У зв'язку з потребами інтерферометричного методу формування зображень у міліметровому та більш короткохвильових діапазонах наведено математичне формулювання задач оптимізації вхідної та вихідної апертур багатопроменевого інтерферометра, а також висвітлено результати, одержані методом випадкового пошуку.

Поставлено та розв'язано задачу оптимального прийому відбитого сигналу під час локації об'єкта досить малих розмірів, якими можна знехтувати, в середовищі з довільною залежністю комплексної діелектричної проникності від частоти. Одержано вираз для середньоквадратичної похибки визначення відстані до об'єкта. Показано, що точність визначення відстані до об'єкта залежить тільки від спектральної щільності сигналу та шуму і не залежить від форми імпульсу та ступеня його спотворення в середовищі.

Наведено результати побудови безнадлишкових конфігурацій антенного масиву або апертури оптичного пристрою на квадратах зі стороною від 5 до 20 елементів цілочислової решітки методом випадкового пошуку. Встановлено деякі переваги методу випадкового пошуку перед відомими регулярними методами.

Побудовано теорію оптимального прийому сигналу у разі надширокосмугової локації подвійних точкових об'єктів у диспергуючому поглинаючому середовищі та знайдено залежність роздільної здатності локатора за дальністю від спектрів сигналу та шуму. Показано, що за умов будь-якої малої різниці відстаней до компонентів об'єкта можна відрізнити подвійний об'єкт від поодинокого з такими ж відбивними властивостями і з якою завгодно високою надійністю, якщо відношення сигнал - шум зробити досить великим. Результат суттєво залежить від точкового характеру об'єктів.

Наведено огляд результатів досліджень, виконаних за останні роки в ІРЕ у галузі нелінійної динаміки найпростішого генератора О-типу з тривалою взаємодією. Проаналізовано різноманітні можливі підходи до опису такого генератора, розглянуто характер руху електронів у пучку та різні можливі способи його опису, досліджено умови м'якого та жорсткого збудження коливань у такому генераторі. Показано, що такий генератор в одномодовому режимі може мати багато стійких станів генерації. Показано, що традиційний опис руху електронів за допомогою ряду за малою безрозмірною амплітудою хвилі є придатним для точного визначення значень кутів прольоту, за яких починаються зони жорсткого збудження, але не придатним для оптимізації приладу за коефіцієнтом корисної дії.

Сделан обзор результатов исследований, проведенных в последние годы в ИРЭ в области нелинейной динамики простейшего генератора О-типа с длительным взаимодействием. Проанализированы разные возможные подходы к описанию такого генератора, рассмотрен характер движения электронов в пучке и различные возможные способы его описания, исследованы условия мягкого и жесткого возбуждения колебаний в таком генераторе. Показано, что такой генератор в одномодовом режиме может иметь много устойчивых состояний генерации. Показано, что традиционное описание движения электронов с помощью ряда по малой безразмерной амплитуде волны пригодно для точного определения значений угла пролета, при которых начинаются зоны жесткого возбуждения, но непригодно для оптимизации прибора по КПД.

This paper presents a review of the results of the studies conducted in the field of non-linear dynamics of the simplest O-type oscillator with long-time interaction at the Institute of Radiophysics and Electronic within recent years. Various possibleapproaches to describing the oscillator are analyzed. The electron beam motion pattern and various possible methods to describe it are considered. Conditions of both soft and hard excitation of the oscillations in the oscillator are studied. It is shown that the oscillator can have a lot of steady states of oscillation at the single mode. The traditional description of the electron motion by means of series in terms of small amplitude appears to be applicable for exact determination of the transient angle value where the intervals of hard excitation begin; however, it turns to be unusable for the efficiency optimization of the device.

Індекс рубрикатора НБУВ: З848-041.7

Рубрики:

Радіопередавальні пристрої (радіопередавачі)

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

З метою вивчення обміну енергією між електронним пучком і високочастотним полем у клінотроні розглянуто рух однорідного на початку електронного пучка у повздовжньому електричному полі уповільненої електромагнітної хвилі з амплітудою, що експоненціально наростає вздовж траєкторії електрона. Приведено порівняння розв'язків: одержаних числовим шляхом та аналітичним методом збуджень за малою амплітудою у шостому наближенні. Показано, що похибка наближеного розв'язку мала за невеликих значень кута прольоту та катастрофічно наростає, починаючи з деякого його значення. Стисло розглянуто природу "клінотронного ефекту".

С целью изучения обмена энергией между электронным пучком и высокочастотным полем в клинотроне рассмотрено движение первоначально однородного электронного пучка в продольном электрическом поле замедленной электромагнитной волны с амплитудой, экспоненциально нарастающей вдоль траектории электрона. Проведено сравнение решений: полученных численно и аналитическим методом возмущений по малой амплитуде в шестом приближении. Показано, что погрешность приближённого решения мала при небольших значениях угла пролёта и катастрофически нарастает, начиная с некоторого его значения. Кратко обсуждена природа "клинотронного эффекта".

