автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Алгоритмическое и программное обеспечение для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками

На правах рукописи

Газизов Тимур Тальгатович

Алгоритмическое и программное обеспечение для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками

Специальность 05.13.18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

□□3451560 Томск-2008

003451568

Работа выполнена в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники

Научный руководитель: канд. техн. наук, старший научный сотрудник

Коваленок Всеволод Иванович

Официальные оппоненты: д-р физико-математических наук, профессор

Поляков Виктор Владимирович;

д-р физико-математических наук, профессор Бондарчук Сергей Сергеевич

Ведущая организация: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики (г. Новосибирск)

Защита состоится 21 ноября 2008 года в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 212.005.04 в ГОУ ВПО «Алтайский государственный университет» под адресу: 656049, г. Барнаул, пр. Ленина, 61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета по адресу: 656049, г. Барнаул, пр. Ленина, 61.

Автореферат разослан « /■?-» октября 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р физико-математических наук

профессор Т С.А. Безноскж

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последнее время большое внимание уделяется решению задач прикладной электродинамики. К таким задачам относятся проектирование антенн и антенных решеток, синтез плоских многослойных поглотителей, разработка частотно-селективных поверхностей, синтез многослойных диэлектрических структур, анализ электростатического и магнитостатического оборудования, разработка различных электромагнитных устройств. Среди этих задач особое место занимает проектирование антенн, основой которого является компьютерное моделирование. При этом исследование методов улучшения характеристик проводных антенн, в частности увеличения рабочего диапазона частот, актуально. Часто необходимо усовершенствовать характеристики антенны, не изменяя её геометрических размеров. Как правило, в этом случае используется дополнительная согласующая цепь. Также используется включение сосредоточенных нагрузок в структуру исследуемой антенны. Так, включение последовательных и параллельных контуров в качестве сосредоточенных нагрузок вдоль проводных антенн, при жестких ограничениях на размеры антенн, позволяет улучшить их характеристики, минимизировать коэффициент стоячей волны (КСВ). Большой вклад в исследование этого вопроса внесли Овсяников В.В., Harrington R.F., Mautz J.R. и др. Между тем, ряд задач по оптимизации параметров проводных антенн не решен. В данной работе предлагается оптимизировать параметры сосредоточенных нагрузок и структуры проводных антенн для улучшения их характеристик с помощью генетических алгоритмов (ГА).

Основанные на теории Ч. Дарвина, ГА сегодня получили наибольшее распространение среди эволюционных алгоритмов. На их основе осуществляются: оптимизация профилей балок в строительстве, обработка рентгеновских изображений в медицине, оптимизация работы нефтяных трубопроводов и т.д. Для решения различных задач электродинамики ГА использовали БовбельЕ.И., Кухарчик П.Д., Тишков Д.В., Чермошенцев С.Ф., Johnson J.M., Rahmat-Samii Y., Haupt R.L. и др. Применение данных алгоритмов позволяет улучшить параметры исследуемых устройств, уменьшить вычислительные затраты, а также получить принципиально новые, патентоспособные структуры. Использование таких алгоритмов в составе программного комплекса для оптимизации сосредоточенных нагрузок позволит улучшить характеристики проводных антенн при их моделировании.

Цель работы: разработка алгоритмического и программного обеспечения для моделирования проводных антенн с улучшенными характеристиками за счет оптимизации сосредоточенных нагрузок.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Предложить алгоритмы оптимизации параметров и мест включения сосредоточенных нагрузок при моделировании антенн.

2. Разработать программное обеспечение для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками и их оптимизации.

3. Выполнить моделирование модифицированных вибраторных антенн с сосредоточенными нагрузками.

4. Создать новые антенные структуры с улучшенными характеристиками.

В работе использовались: теория антенн, глобальные методы оптимизации, объектно-ориентированное программирование.

Достоверность результатов подтверждается сравнением теоретических результатов с опубликованными данными, математическим моделированием и экспериментом.

Научная новизна

1. Представлена и обоснована классификация глобальных методов оптимизации по принципам и явлениям, лежащим в их основе.

2. Предложена методология снижения КСВ антенны за счет оптимизации генетическими алгоритмами параметров и мест включения сосредоточенных нагрузок в виде параллельных RLC фильтров, не меняя структуры и геометрических размеров антенны.

3. Впервые выполнено моделирование широкодиапазонной модифицированной вибраторной антенны с оптимизацией сосредоточенных нагрузок.

Практическая значимость

1. Предложенная методология позволила создать широкодиапазонную антенну с КСВ<3,5 в диапазоне частот от 1,5 до 30 МГц.

2. Создано алгоритмическое и программное обеспечение для моделирования новых антенных структур с улучшенными характеристиками на основе оптимизации генетическими алгоритмами.

3. Результаты исследования широко внедрены в практику и используются в учебном процессе.

Использование результатов исследований

1. Программная реализация электродинамической модели для вычисления токов в проводных структурах с нагрузками в составе комплексной оптимизации генетическими алгоритмами применена в НИР "Исследование научно-технических принципов и изыскание инженерно-технических решений по созданию широкодиапазонных быстроразворачиваемых антенн ДКМВ диапазона". (Отчёт по НИР, тема "Крюшон-Т", хоз. договор 1402, Томск, 2003).

2. Программная реализация оптимизации генетическими алгоритмами использована при выполнении проекта «Разработка системы компьютерного моделирования электромагнитной совместимости». (Заключительный отчет ВТК-15 по мероприятию 3.1.3 а инновационной программы ТУ СУР, 2006.).

3. Выполненный автором анализ преднамеренных электромагнитных воздействий, методов и средств защиты от их деструктивного воздействия использован при разработке национального стандарта в СПбФ ФГУП «НТЦ «Атлас».

4. Модуль генетических алгоритмов в составе системы компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков внедрен в учебный процесс студентов для выполнения курсовой работы. Разработанные учебно-методические пособия («Использование DHTML диалогов в системе TALGAT», «Оптимизация генетическими алгоритмами») используются в груп-

повом проектном обучении, курсах лекций и лабораторных работах. Программная реализация оптимизации генетическими алгоритмами использована в новой лабораторной работе.

Апробация результатов

Результаты исследований использованы при выполнении грантов:

¡.«Система компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков с графическим интерфейсом пользователя» - конкурс грантов ТУСУР, 2003 г.

2. «Автоматизированное проектирование оптимальных широкополосных антенн с сосредоточенными нагрузками» - конкурс грантов ТУСУР, 2005 г.

3. «Исследование новых модальных явлений в структурах многопроводных линий передачи с неоднородным диэлектрическим заполнением» - конкурс грантов РФФИ 2006 г., проект 06-08-0124.

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Научно-технической конференции «Научная сессия ТУСУР» 2003, 2004 и 2008 г. (Томск); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности» 2004, 2005, 2008 г. (Томск-Красноярск); Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления» 2004 и 2005 г. (Томск); Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» 2003,2004,2008 г. (Казань); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» 2004 г. (Красноярск); Научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства» 2008 г. (Томск); Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии 2005, 2007 г. (Санкт-Петербург); Международной конференции EUROEM 2008 (Лозанна, Швейцария).

Публикации. По результатам исследований, представленных в диссертации, опубликовано 23 научные работы, в т.ч. 3 статьи в журналах из перечня ВАК; 1 свидетельство об отраслевой регистрации разработки; 1 патент.

