной техники к сильным магнитным полям и помехоустойчивости. Показано, что при определенных концентрациях наночастиц ферромагнетика происходит рост микромагнитных параметров, обеспечивающих высокую работоспособность активных элементов в магнитных полях. Роль углерода при этом оказывается определяющей. Приведенные результаты представляются перспективными при создании безэховых камер, перегородок, отделяющих в помещениях зоны, предназначенные для расположения приборов электронной техники, при изготовлении изделий для защиты человека от воздействия электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, формирования комбинированных маскирующих сигналов в виде «белого» шума для устройств защиты речевой информации, композитных покрытий для нивелирования воздействия постоянного магнитного поля на изделия электронной техники

Обнаружение сигналов с хаотически изменяющейся формой и малой вероятностью радиоперехвата

Low probability of intercept performance of direct-sequence spread-spectrum system with chaotic spreading sequences is investigated. The energy detectors, synchronous and asynchronous, coherent and non-coherent structures are studied here to detect the presence of chaotic direct-sequence spread-spectrum signals. Simple detection approach using a binary correlation function to detect nonbinary chaotic sequences is proposed. The expressions of detection probabilities of chaotic spreading signals are derived. Comparisons between systems using chaotic and binary sequences are given in terms of the low probability of intercept performance, and the performance improvement with chaotic spreading sequences is observed.Проанализирована вероятность радиоперехвата сигналов с хаотически изменяющейся формой для систем обработки прямой последовательности импульсов с расширенным спектром. Энергетический обнаружитель, синхронные и асинхронные, когерентные и некогерентные структуры рассматриваются для обнаружения случайных сигналов, имеющих вид прямой последовательности импульсов с расширенным спектром. Предлагается простая процедура обнаружения сигналов на основе бинарной корреляционной функции для небинарных псевдослучайных последовательностей. Получена вероятность обнаружения случайных сигналов с расширенным спектром. Сравнительный анализ характеристик обнаружения показал, что использование хаотических последовательностей импульсов с расширенным спектром позволяет уменьшить вероятность радиоперехвата

Особенности цифрового диаграммообразования в субапертурных антенных решетках высокоинформативных космических радиолокаторов с синтезированием апертуры

It is shown that during digital beamforming in a subaperture antenna array of highly informative space radars with synthetic aperture, it is necessary to provide a procedure for equalizing the time delays of the subaperture output signals for transmission and reception. It has been established that losses in the signal-to-noise ratio on a radar image of a point target for a typical aperture size at an elevation angle of 0.7 m and a signal spectrum width of 600 MHz reach 2.1 and 7.5 dB for off-nadir angles of 21° and 50°, respectively. Recommendations are formulated for equalizing time delays for transmission and reception based on spectral processing. Simulation results are presented.В статье показано, что при цифровом диаграммообразовании в субапертурной антенной решетке высокоинформативных космических радиолокаторов с синтезированием апертуры необходимо предусматривать процедуру выравнивания временных задержек выходных сигналов субапертур на передачу и на прием. Установлено, что потери в отношении сигнал/шум на радиолокационном изображении точечной цели для типового размера апертуры по углу места 0,7 м и при ширине спектра сигнала 600 МГц достигают 2,1 и 7,5 дБ для углов отклонения от надира 21° и 50° соответственно. Сформулированы рекомендации по выравниванию задержек на передачу и прием на основе спектральной обработки. Приведены результаты моделирования

Методика поиска дефектных солнечных панелей в данных телеметрии электростанции на основе результатов работы цифрового двойника

Searching for faulty, and therefore operating in abnormal mode, solar panels at a power plant is an urgent task in the context of the development and growth of the share of solar energy in electricity generation. The research is aimed at developing and evaluating the effectiveness of a new methodology and software algorithm for searching for anomalies in the operation of solar panels based on the results of a digital twin created and trained using telemetry data from a solar power plant. The methodology is based on studies of deviations in power values at the point of maximum efficient operation of the solar panel, calculated by the digital twin, from the average statistical values for the power plant. Using the proposed methodology, over six months of direct observations, 16 anomalies in the operation of the solar panels of the power plant were discovered and confirmed. It has been established that when analyzing deviations of normalized power values at the maximum power point PN, it is possible to detect solar panels that have defects or operate with loss of efficiency.Поиск несправных, а значит, работающих в аномальном режиме солнечных панелей на электростанции является актуальной задачей в условиях развития и роста доли солнечной энергетики в выработке электроэнергии. Исследования нацелены на разработку и оценку результативности новой методики и программного алгоритма поиска аномалий в работе солнечных панелей на основе результатов работы цифрового двойника, созданного и обученного по данным телеметрии солнечной электростанции. Методика основана на исследованиях отклонений значений мощности в точке максимальной эффективной работы солнечной панели, рассчитанной цифровым двойником, от среднестатистических значений по электростанции. С применением предлагаемой методики за полгода прямых наблюдений обнаружены и подтверждены 16 аномалий в работе солнечных панелей электростанции. Установлено, что при анализе отклонений нормализованных значений мощностей в точке максимальной мощности PN возможно обнаружение солнечных панелей, которые имеют дефекты или работают с потерей эффективности

Гелитрон: работа на высоких гармониках орбитальной частоты и режим фазовой селекции электронов

The possibilities of improving the output characteristics of the helitron in two directions have been studied – increasing the efficiency in the phase selection mode of electrons and increasing the operating frequency through the use of a multi-lamella electrodynamic system (increasing the azimuthal index n of the operating mode). The results obtained during the experiments indicate the unique capabilities of the helitron at very high harmonics of the electron orbital frequency: up to n = 96, the device has an acceptable efficiency for low-power generators in the electron phase selection mode. This opens up prospects for using such a generator in the millimeter wavelength range. However, in this range, instead of a high-frequency multi-lamella line, an azimuthally corrugated rod with a depth of longitudinal grooves ∆r = λ/4 should be used. This is most effective in providing thermal conditions.Исследованы возможности улучшения выходных характеристик гелитрона в двух направлениях – повышение КПД в режиме фазовой селекции электронов и увеличение рабочей частоты за счет использования многоламельной электродинамической системы (увеличение азимутального индекса n рабочей моды). Полученные в процессе экспериментов результаты свидетельствуют об уникальных возможностях работы гелитрона на очень высоких гармониках орбитальной частоты электронов: вплоть до n = 96 прибор имеет приемлемый КПД для генераторов малой мощности в режиме фазовой селекции электронов. Это открывает перспективы применения подобного генератора в миллиметровом диапазоне длин волн. Однако в данном диапазоне следует вместо высокочастотной многоламельной линии использовать азимутально гофрированный стержень с глубиной продольных канавок ∆r = λ/4. Это наиболее эффективно в обеспечении теплового режима