In order to explore the energy exchange between an electron beam and the HF-field in a klynotron an analysis is made of an originally homogeneous electron beam motion in the longitudinal electric field of a slow electromagnetic wave where an amplitudegrows exponentially along the electron trajectory. A comparison is made of the solutions found numerically and analytically by the perturbation method in terms of a small amplitude at the sixth approximation. An error of the approximate solution is shown to be insignificant at small transit angle values, and dramatically increases starting with its certain value. The "klynotron effect" is briefly discussed.

Сформульовано метод визначення рельєфу поверхні за полем нахилів та поля нахилів за вихідними зображеннями. Показано, що за коректного статистичного підходу задачу можна успішно розв'язати як у випадку перевизначеної, так і у випадку недовизначеної систем рівнянь, що пов'язують рельєф з вихідними даними. Можливості методу продемонстровано на комп'ютерних моделях.

Дана формулировка метода определения рельефа поверхности по полю наклонов и поля наклонов по исходным изображениям. Показано, что при корректном статистическом подходе задача может быть успешно решена как в случае переопределённой, так и в случае недоопределённой систем уравнений, связывающих рельеф с исходными данными. Возможности метода продемонстрированы на компьютерных моделях.

The method of determining both the surface relief from the slope field and the slope field from initial images has been formulated in the present paper. It is shown that the problem can be successfully solved when using a correct statistical approach in the case of overdetermined and underdetermined system of equations that relates relief to initial data. The possibilities of the method are illustrated by computerized models.

Викладено байєсівський статистичний підхід до фільтрації сигналів, розроблений ще у часи Лапласа та Гаусса і розвинутий у наступні століття, та його використання під час фільтрації зображень. Розглянуто інформативність експерименту, що призводить до одержання зображень. У ролі цілком природної адитивної кількісної міри інформативності використовується інформаційний оператор Фішера. Наведено приклади конкретних результатів застосування цього підходу до розв'язання практичних задач: розроблені в ІРЕ НАН України фотоклінометричний метод визначення рельєфу поверхні та інтерферометричний метод формування зображень об'єкта у процесі його спостереження крізь турбулентну атмосферу. Дано стислий огляд інших результатів у галузі обробки зображень, одержаних в ІРЕ НАН України з 1970 р.

Изложен байесовский статистический подход к фильтрации сигналов, сформировавшийся еще во времена Лапласа и Гаусса и развитый в последующие века, и его применение к фильтрации изображений. Рассмотрена информативность эксперимента, приводящего к получению изображений. В качестве естественной аддитивной количественной меры информативности используется информационный оператор Фишера. Приведены примеры конкретных результатов применения этого подхода к решению практических задач: разработанные в ИРЭ НАН Украины фотоклинометрический метод определения рельефа поверхности и интерферометрический метод формирования изображения объекта при его наблюдении сквозь турбулентную атмосферу. Дан краткий обзор других результатов в области обработки изображений, полученных в ИРЭ НАН Украины с 1970 г.

The statistical approach to the signal filtration is formulated, formed in time of Laplace and Gauss and developed during next ages, and its application in filtering of images. Informativity of the experiment resulting to an image is defined using Fisher informational operator. Some examples of real results obtained using this approach are presented: photoclynometric method and interferometric method of forming (constructing) the object's image during searching it through the turbulent atmosphere, which were developed in IRE NASU. There given a brief view of another result in branch of image processing, which were received in IRE NASU since 1970.

За припущення, що безвимірна амплітуда коливань є набагато меншою, ніж одиниця, аналітично розв'язано рівняння руху електронів у шостому наближенні. Це дозволило визначити умови жорсткого збудження коливань у генераторі та залежність амплітуди виникаючого граничного циклу від кута прольоту. В інтервалі значень кута прольоту від 0 до 3О знайдено чотири зони жорсткого збудження. Доведено придатність теорії з малим параметром в околі початку кожної зони. Показано, що в першій зоні жорсткого збудження ККД досягає свого максимуму за межами області застосовності теорії з малим параметром.

Розглянуто рівняння руху електронів у полі уповільненої хвилі з постійною амплітудою та наближений метод його розв'язання, який базується на розкладенні розв'язку в степеневий ряд за малою амплітудою хвилі. Показано, що режим найбільш ефективноі передачи енергії від електронного пучка до хвилі завжди знаходиться за межею застосовності цього наближення, внаслідок чого воно не може бути використано для опису режимів генерації з коефіцієнтом корисної дії, близьким до найбільш можливого.