Структура и объём диссертации. В состав диссертации входят введение, 4 главы, заключение, список литературы из 109 наименований и 8 приложений. Объём диссертации составляет 144 стр., в том числе 69 рис. и 11 табл.

Личный вклад. Все результаты получены автором лично или при его участии.

Положения, выносимые на защиту

1. Классификация и сравнение методов глобальной оптимизации обосновывают использование генетических алгоритмов для моделирования антенн с сосредоточенными нагрузками.

2. Разработанное программное обеспечение позволяет моделировать широкий класс проводных антенн с сосредоточенными нагрузками.

3. Использование предложенной методологии позволяет существенно снизить коэффициент стоячей волны модифицированных вибраторных антенн.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе (проектирование проводных антенн с сосредоточенными нагрузками) представлено общее состояние задачи проектирования антенн и рассмотрены основные подходы к проблеме моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками. В данной работе анализ проводных антенн осуществляется методом моментов. Проводная структура сначала делится на сегменты, а сосредоточенные нагрузки полагаются расположенными в этих сегментах. В методе моментов исследуемое интегральное уравнение, описывающее искомое поле проводной антенны, раскладывается по полной системе базисных ортогональных функций с последующим сведением задачи к системе линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) с N неизвестными, которые обычно представляют собой коэффициенты некоторого разложения тока. Представим основные этапы анализа проводных антенн методом моментов.

1. Получение из уравнений Максвелла интегральных уравнений структуры для электрического поля

Е^Ы-ЧАгкА-мФ,?— (¡Б; ф=— -——с18,где

у 4 яй е у 4яй уш

где со - частота; ц - магнитная проницаемость; ^ - плотность электрического тока; к - волновое число; Я - расстояние от точки источника на оси до точки поля на поверхности провода; Б - анализируемая поверхность провода; е -диэлектрическая проницаемость; и5 - плотность заряда; V - оператор Гамильтона.

2. Разбиение структуры на N сегментов.

3. Сведение методом моментов интегральных уравнений структуры (с учетом граничных условий на поверхности проводника) к СЛАУ

4. Вычисление элементов матрицы Z СЛАУ размером

5. Формирование вектора воздействий V размером N.

6. Решение СЛАУ (определение вектора токов I).

7. Вычисление требуемых характеристик из вектора токов (диаграмма направленности, коэффициент усиления, КСВ и т.д.)

Проектирование антенн - сложной процесс. Особый этап проектирования - улучшение характеристик антенны. Главной задачей является сбалансированное улучшение нужных характеристик при неизменном или незначительном ухудшении других или не очень важных. Из характеристик антенн отдельное место занимает КСВ - отношение амплитуды максимумов к амплитуде минимумов в стоячей волне, характеризующее степень согласования антенны и фидера. Поэтому часто КСВ является основной характеристикой, по которой оценивают работу антенны, и стараются улучшить данную характеристику в первую очередь.

Особую роль среди различных типов антенн занимают вибраторные антенны. Проводные антенны вибраторного типа являются быстроразворачивае-мыми, простыми в изготовлении и отличаются малой парусностью. Эта достоинства делают быстроразворачиваемые антенны вибраторного типа хорошим

кандидатом для обеспечения резервной скрытной радиосвязи для специальных и военных целей. Такое резервирование становится особенно актуальным в свете угрозы электромагнитного терроризма, реальность которой активно исследуется во всем мире.

Частотный диапазон обычных симметричных вибраторов ограничен как по входному сопротивлению, так и по диаграмме направленности из-за резкой частотной зависимости распределения тока вдоль антенны. Одним из способов достижения широкополосности вибраторных антенн является включение рези-стивных нагрузок. Известно, что амплитуда тока плавно снижается к концам антенны. Наличие сосредоточенных нагрузок позволяет изменять фазу между точками возбуждения и нагрузками по линейному закону, что способствует расширению рабочей полосы частот антенны. Однако существенными недостатками включения таких нагрузок являются большие габариты и низкий коэффициент полезного действия (КПД) 40-50% антенны. Для получения экспоненциально спадающего к концам антенны распределения тока предложено включить в разрыв проводников антенны через равные интервалы емкостные нагрузки, что существенно увеличивает КПД, благодаря малым потерям. Включение индуктивных нагрузок в разрывах ветвей антенны позволяет укоротить длину вибратора. Включение таких нагрузок не в центр симметричного вибратора, а на некотором расстоянии от него позволяет повысить активное сопротивление антенны. Этот эффект, как правило, используется для согласования антенн с подводящим фидером, имеющим волновое сопротивление, например, 50 Ом. В данной работе предлагается использовать преимущества включения всех перечисленных нагрузок, путем включения в структуру вибраторной антенны сосредоточенных ШС нагрузок.

Нагрузка, включенная в структуру антенны, представляет собой колебательный контур, настроенный на резонансную частоту. Простейшая нагрузка (фильтр) представляет собой параллельный ЬС контур (рассмотрим идеальный случай, когда Д==о), с резонансной частотой: ]=\Ик-[Ес ■ Включение одного или нескольких таких фильтров позволяет управлять электромагнитными характеристиками антенны (рис. 1). Входное сопротивление ненагруженного четвертьволнового вибратора, с резонансной частотой /о, длиной 1, гораздо выше на второй резонансной частоте 2/0- Если ЬС нагрузку (настроенную на частоту 2/о) разместить в середину вибратора, распределение тока на /о будет нарушено из-за низкого сопротивления нагрузки. Однако на 2-/0 токи в верхней части антенны будут нулевыми, и она будет излучать, как четвертьволновый вибратор длиной 1/2, даже на этой частоте. Использование одной нагрузки позволяет создать двухдиапазонную антенну, которую можно рассматривать как комбинацию двух четвертьволновых вибраторов разной длины.

Для ненагруженного случая показаны распределение тока (серая область) и диаграмма направленности обычного вибратора. Для нагруженного случая показан вибратор с нагрузкой, который имеет одинаковые значения входного сопротивления (Явх) и коэффициента усиления ((?„,„) для двух частот. Включе-

ние одного или нескольких фильтров в структуру антенны позволяет осуществить динамический контроль (в соответствии с частотами) распределения тока, и, соответственно, входного импеданса, диаграммы направленности и усиления. Нагрузки, в основном, используются для увеличения широкополосности антенны, либо для создания многодиапазонных антенн. Наибольшее распространение получили сосредоточенные нагрузки в виде параллельных ШС контуров, так как они представляют собой полосозапирающий фильтр и имеют бесконечное сопротивление на резонансной частоте, что позволяет контролировать рабочую длину антенны.

Двх=36 0м 2/о

=5,1 дБ

Двх=1,5кОм

Сти=6,9 дБ

а - непогруженный случаи

уммтммм/ммт

////Г////////////////''///////////////////

/о

Двх=3б Ом Спих=5,1 дБ ¿С нагрузка

2/о

- нагруженный случаи

Двх=36 Ом ДБ

Л £С нагрузка

Рисунок 1 - Особенности нагруженных антенн: а - четвертьволновый вибратор длиной I без нагрузки на резонансных частотах/0 и 2-/0; б - четвертьволновый вибратор с нагрузкой (1/2 - место включения нагрузки) на резонансных частотах/0 и 2-/0.

В общем случае, проектирование широкополосных антенн с сосредоточенными нагрузками является задачей нелинейной оптимизации. Для решения такой задачи необходим эффективный метод глобальной оптимизации, который позволит определить геометрию будущей антенны, расположение сосредоточенных нагрузок и их параметры так, чтобы полученная антенна соответствовала техническому заданию.

