Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Компресор 3:2 з низьким енергоспоживанням на основі XOR-XNOR та 2:1 мультиплексора за QCA технологією

С. Касса — 2024-01-26

В галузі проєктування схем спостерігається зростаюча тенденція до створення високошвидкісних схем із мінімальною кількістю помилок на нанометровому рівні. Таким чином, квантово-точкові клітинні автомати QCA (quantum-dot cellular automata) є парадигмою на основі нанотехнологій, яка використовує квантову комірку з чотирма точками та двома електронами для обчислення логічних бітів, що можна порівняти з архітектурою КМОН на основі транзисторів. Ця стаття присвячена проектуванню компресора з малим споживанням з використанням вентиля XOR–XNOR та мультиплексору 2:1. Розроблений компресор на основі QCA містить 152 комірки, розташовані копланарно, та вісім мажоритарних логічних елементів MG (majority gates). За допомогою програми QCAPro досліджено розсіювання енергії компресора за різних значень енергії тунелювання. Крім того, представлені термічні та поляризаційні схеми компресора. Для оцінки продуктивності розробленого компресора його характеристики порівняно з характеристиками найкращих існуючих схем на QCA за кількістю комірок, загальною площею, використанням MG елементів та затримкою сигналу. Новий компресор протестовано за допомогою програми QCADesigner при відсутності комірок. Дана конструкція має лише 5 тестових векторів, що забезпечує 100% покриття помилок та свідчить про її повну відповідність для проектування контролепридатних систем DFT. Запропонований компресор можна використовувати з різними помножувачами, включаючи помножувач дерева Воллеса, DADDA помножувач та компресори вищого порядку 7:3.

Проста методика визначення довжин закритичних зон біконічного резонатора

Михайло Вікторович Андрєєв — 2024-01-26

У роботі представлено просту методику визначення довжини закритичних зон поблизу кінців біконічного резонатора, де отвори для введення зразків можуть бути зроблені без суттєвого спотворення резонансних частот і структури поля. Методика використовує метод частково перетинних областей у комбінації з методом колокації. Внутрішність резонатора поділено на дві перетинні області, на межах яких задано точки колокації. У кожній області електричне поле представлено у вигляді розкладу за власними функціями, та з умови рівності електричних полів в обох областях у точках колокації отримано однорідну систему лінійних рівнянь відносно коефіцієнтів розкладання. Коефіцієнти розкладання визначено як власний вектор матриці цієї системи, що відповідає її нульовому власному значенню. За допомогою знайдених коефіцієнтів розкладання розраховано розподіл електричного поля, нормований на максимальне електричне поле в резонаторі, що дозволяє знайти довжину закритичних зон, означених як області, де електричне поле не перевищує заданої малої частки максимального електричного поля в резонаторі. Оскільки всього чотири пари точок колокації виявилися достатніми, обсяг обчислень для запропонованоi методики є досить помірним, що дозволяє використовувати її при розробці вимірювачів на основі біконічних резонаторів з відкритими кінцями.

Спрямовані та діапазонні властивості дипольних антен з екранами квадратної форми

Надія Петрівна Єлісєєва — 2024-01-26

В статті наведено кількісний аналіз характеристик спрямованості та смуги робочих частот резонансної дипольної антени, розташованої паралельно до ідеально провідного екрана квадратної форми з врахуванням ефекту синфазності дифрагованих полів на всіх чотирьох крайках екрана з геометрооптичним полем в напрямку нормалі до екрана, розміри якого забезпечують синфазність цих полів. У роботі використано розв’язок тривимірної векторної задачі дифракції випромінювання диполя на екрані прямокутної форми, отриманий в рамках метода рівномірної геометричної теорії дифракції. За розробленими програмами у середовищі FORTRAN при постійному віддаленні резонансного напівхвильового диполя від квадратного екрана на чверть резонансної довжини хвилі розраховано діаграми спрямованості (ДС), коефіцієнт спрямованої дії (КСД) в напрямку нормалі до екрана та в напрямку головного максимуму ДС, опір випромінювання при зміні робочих довжин хвиль і розмірів екрана в широких межах. Показано, що оптимальні по максимуму КСД розміри квадратного екрана складають 0,7–1,3 резонансної довжини хвилі диполя, а резонанс опору випромінювання антени має місце при електричних розмірах квадратного екрана в межах 0,7–0,9. Ширина головної пелюстки ДС антени в площині електричного вектора поля становить близько 60°, і близько 100° в площині магнітного, та слабко залежить від розмірів екрана. Cмуга робочих довжин хвиль обмежується величинами КСД, опору випромінювання та ідентичністю головної пелюстки ДС антени і дорівнює від 0,75 до 1,4 резонансної довжини хвилі. Показник широкосмуговості дипольної антени з квадратним екраном сягає одиниці.