Розглянуто задачу визначення швидкості електронів, опосередненої за початковими фазами влету, залежно від продольної координати. Зіставлено різні можливості одержання наближення аналітичних виразів для цієї функції. Розглянуто граничні випадки малої та великої амплітуди хвилі. Для випадку малої амплітуди за допомогою методу збурень за малим параметром одержано аналітичний вираз у дванадцятому наближенні. Одержано ряд Тейлора для цієї функції до п'ятдесят першого члена. Проведено порівняння одержаних аналітичних результатів з результатами числового розрахунку.

Здійснено пошук безнадлишкових антенних конфігурацій на гексагональній решітці в межах правильного шестикутника радіусом до 15 кроків решітки. Пошук виконано шляхом додавання нового елемента у випадково вибраний вузол решітки, починаючи з пустої конфігурації. Ставилася задача одержати конфігурації з якомога більшим числом елементів за заданого радіуса шестикутника. Одержано та наведено ряд конфігурацій для радіуса до 15 кроків решітки. Порівняно результати, опубліковані в літературі й одержані регулярними методами. Встановлено, що випадковий пошук може привести до конфігурацій з більшою кількістю елементів, ніж удається одержати регулярними методами.

Наведено результати досліджень та розробок, виконаних у ході підготовки експерименту зі світлолокації поверхні Місяця за допомогою рубінового лазера з метою уточнення параметрів його орбіт. Викладено постановку задачі, загальний план експерименту, теорію оптимального нагромадження сигналу (для випадку, коли відстань до об'єкта істотно змінюється за час між посилками, а середнє число фотонів, прийнятих за одну посилку, значно менше одиниці), оцінку величини сигналу, шуму та часу, необхідного для одержання достовірного результату, наведено результати дослідження фотопомножувача та граничних можливостей рубінового лазера з модуляцією добротності. Описано рубіновий лазер з високою спрямованістю й енергією більш ніж 10 Дж у режимі модуляції добротності, прийомну апаратуру, а також апаратуру для реєстрації, світлолокаційний комплекс у цілому.

Досліджено статистичні властивості випадкової похибки визначення рельєфу поверхні за значеннями її радіояскравості, одержаними раніше запропонованим методом у процесі локації з різних напрямків. Знайдено вирази для спектральної густини похибки висоти та нахилу. Показано, що для гладкого рельєфу існує автокореляційна функція похибки висоти з тим же ступенем гладкості, що й автокореляційна функція рельєфу.

Рассмотрено движение первоначально однородного электронного пучка в продольном электрическом поле замедленной электромагнитной волны с амплитудой, экспоненциально нарастающей вдоль траектории электрона. Проведено сравнение решений: полученных численно и аналитически методом возмущений по малой амплитуде в шестом приближении. Показано, что погрешность приближенного решения мала при небольших значениях угла пролета и катастрофически нарастает, начиная с некоторого его значения. Задача актуальна для построения нелинейной теории клинотрона.

Путем машинного эксперимента исследована сходимость итерационного процесса, предложенного ранее для реконструкции изображения объекта конечных размеров по квадрату модуля его фурье-образа. Подтверждена хорошая сходимость процесса к правильному результату из некоторой его окрестности в пространстве изображений и возможность сходимости к неправильному результату (так называемой ловушке) при произвольном выборе начального приближения. Установлен дискретный характер множества таких ловушек. Исследована зависимость предела, к которому сходится итерационный процесс, от начального приближения и установлен фракталоподобный характер этой зависимости. Исследована вероятность правильного восстановления изображения при случайном выборе начального приближения. Полученные результаты проиллюстрированы графиками, полутоновыми изображениями и цветными картами.

Представлен обзор исследований и разработок, выполненных в Институте радиофизики и электроники (ИРЭ) НАНУ в области аналоговой и цифровой обработки изображений за почти 40-летний период. Изложены научные основы обработки изображений, история возникновения этих работ в ИРЭ, основные этапы фундаментальных и прикладных исследований. Описаны созданные в ИРЭ на первых этапах работы когерентно-оптическая установка и система цифровой обработки изображений. Изложена суть исследований, проводимых в ИРЭ в последнее время.

Рассмотрена задача достижения дифракционного предела разрешения инструмента при наблюдении объекта сквозь среду со случайными неоднородностями показателя преломления. Исследован новый способ постдетекторного накопления сигнала по достаточно большой последовательности мгновенных изображений. Эффективность метода продемонстрирована на примере изображений, полученных путем компьютерного моделирования.

С позиций байесовского статистического подхода рассмотрена задача оптимальной фильтрации изображений из конечномерного функционального пространства, замытых известным ядром и зарегистрированных в присутствии аддитивного гауссова шума. Проблема проиллюстрирована двумя конкретными практическими задачами: фильтрация изображений системы протяженных источников известной формы и определение координат точечного источника и его интенсивности как функции времени на равномерном фоне неизвестной яркости.