Таким образом, необходимо решить следующие задачи.

1. Предложить алгоритмы оптимизации параметров и мест включения сосредоточенных нагрузок: представить классификацию методов оптимизации; произвести сравнение методов глобальной оптимизации; выделить недостатки и преимущества выбранного алгоритма.

2. Разработать программное обеспечение для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками и их оптимизации. Произвести тестирование программного обеспечения.

3. Выполнить моделирование модифицированных вибраторных антенн с сосредоточенными нагрузками. Сравнить результаты, получаемые с помощью разработанной системы, с результатами, получаемыми аналогами.

4. Создать новые антенные структуры с улучшенными характеристиками: сформулировать методологию уменьшения КСВ при моделировании антенн с сосредоточенными нагрузками; использовать разработанное программное обеспечение для тестирования предложенной методологии на примере модифицированных вибраторных антенн.

Результатом решения поставленных задач должна быть реализация алгоритмов моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками и их оптимизации в виде программного обеспечения.

Во второй главе (классификация и анализ методов глобальной оптимизации) обосновано использование ГА на основе предложенной классификации и сравнения методов глобальной оптимизации. Различают глобальные и локальные методы оптимизации. Приведем классификацию глобальных методов оптимизации по явлениям и процессам, лежащим в их основе (рис. 2).

Рисунок 2 - Методы глобальной оптимизации

В работе проведен анализ методов глобальной оптимизации, а также обзор российских и зарубежных публикаций, проанализирована пригодность использования таких методов к различным типам сложных задач оптимизации: «королевских дорог», оптимизации графа, размещения (на примере проектирования це-

пей), заполнения «рюкзака», предсказания банковского курса валют, составления расписания. Сделан вывод: ГА при настройке показывают лучшие (примерно на 1015%) результаты и, даже с параметрами по умолчанию, позволяют добиться приемлемой точности.

Сформирована общая таблица ранжирования применения описанных методов к конкретным задачам, и рассчитан условный средний ранг для каждого метода. При этом автором рассматривались результаты применения методов оптимизации к различным задачам, и каждый метод получил условное место (первое место: метод является наилучшим относительно остальных, последнее место: метод справился с задачей хуже или не справился вообще). Последний столбец представляет собой средний ранг применения к различным задачам каждого метода (табл. 1).

Таблица 1 - Ранжирование методов глобальной оптимизации

Задача-» Метод Функция гоуа1 гоас! Функция Ьишр Опт. графа Размещение элементов цепи Заполните рюкзака Предсказание банковского курса Составление расписания Среднее

ГА 1 1 2 I 1 2 2 1,4

Имитация отжига 4 4 3 2 4 4 3 3,4

Эволюц. програм. 3 2 2,5

Эволюц. стратегии 2 3 2,5

Детермин. методы 1 5 3

Поиск с запретом 2 3 1 2

Нейронные сети 3 \ 2

Из таблицы видно, что ГА применяются с наибольшим успехом, причем в очень широком круге задач. Преимущества применения ГА, относительно других методов глобальной оптимизации: простота использования; слабая зависимость эффективности использования от настроек оптимизатора для многих задач; универсальность при оптимизации сложных многопараметрических функций; независимость от исследуемой проблемы, благодаря работе с закодированными параметрами; успешность использования для широкого круга задач; применимость для неформализуемых задач, когда целевая функция нечетко сформулирована или вообще отсутствует.

Выводы, сделанные выше, позволяют использовать ГА как универсальный инструмент для оптимизации сложных задач, при этом результаты, полученные за счет использования ГА, будут не хуже, а скорее всего лучше, чем результаты, полученные другими методами, при тех же временных затратах. Поэтому решение задачи оптимизации новой, ещё неисследованной, проблемы стоит начать именно с применения ГА.

В третьей главе (программное обеспечение для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками) представлены структура, функции и интерфейс алгоритмического и программного обеспечения для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками, которое входит в состав программного комплекса «Система компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков ТЛЬвАТ». Цель разработки - дать пользователю удобный инструмент моделирования проводных антенн, возможность быстрого и легкого ввода сосредоточенных нагрузок, использования ГА для структурной и параметрической оптимизации антенн. Структурная схема разработанного программного обеспечения (рис. 3).

Рисунок 3 - Структурная схема программного обеспечения для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками

Реализация ГА в разработанной системе (рис. 4). В неё входят: интерпретатор - реализованный в ядре системы интерпретатор скриптового языка; клиент системы - любой клиент системы; алгоритм анализа - динамически загружаемый вычислительный модуль системы, содержащий программы для анализа определенного класса структур проводников и диэлектриков; ГА - модуль системы, содержащий библиотеку компонентов ГА САНЬ.

Рисунок 4 - Пояснение работы ГА в программном обеспечении для моделирования проводных антенн с нагрузками

Создано алгоритмическое обеспечение, включающее следующие алгоритмы: поиска экстремума функции; формирования отображения антенны с нагрузками; учета сосредоточенной нагрузки в структуре антенны; настройки и запуска ГА; работы системы моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками (рис. 5).

С

Начало

Ядро системы

3

Анализ входного файла исследуемой структуры: параметры антенны, требуемые характеристики, условия для оптимизации

ИНТЕРПРЕТАТОР

Модуль отображения

Расчет первичных параметров исследуемой антенны

Вычисление функции качества

Подключение библиотек

аи, оьлих

Анализ входной структуры: определение наибольшей и наименьшей координат

Определение области

Определение точки наблюдения и центра сцены

Прорисовка структуры и осей координат

Подключение библиотеки ОАНЬ

Модуль оптимизации

Настройка и запуск ГА специальной командой

I

Формирование популяции ГА

Запрос ГА значения функции качества для определенного значения параметра или группы параметров

Интерпретация функции качества и вызов соответствующих алгоритмов анализа

Передача значения функции качества ГА

Число поколений меньше заданного?

ДА

НЕТ

Достигнуто требуемое значение функции качества?

С

ДА

Конец

3

Рисунок 5 - Алгоритм работы программного обеспечения для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками

На созданное программное и алгоритмическое обеспечение для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками получено свидетельство о регистрации в отраслевом фонде алгоритмов и программ Федерального агентства по образованию.

Проводилось сравнение результатов, полученных в программных системах ТА1ЛЗАТ и 4КЕС2, для нескольких структур различной сложности (рис. 6, 8). Приведены примеры сравнения КСВ в диапазоне частот от 50 до 300 МГц для структуры «диполь» с двумя нагрузками (рис. 6) в виде параллельного и последовательного контуров (Л=10Ом, 1=100мкГн, С=100пФ) (рис.7). Хорошее совпадение результатов говорит о корректности программной реализации учёта последовательных и параллельных нагрузок при моделировании проводных антенн в системе ТАЬОАТ.