Уточнення виразу для розрахунку величини втрат одношарової обмотки індуктивного елемента

Андрій Павлович Середін — 2024-01-26

В роботі коротко наведено результати попередніх досліджень, в ході яких визначено, що ймовірною причиною появи значної похибки при розрахунку величини втрат одношарової обмотки індуктивного елемента без осердя за аналітичною методикою Ferreira в ультразвуковому діапазоні частот, є нехтування впливом на розподіл струму у витках деяких геометричних параметрів обмотки, таких як її діаметр та кількість витків. Таким чином, розрахунковий вираз даної методики потребує уточнення шляхом внесення до нього знехтуваних геометричних параметрів. Визначено, що аналітичним шляхом вирішити дану задачу складно, тому запропоновано її вирішення емпіричним способом. За допомогою комп’ютерного моделювання проведено моделювання величини втрат одношарової обмотки без осердя для найбільш поширених на практиці значень діаметрів обмотки, діаметрів провідників, кількості витків та робочих частот. Наведено ряд залежностей, на основі яких визначено вид уточнюючих виразів, спосіб їх внесення у розрахунковий вираз як доповнюючих множників, і розраховано відповідні поправочні коефіцієнти. Виконано порівняння результатів розрахунку величини втрат за уточненим виразом та початковим. Визначено, що розбіжність при порівнянні теоретичних та експериментальних результатів змінилася з 59,5 до 11% при зміні кількості витків, та з 63 до 4% при врахуванні впливу діаметру намотки.

Запропоновано альтернативний спосіб розрахунку величини втрат одношарових обмоток для найбільш поширених конкретних практичних випадків. На основі модельованих даних побудовано криві залежностей величини втрат обмотки від вказаних геометричних параметрів. Обрано найбільш оптимальний тип апроксимуючої функції, виконано апроксимацію, та розраховано апроксимуючі коефіцієнти для діаметру провідника, діаметру каркасу, та кількості витків обмотки для різних робочих частот.

Схема активації піднесучих низької складності для OFDM з індексною модуляцією

Г. Н. Фадхель — 2024-01-26

В системі ортогонального мультиплексування з частотним поділом та індексною модуляцією OFDM-IM (orthogonal frequency division multiplexing with index modulation) дані відображаються на схеми активації піднесучих SAP (subcarrier activation patterns) за допомогою таблиць пошуку або комбінаторних схем. Складність цих схем відображення зростає зі збільшенням кількості піднесучих. Тому вони застосовуються до підгруп піднесучих, але за рахунок зменшення кількості даних, що завантажуються в OFDM-блок. У цій роботі запропоновано схему прямого відображення даних до SAP низької складності. Представлено необхідний аналіз для визначення аналітичного коефіцієнта бітових помилок BER (bit error rate) та проведено комп’ютерне моделювання для знаходження і порівняння теоретичних і змодельованих результатів BER в умовах частотно-селективного каналу з релеєвськими завмираннями. Запропонована схема дозволяє завантажити більше біт даних в OFDM-блок порівняно з традиційними схемами. Результати комп’ютерного моделювання демонструють перевагу OFDM-IM системи з використанням запропонованої схеми над традиційною OFDM-IM з точки зору показників BER.