Рисунок 6 - Общий вид структуры «диполь» с двумя нагрузками

111)11111 1111 II Mill

f Ч TALGAT а 4=0,03

т in 4N ЕС

J \ L VI

У Г S |ц 1 У 1 % 1 г1

я г 1 S я г"

50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300

f,MTn

175 200 f, МГц

Рисунок 7 - Частотная зависимость КСВ структуры «диполь» в программных системах TALGAT и 4NEC2 с двумя нагрузками в виде: а - последовательного контура; б - параллельного контура

14

20« 160 , 120

■¿к..

am

¿я ,-!■■•

Л 1 С1 GAT

-•-TAL

&=3 м \\ * ж- У*

У

70 75 80 85 90 95 100 (, МП 105 110 115 120 125 130

* 1 1 1 1 -

/ 4NEC2

\ 1 Л \ А \

\ \ / А \ i г \ у 1— \ >

\ / Г v *1 J fr г \ У *■ s

V

17

I, МГц

Рисунок 8 - Сравнение результатов моделирования в программных системах TALG AT и 4NEC2 для антенны сложной формы и антенны с 10 нагрузками

В четвертой главе (оптимизация сосредоточенных нагрузок при моделировании проводных антенн) представлены результаты моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками для решения задачи снижения КСВ. Анализ существующих подходов к проектированию антенн и опыт автора по их практической реализации позволил сформулировать методологию снижения КСВ антенны за счет оптимизации на основе ГА параметров и мест включения сосредоточенных нагрузок, состоящую из следующих этапов.

1. Эмпирический этап. Анализ необходимых требований технического задания, учет особенностей геометрии и условий работы будущей антенны, исследование наиболее близких аналогов. Предварительный выбор параметров антенны из эмпирических, интуитивных и аналитических соображений.

2. Оптимизация с помощью ГА: параметрическая, структурная, структурно-параметрическая.

3.Экспериментальная доводка. Этот этап обусловлен объективными причинами некорректности моделирования: методы являются приближенными, модели являются неточными, возможны отличия исходных параметров от реальных, которые трудно учесть.

Используя данную методологию, автором выполнено моделирование широкополосной антенной системы для работы в декаметровом диапазоне. Решена задача создания широкополосной антенны с КСВ < 5 в диапазоне частот от 1,5 до 30 МГц, при сохранении исходных размеров и геометрии антенны, за счет включения нагрузок в структуру антенны. Был произведен теоретический расчет структуры будущей антенны в системе 4NEC2: смоделирована геометрия, оптимизированы параметры и расположение фильтров в антенне. По результатам расчетов была построена реальная антенна и измерен её КСВ. Представлены расчетный КСВ исходной антенны без нагрузок (рис. 9), расчетный и

экспериментальный КСВ антенны с нагрузками (рис. 10). Как видно, КСВ < 3,5 от 1,5 до 30 МГц, что соответствует техническому заданию. Разработанная антенна была испытана в сеансах связи на диапазонах 1,8; 3,5; 7; 14; 21; 28 МГц в полевых условиях. Сделан вывод, что включение и оптимизация нагрузок позволяют значительно расширить диапазон частот при заданном КСВ. Сходство расчетных и экспериментальных данных удовлетворительно. Таким образом, оптимизация расположения и параметров нагрузок позволяет значительно снизить КСВ антенны, не меняя её структуры и геометрических размеров. В результате этого экспериментального исследования получена и запатентована конструкция комбинированной четырехпроводной антенны.

КСВ

Рисунок 9 - Частотная зависимость КСВ исходной антенны без нагрузок при моделировании

КСВ

Рисунок 10 - Частотные зависимости КСВ антенны с оптимизированными нагрузками при моделировании и эксперименте

Главной отличительной особенностью разработанного алгоритмического и программного обеспечения является возможность структурной оптимизации на основе ГА. Представим структурную оптимизацию широкодиапазонной быстроразворачиваемой модифицированной вибраторной антенны. Минимизируем КСВ в диапазоне частот от 3 до 30 МГц. Моделировалось наличие либо присутствие фильтров в структуре антенны. Параметры ГА: 10 особей, 10 поколений, коэффициент мутаций 0,06, коэффициент кроссовера 0,6. Результат оптимизации выглядит следующим образом (рис. 11).

Г, МГц

Рисунок 11 - Частотная зависимость КСВ антенны: без нагрузок; с 10 нагрузками до структурной оптимизации; с 3 нагрузками после структурной оптимизации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе, в соответствии с поставленной целью, была решена актуальная научно-техническая задача - создано алгоритмическое и программное обеспечение для моделирования проводных антенн с улучшенными характеристиками за счет оптимизации сосредоточенных нагрузок. Предложена и апробирована методология снижения КСВ на примере различных модифицированных вибраторных антенн.

В ходе работы рассмотрены: назначение антенн, их классификация, основные задачи проектирования антенн. Проанализирована возможность увеличения рабочего частотного диапазона проводных антенн за счет включения сосредоточенных нагрузок. Представлены основные методики учета сосредоточенных нагрузок в структуре антенны при расчете распределения тока. Сделаны выводы о необходимости использования инструмента оптимизации, относящегося к глобальным методам, для улучшения КСВ за счет оптимизации мест включения и параметров полосозапирающих фильтров.

В работе получены следующие результаты:

1. Представлены различные классификации методов оптимизации: общая; по явлениям и принципам, лежащим в основе глобальных методов; с точки зрения вычислительной математики. Выполнен обзор и сравнение методов эволюционных вычислений, как наиболее пригодных методов глобальной оптимизации проводных антенн с сосредоточенными нагрузками. Сравнены результаты применения 7 различных методов оптимизации для 7 типов сложных задач. Представлены преимущества и недостатки ГА. Обоснован выбор и использование ГА для моделирования антенн с сосредоточенными нагрузками на основе предложенной классификации и сравнения методов глобальной оптимизации.

2. Разработано алгоритмическое обеспечение, включающее следующие алгоритмы: поиска экстремума функции, формирования отображения антенны с нагрузками, учета сосредоточенной нагрузки в структуре антенны, настройки и запуска ГА, работы системы моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками.

3. Создано программное обеспечение для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками. Определены требования к программному обеспечению. В соответствии с требованиями созданы структура и информационное обеспечение. Исследованы возможности библиотеки GAlib и изучена возможность программной реализации ГА с помощью средств GAlib. Реализовано графическое отображение исследуемой проводной антенны с нагрузками и её характеристик. Представлен интерфейс ПО на базе использования DHTML диалогов. Проведено тестирование программного обеспечения для моделирования проводных антенн с нагрузками, показавшее корректность программной реализации. Созданное ПО зарегистрировано в отраслевом фонде алгоритмов и программ Федерального агентства по образованию.

4. Показано, что применение ГА на основе программного обеспечения для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками позволяет создать новые антенные структуры с улучшенными характеристиками (на примере снижения КСВ). Впервые предложена методология снижения КСВ антенн за счет включения сосредоточенных нагрузок. Представлена параметрическая и структурная оптимизация антенн при моделировании проводных антенн с нагрузками. Установлено, что оптимизация расположения и параметров нагрузок позволяет значительно улучшить КСВ антенны, не меняя её структуры и геометрических размеров. Разработанная методология позволила создать широкодиапазонную антенну с КСВ<3,5 в диапазоне частот от 1,5 до 30 МГц. Антенна изготовлена и испытана в сеансах связи на диапазонах 1,8; 3,5; 7; 14; 21; 28 МГц в полевых условиях. В результате запатентована конструкция комбинированной четырехпроводной антенны.

Результаты диссертации внедрены на предприятиях ФГНУ ГНТЦ «Наука», г. Москва; филиал ФГУП «НТЦ «Атлас», г. Санкт-Петербург, а также использованы в инновационной программе и учебном процессе Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, о чем свидетельствуют прилагаемые акты о внедрении.

ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

(Жирным шрифтом отмечены работы, опубликованные в журналах из перечня ВАК Минобразования России)

1. Газизов, Т.Т. Исследование точности решения СЛАУ методом Гаусса // Научная сессия ТУСУР - 2003 : материалы региональной научно-технической конференции. - Томск, 2003. - Ч. 1. - С. 95-98.

2. Газизов, Т.Т. Точность решения СЛАУ методом Гаусса // XI Туполев-ские чтения : материалы международной молодежной научной конференции. -Казань, 2003. - С. 98.

3. Газизов, Т.Т. Параметрическая оптимизация антенны генетическими алгоритмами // Научная сессия ТУСУР - 2004 : материалы региональной научно-технической конференции. - Томск, 2004. - Ч. 1. - С. 108-110.

4. Газизов, Т.Т., Газизов, Т.Р. Параметрическая оптимизация генетическими алгоритмами в программных системах электромагнитного моделирова-

ния для решения задач безопасности // Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности : материалы VI Всероссийской научно-практической конференции. - Томск, 2004. - С. 110-112.

5. Газизов, Т.Т. Использование генетического алгоритма при оптимизации антенн / Т.Р. Газизов, Т.Т. Газизов // Современные проблемы радиоэлектроники : материалы VI Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов. - Красноярск, 2004. - С. 296-298.

6. Газизов, Т.Т. Параметрическая оптимизация антенны генетическими алгоритмами // XII Туполевские чтения : материалы Международной молодежной научной конференции. - Казань, 2004. - С. 153-154.

7.Малютин, Н.Д. Широкодиапазонные приемопередающие комбинированные антенны: принципы построения, решение внутренней задачи / Н.Д. Малютин, Л.Я. Серебренников, Г.Г. Гошин, А.П. Рыбин, А.Г. Лощилов, Т.Р. Газизов, Т.Т. Газизов, А.О. Мелкозеров, Э.В. Семенов, А.В. Семенов // Электронные средства и системы управления : материалы Международной научно-практической конференции. - Томск, 2004. - С. 107-111.

8. Рыбин, А.П. Экспериментальные характеристики комбинированных широкополосных антенн ДКМВ-диапазона / А.П. Рыбин, Н.Д. Малютин, В.В. Бабатьев, Т.Т. Газизов // Электронные средства и системы управления : материалы Международной научно-практической конференции. - Томск, 2004. -С. 88-90.

9. Газизов, Т.Т. Электродинамическое моделирование произвольных проводных структур / Т.Т. Газизов, А.О. Мелкозеров, Т.Р. Газизов // Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности : материалы VII Всероссийской научно-практической конференции. - Томск, 2005. - С. 47-51.

10. Газизов, Т.Т. Улучшение КСВ антенны включением полосозапираю-щих фильтров / Т.Т. Газизов, Т.Р. Газизов // Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности : материалы VII Всероссийской научно-практической конференции. - Томск, 2005. - С. 51-54.

11. Газизов, Т.Т. Автоматизированное проектирование оптимальных антенн с сосредоточенными нагрузками / Т.Т. Газизов, А.О. Мелкозеров // Электронные средства и системы управления : материалы Международной научно-практической конференции. - Томск, 2005. - С. 149-152.

12. Газизов, Т.Р. Компьютерное моделирование сложных структур проводников при проектировании телевизионно-вычислительных систем / Т.Р. Газизов, А.О. Мелкозеров, Т.Т. Газизов, С.П. Куксенко, A.M. Заболоцкий // Известия вузов. Приборостроение. - 2005. - Т. 48, № 11. - С. 64-67.

13. Газизов, Т.Р. Комплексная оптимизация генетическими алгоритмами для обеспечения ЭМС / Т.Р. Газизов, А.О. Мелкозеров, С.П. Куксенко, A.M. Заболоцкий, Т.Т. Газизов // Материалы VI Международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. - Санкт-Петербург, 2005. - С. 160-164.

14. Газизов, Т.Р. Возможности применения новых модальных явлений в целях электромагнитного терроризма и для защиты от него / Т.Р. Газизов, A.M. За-

болоцкий, А.О. Мелкозеров, Т.Т. Газизов, С.П. Куксенко, Е.П. Горин, И.Г. Бев-зенко // Труды VII Международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. - Санкт-Петербург, 2007. - С. 266-269.

15. Газизов, Т.Р. Система компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков TALGAT / Т.Р. Газизов, А.О. Мелкозеров, Т.Т Газизов, С.П. Куксенко, A.M. Заболоцкий, И.С. Костарев // Компьютерные учебные программы и инновации. - М: ГОСКООРЦЕНТР, МФЮА, РУИ, 2007. -№ 10.-С. 89-90.

16. Урбанович, П.В. Анализ генераторов шума для нейтрализации побочных электромагнитных излучений и наводок / П.В. Урбанович, Т.Т. Газизов, A.A. Шелупанов // Безопасность информационных технологий. -2007.-№4.-С. 81-82.

17. Газизов, Т.Т. Использование генетических алгоритмов для проектирования антенн // Электронные и электромеханические системы и устройства : материалы научно-технической конференции молодых специалистов. - Томск: ОАО "НПЦ "Полюс", 2008. - С. 174-175.

18. Газизов, Т.Т. Классификация методов глобальной оптимизации в задачах проектирования // Научная сессия ТУСУР - 2008 : материалы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск, 2008. - Ч. 1. - С. 60-63.

19. Газизов, Т.Т. Сравнение методов глобальной оптимизации // XVI Ту-полевские чтения : материалы Международной молодежной научной конференции. - Казань, 2008. - С. 123-124.

20. Газизов, Т.Т. Классификация методов глобальной оптимизации для решения задач безопасности // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - Томск, 2008. -№2(18).- Ч. 1. - С. 130-131.

21. Gazizov, Т.Т. Broadband antenna SWR improvement using parallel RLC loads / T.R. Gazizov, T.T. Gazizov // Book of abstracts EUROEM 2008. - Switzerland, Lausanne, 21-25 July 2008. - P. 240.

22. Патент РФ на полезную модель №66613. Малютин Н.Д., Газизов Т.Т., Мелкозеров А.О., Газизов Т.Р., Лощилов А.Г., Семенов Э.В., Рыбин А.П. Широкополосная антенная система для работы в декаметровом диапазоне. Заявка №2007114313. Приоритет полезной модели 16 апреля 2007 г.

23. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки N8376 от 24.05.2007г. «Система компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков TALGAT» (Газизов Т.Р., Мелкозеров А.О., Газизов Т.Т., Куксенко С.П., Заболоцкий A.M., Костарев И.С.), зарегистрированной в Отраслевом фонде алгоритмов и программ Госкоорцентра Минобрнауки РФ с присвоением номера государственной регистрации - рег. номер ВНТИЦ 50200701103.

Тираж 100. Заказ 954. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОВОДНЫХ АНТЕНН

С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ НАГРУЗКАМИ.

1.1 Назначение антенн и их классификация.

1.2 Основные задачи проектирования антенн.

1.3 Использование сосредоточенных нагрузок в проводных антеннах.

1.4 Анализ теоретических основ учета нагрузок.

1.4.1 Модель Харрингтона.

1.4.2 Модель Боаг.!.

1.4.3 Модель Альтмана.

1.5 Подходы к решению задачи синтеза проводных антенн.

1.6 Обзор методов глобальной оптимизации.

1.7 Сравнение основных методов эволюционных вычислений.

1.7.1 Функция bump.

1.7.2 Функция royal road.

1.7.3 Результаты сравнения методов.

1.8 Комплексная оптимизация генетическими алгоритмами.42'

1.9 Постановка задач исследования.

1.10 Выводы по главе.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ГЛОБАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ.

2.1 Классификация методов оптимизации.

2.2 Анализ рассмотренных методов глобальной оптимизации.

2.3 Недостатки и преимущества ГА.

2.4 Выводы по главе.

3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОВОДНЫХ АНТЕНН С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ НАГРУЗКАМИ.

3.1 Определение требований к программному обеспечению.

3.2 Библиотека GAlib.

3.3 Программная реализация работы ГА на примере тестовых функций.

3.4 Структура программного обеспечения.

3.5 Информационное и алгоритмическое обеспечение.

3.6 Графическое отображение.

3.7 Интерфейс: использование DHTML диалогов.

3.8 Исследование точности решения СЛАУ методом Гаусса.

3.9 Тестирование.

3.10 Выводы по главе.

4. ОПТИМИЗАЦИЯ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ НАГРУЗОК ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ПРОВОДНЫХ АНТЕНН.

4.1 Методология снижения КСВ антенн за счет использования сосредоточенных нагрузок.

4.2 Поэтапная оптимизация отдельных параметров антенны на основе генетических алгоритмов.

4.3 Снижение КСВ антенны за счет оптимизации расположения и параметров ПЗФ.

4.4 Оптимизация сосредоточенных нагрузок при моделировании проводных антенн с нагрузками.

4.5 Экспериментальное исследование быстроразвертываемых антенн ДКМВ диапазона на примере четырехпроводной антенны.

4.5.1 Содержание экспериментально-практической части.

4.5.2 Особенности технологического исполнения четырехпроводной комбинированной антенны.

4.6 Выводы по главе.

Актуальность работы. В последнее время большое внимание уделяется решению задач прикладной электродинамики. К таким задачам относятся проектирование антенн и антенных решеток, синтез плоских многослойных поглотителей, разработка частотно-селективных поверхностей, синтез многослойных диэлектрических структур, анализ электростатического и I магнитостатического оборудования, разработка различных электромагнитных устройств. Среди этих задач особое место занимает проектирование антенн, основой которого является их компьютерное моделирование. При этом исследование методов улучшения, характеристик проводных антенн, в частности увеличения рабочего диапазона частот проводных антенн, весьма актуально. Часто необходимо усовершенствовать характеристики антенны, не изменяя её геометрических размеров: Как правило, в этом, случае используется дополнительная согласующая^ цепь. Также используется, включение сосредоточенных нагрузок в структуру исследуемой антенны. Так, включение последовательных и параллельных контуров в качестве сосредоточенных нагрузок вдоль проводных антенн, при жестких ограничениях на размеры> антенн, позволяет улучшить характеристики антенн, минимизировать коэффициент стоячей волны (КСВ). Большой вклад в исследование этого вопроса внесли Овсяников В.В., Harrington R.F., Mautz J.R. и др. Между тем, ряд задач по оптимизации параметров таких антенн не решен. В данной работе предлагается оптимизировать параметры сосредоточенных нагрузок и структуры проводных антенн для улучшения их характеристик с помощью генетических алгоритмов (ГА).

Основанные на теории Ч. Дарвина, ГА сегодня получили наибольшее распространение из всех эволюционных алгоритмов. На их основе осуществляются: оптимизация профилей балок в строительстве, обработка рентгеновских изображений в медицине, оптимизация работы нефтяных трубопроводов и т.д. Для решения различных задач электродинамики ГА использовали Чермошенцев С.Ф., Бовбель Е.И., Кухарчик П.Д., Тишков Д.В.,

Johnson J.M., Rahmat-Samii Y., Haupt R.L. и др. Применение данных алгоритмов позволяет улучшить параметры исследуемых устройств, уменьшить вычислительные затраты, а также получить принципиально новые, патентоспособные структуры. Использование таких алгоритмов в составе программного комплекса для оптимизации сосредоточенных нагрузок позволит улучшить характеристики проводных антенн при-их моделировании. t

Цель работы: разработка алгоритмического и программного обеспечения для моделирования проводных антенн с улучшенными характеристиками за счет оптимизации сосредоточенных нагрузок.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Предложить алгоритмы оптимизации параметров и мест включения сосредоточенных нагрузок при моделировании антенн.

2. Разработать программное обеспечение для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками и их оптимизации.

3. Выполнить моделирование модифицированных вибраторных' антенн с сосредоточенными нагрузками.

4. Создать новые антенные структуры с улучшенными характеристиками.

В работе использовались: теория антенн, глобальные методы оптимизации, объектно-ориентированное программирование.

Достоверность результатов подтверждается сравнением теоретических результатов с опубликованными данными, математическим моделированием и экспериментом.

Научная новизна

1. Представлена и обоснована классификация глобальных методов оптимизации по принципам и явлениям, лежащим в их основе.

2. Предложена методология улучшения КСВ антенны за счет оптимизации генетическими алгоритмами параметров и мест включения f сосредоточенных нагрузок в виде параллельных RLC фильтров, не меняя структуры и геометрических размеров антенны.

3. Впервые выполнено моделирование широкодиапазонной модифицированной вибраторной антенны с оптимизацией сосредоточенных нагрузок.

Практическая значимость

1. Предложенная методология позволила создать широкодиапазонную антенну с КСВ<3,5 в диапазоне частот от 1,5 до 30 МГц.

2. Создано программное обеспечение для моделирования новых антенных структур с улучшенными характеристиками на основе оптимизации генетическими алгоритмами.

3. Результаты исследования широко внедрены и используются в учебном процессе.

Использование результатов исследований

1. Программная реализация электродинамической модели для вычисления токов в проводных структурах с нагрузками в составе комплексной оптимизации генетическими алгоритмами применена в НИР "Исследование научно-технических принципов и изыскание инженерно-технических решений по созданию широкодиапазонных быстроразворачиваемых антенн ДКМВ диапазона". (Отчёт по НИР, тема "Крюшон-Т", хоз. договор 1402, Томск, 2003) — Приложение 1.

2. Программная реализация оптимизации генетическими алгоритмами использована при выполнении проекта «Разработка системы компьютерного моделирования электромагнитной совместимости». (Заключительный отчет ВТК-15 по мероприятию 3.1.3а инновационной программы ТУСУР, 2006 г.) -Приложение 2.

3. Выполненный автором анализ преднамеренных электромагнитных воздействий, методов и средств защиты от их деструктивного воздействия использован при разработке национального стандарта в СПбФ ФГУП «НТЦ «Атлас». -Приложение 3.

4. Модуль генетических алгоритмов в составе системы компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков внедрен в учебный процесс студентов для выполнения курсовой работы. Разработанные учебно-методические пособия («Использование DHTML диалогов в системе TALGAT», «Оптимизация генетическими алгоритмами») используются в групповом проектном обучении, курсах лекций и лабораторных работах. Программная реализация оптимизации генетическими алгоритмами использована в новой лабораторной работе. - Приложение 4.

Апробация результатов

Результаты исследований автора использованы при выполнении грантов:

1. «Система компьютерного моделирования сложных структур проводников и диэлектриков с графическим интерфейсом пользователя» — конкурс грантов ТУСУР, 2003 г.

2. «Автоматизированное проектирование оптимальных широкополосных антенн с сосредоточенными нагрузками» - конкурс грантов ТУСУР, 2005 г.

3. «Исследование новых модальных явлений в структурах многопроводных линий передачи с неоднородным диэлектрическим заполнением» - конкурс грантов РФФИ 2006 г., проект 06-08-0124.

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Научно-технической конференции «Научная сессия ТУСУР» 2003, 2004 и 2008 г. (Томск); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности» 2004, 2005, 2008 г. (Томск-Красноярск); Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления» 2004 и 2005 г. (Томск), на международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» 2003, 2004, 2008 г. (Казань); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» 2004 г. (Красноярск); научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства» 2008 г. (Томск); Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии 2005, 2007 г. (Санкт-Петербург); Международной конференции EUROEM 2008 (Лозанна, Швейцария).

Публикации. По результатам исследований, представленных в диссертации, опубликовано 23 научные работы, в т.ч. 3 статьи в журналах из перечня ВАК; 1 свидетельство об отраслевой регистрации разработки (Приложение 5); 1 патент (Приложение 6).

Структура и объём диссертации. В состав диссертации входят введение, 4 главы, заключение, список литературы из 109 наименований и 8 приложений. Объём диссертации составляет 144 стр., в том числе 69 рис. и 11 табл.

Личный вклад. Все результаты работы получены автором лично или при непосредственном его участии совместно со следующими сотрудниками кафедры телевидения и управления: Мелкозеровым Александром Олеговичем, Куксенко Сергеем Петровичем, Заболоцким Александром Михайловичем.

Положения, выносимые на защиту

1. Классификация и сравнение методов глобальной оптимизации обосновывают использование генетических алгоритмов для моделирования антенн с сосредоточенными нагрузками.

2. Разработанное программное обеспечение позволяет моделировать широкий класс проводных антенн с сосредоточенными нагрузками.

3. Использование предложенной методологии позволяет существенно снизить коэффициент стоячей волны модифицированных вибраторных антенн.

4.6 Выводы по главе

Приведены примеры успешного применения ГА для уменьшения КСВ конкретных антенных структур. Предложена методология уменьшения КСВ антенн за счет включения сосредоточенных нагрузок. Впервые выполнено моделирование широкодиапазонной модифицированной вибраторной антенны с оптимизацией сосредоточенных нагрузок. Представлена параметрическая и структурная оптимизация антенн с нагрузками. Оптимизация расположения и параметров нагрузок позволяет значительно улучшить КСВ антенны, не меняя её структуры и геометрических размеров. В результате экспериментального исследования получена конструкция комбинированной четырехпроводной антенны. Антенна изготовлена и испытана в сеансах связи на диапазонах 1,8; 3,5; 7; 14; 21; 28 МГц в полевых условиях. В зависимости от условий прохождения на трассе дальней связи удавалось установить связь с корреспондентами Европы на одном или даже на нескольких из указанных диапазонов. На трассах ближней связи мощности передатчика 100 Вт было явно недостаточно для равноценной двухсторонней связи, особенно с корреспондентами, находящимися вне основного лепестка ДН. Хотя подтверждена достаточно устойчивая связь с пунктами на удалении до 100 км. Сделан вывод необходимости наращивание мощности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе была решена актуальная научно-техническая задача - создано алгоритмическое и программное обеспечение для моделирования проводных антенн с улучшенными характеристиками за счет оптимизации сосредоточенных нагрузок. Предложена и апробирована методология снижения КСВ на примере различных модифицированных вибраторных антенн. В ходе работы рассмотрены: назначение антенн, их классификация, основные задачи проектирования антенн. Проанализирована возможность увеличения рабочего частотного диапазона проводных антенн за счет включения сосредоточенных нагрузок. Представлены основные методики учета сосредоточенных нагрузок в структуре антенны при расчете распределения тока. Сделаны выводы о необходимости использования инструмента оптимизации параметров нагрузок для улучшения КСВ.

В результате работы были получены следующие результаты:

1. Представлены различные классификации методов оптимизации: общая; по явлениям и принципам, лежащим в основе глобальных методов; с точки зрения вычислительной математики. Выполнен обзор и сравнение методов эволюционных вычислений, как наиболее пригодных методов глобальной оптимизации проводных антенн с сосредоточенными нагрузками. Сравнены результаты применения 7 различных методов оптимизации для 7 типов сложных задач. Представлены преимущества и недостатки ГА. Обоснован выбор и использование ГА для моделирования антенн с сосредоточенными нагрузками на основе предложенной классификации и сравнения методов глобальной оптимизации.

2. Разработано алгоритмическое обеспечение, включающее следующие алгоритмы: поиска экстремума функции, формирования отображения антенны с нагрузками, учета сосредоточенной нагрузки в структуре антенны, настройки и запуска ГА, работы системы моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками.

3. Создано программное обеспечение для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками. Определены требования к программному обеспечению. В соответствии с требованиями созданы структура и информационное обеспечение. Исследованы возможности библиотеки GAlib и изучена возможность программной реализации ГА с помощью средств GAlib. Реализовано графическое отображение исследуемой проводной антенны с нагрузками и её характеристик. Представлен интерфейс ПО на базе использования DHTML диалогов. Произведено тестирование программного обеспечения для моделирования проводных антенн с нагрузками, показывающее корректность программной реализации. Созданное ПО зарегистрировано в отраслевом фонде алгоритмов и программ Федерального агентства по образованию.

4. Показано, что применение ГА на основе программного обеспечения^ для моделирования проводных антенн с сосредоточенными нагрузками позволяет создать новые антенные структуры с улучшенными характеристиками (на примере снижения КСВ). Впервые предложена методология снижения КСВ антенн за счет включения сосредоточенных нагрузок. Представлена параметрическая и структурная оптимизация антенн при моделировании проводных антенн с нагрузками. Показано, что оптимизация расположения и параметров нагрузок позволяет значительно улучшить КСВ антенны, не меняя её структуры и геометрических размеров. Разработанная методология позволила создать широкодиапазонную антенну с КСВ<3,5 в диапазоне частот от 1,5 до 30 МГц. Антенна изготовлена и испытана в сеансах связи на диапазонах 1,8; 3,5; 7; 14; 21; 28 МГц в полевых условиях. В результате запатентована конструкция комбинированной четырехпроводной антенны.

Результаты диссертации внедрены на предприятиях ФГНУ ГНТЦ «Наука», г. Москва; филиал ФГУП «НТЦ «Атлас», г. Санкт-Петербург, а также использованы в инновационной программе и учебном процессе ТУСУР, о чем свидетельствуют прилагаемые акты о внедрении.

1. Воскресенский Д.И. Устройства СВЧ и антенны / Д.И. Воскресенский, B.JL Гостюхин и др.. / под ред. Д.И. Воскресенского. // Изд. 2-е, доп. и перераб. - М. : Радиотехника, 2006. - 376 с.

2. Справочник по спутниковой связи и вещанию / под ред. JL Я. Кантора. -М. : Радио и связь, 1983.

3. Современные проблемы антенно-волноводной техники: Сб. статей / под ред. А.А. Пистолькорса. М. : Наука, 1967. - 217 с.

4. Вычислительные методы в электродинамике / под ред. Р. Митры. — М. : Мир, 1977.-485 с.

5. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. Учеб. пособие. -М. : Наука, 1973.

6. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. — М. : Высшая школа, 1992.

7. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ. — М. : Высшая школа, 1990.

8. Панченко Б.А. Электродинамический расчет характеристик излучения полосковых антенн / С.Т. Князев, Ю.Б. Нечаев, В.И. Николаев. М. : Радио и связь, 2002. - 253 с.

9. Бахрах Л.Д., Кременецкий С.Д. Синтез излучающих систем (теория и методы расчета). М. : Радио и связь, 1974.

10. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ : учебник для вузов. М. : Высшая школа, 1988.

11. Марков Г.Т., Сазонов Д.М, Антенны : учебник для вузов. М. : Энергия, 1975.

12. Altshuler Е.Е., Linden D.S. Wire-antenna designs using genetic algorithms // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 1997. - Vol. 39, № 2. - Apr. P. 33-43.

13. Чернышов В.П. Антенно-фидерные устройства радиосвязи и радиовещания. М. : Связь, 1978.

14. Ротхаммель К. Антенны / под ред. А. Кришке. -11-е изд. Минск : Наш Город, 2001.

15. Mattioni L., Marrocco G. Blade : A Broadband Loaded Antenna Designer // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2006. - Vol. 48. - Oct. P. 120129.

16. Altman Z., Mittra R., Boag A. New designs of ultra wide-band communication antennas using a genetic algorithm // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 1997. - Vol. 45. - Oct. P. 1494-1501.

17. Boag A., Michelssen E., Mittra R. Design of electrically loaded wire antennas using genetic algorithms // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 1996. - Vol. 44. - May. P. 687-695.

18. Harrington R.F., Mautz J.R. Straight wires with arbitrary excitation and loading // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 1967. - Vol. 15. - July. P. 502-515.

19. Грегори P., Кришномурти E. Безошибочные вычисления : методы и приложения. М. : Мир, 1988.

20. Jones Е.А., Joines W.T. Genetic design of linear antenna arrays // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2000. - Vol. 42, № 3. - June. P. 92100.

21. Popovic B. D. CAD of Wire Antennas and Related Radiating Structures. Somerset. U.K. : Research Studies Press, 1991.

22. Loney S.T. Design of compound solenoids to produce highly homogeneous magnetic fields. J. : Inst. Math. Appl., 1966. - Vol. 2 - June. P. 111-125.

23. Migliore M.D., Pinchera D., Schettino F. A simple and robust adaptive parasitic antenna // IEEE Transactions Antennas and Propagation Magazine. -2005. Vol. 44, № 10. - Oct. P. 3262-3272.

24. Липцер Р.Ш., Ширяев A.H. Статистика случайных процессов. М. : Наука, 1974.

25. Ахо А., Хопкрофт Д., Ульман Д. Построение и анализ вычислительных алгоритмов. М. : Мир, 1979.

26. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы : построение и анализ. -М. : МЦНМО, 1999.

27. Sandlin B.S., Terzuoli A.J. Sensitivity of a genetic algorithm solution for a wire antenna geometry // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 1998,-Vol. l.-P. 54-57.

28. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация / Пер. с англ. -М. : Мир, 1985. 509 с.

29. Back T. Evolutionary Algorithms in Theory and Practice. NY : Oxford University Press, 1996.

30. Растригин Л.А. Статистические методы поиска. М. : Наука, 1968.

31. Goldberg Е. Genetic Algorithms in search, optimization and machine learning. . Addison-Wesley, 1989.

32. Kirkpatrick S., Jr. Gelatt C. D., Vecchi M. P. Optimization by simulated annealing. Science, 1983. - P. 671-680.

33. Rutenbar R.A. Simulated annealing algorithms : An overview // IEEE Circuits and Devices Magazine. 1989. - Vol. 5, № 1 - Jan. P. 19-26.

34. De Leao M.T.P., Saraiva, J.T. A simulated annealing approach to evaluate long term marginal costs and investment decisions // IEEE Power Engineering Society Summer Meeting. 2000. - Vol. 4. - P. 2284-2289.

35. Aarts E. H. L., Korst J. H. M., Laarhoven van P. J. M. Simulated annealing // In E. Aarts, J.K. Lenstra, editors, Local search in combinatorial optimization. -Chichester : Wiley, 1997. P. 91-120.

36. Thompson M., Fidler J.K. Application of the genetic algorithm and simulated annealing to LC filter tuning Circuits // IEEE Devices and Systems. 2001. -Vol. 148, № 4. - Aug. P. 177-182.

37. Glover F., Laguna M. Tabu Search // Kluwer Academic Publishers. Boston : MA, 1997.

38. Fogel D.B. Applying evolutionary programming to selected traveling salesman problem // Cybernetics and Systems. 1993. - Vol. 24, № 1. P. 27-36.

39. Freisleben В., Merz P. A genetic local search algorithm for solving symmetric and asymmetric traveling salesman problems // IEEE International Conference on Evolutionary Computation. 1996. - May. P. 616-621.

40. Mittra R., Chakravarty S., Yeo J. Application of micro-genetic algorithm (MGA) to a class of electromagnetic analysis and synthesis problems // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 2002. - Vol. 1. -P. 306-309.

41. Yegin K., Martin A.Q. On the design of broad-band loaded wire antennas using the simplified real frequency technique and a genetic algorithm // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2003. - Vol. 51, № 2. - Feb. P. 220228.

42. Van Coevorden C.Md.J., Bretones A.R., Pantoja M.F., Ruiz F.J.G., Garcia S.G., Martin R.G. GA design of a thin-wire bow-tie antenna for GPR applications // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2006. - Vol. 44, № 4. - April. P. 1004-1010.

43. Бовбель E. И., Кухарчик П. Д., Тишков Д. В. Применение генетических алгоритмов в задачах прикладной электродинамики // Электромагнитные волны и электронные системы. 2004. - т.9, №1. - С. 33-45.

44. Панченко Т.В. Генетические алгоритмы : учебно-методическое пособие / под ред. Ю.Ю. Тарасевича. Астрахань : Астраханский университет, 2006. - 89 с.

45. Батищев Д. И. Генетические алгоритмы решения экстремальных задач : учебное пособие / под ред. Львовича Я.Е. Воронеж, 1995.

46. Кеапе A.J. A Brief Comparison of Some Evolutionary Optimization Methods / V. Rayward-Smith, I. Osman, C. Reeves and G: D. Smith, J. Wiley, editors // Modern Heuristic Search Methods. 1996. - P. 255-272.

47. Johnson J.M., Rahmat-Samii Y. Genetic algorithms in engineering electromagnetic // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 1997. - Vol. 39, №4.-Aug. P. 7-21.

48. Altman Z., Mittra R., Boag A. New designs of ultra wide-band communication antennas using a genetic algorithm // IEEE Transactions Antennas and Propagation Magazine. 1997. - Vol. 45. - Oct. P. 1494-1501.

49. Altshuler E.E., Linden D.S. Wire-antenna designs using genetic algorithms // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 1997. - Vol. 39, № 2 - April. P. 33-43.

50. Johnson J.M., Rahmat-Samii Y. Genetic algorithms and method of moments (GA/MOM) in the design of integrated antennas // IEEE Transactions Antennas and Propagation Magazine. 1999. - Vol. 47, № 10 - Oct. P. 16061614.

51. Haupt R.L. Optimum population size and mutation rate for a simple real genetic algorithm that optimizes array factors // IEEE Symposium on Antennas and Propagation Digest. 2000. - P. 1034-1037.

52. Электромагнитный терроризм на рубеже тысячелетий / под ред. Т.Р. Газизова. Томск : Томский государственный университет, 2002. — 206 с.

53. Kohlberg I., Baum С.Е., Giri D. Electromagnetic terrorism and potential infrastructure failures // Book of abstracts EUROEM 2008. 21-25 July. 2008, Lausanne, Switzerland. - P. 2.

54. Backstrom M., Thottappillil R., Mansson D., Montano R., Linden O., Nilsson T. Some recent work on intentional EMI in Sweden // Book of abstracts EUROEM 2008. 21-25 July. 2008, Lausanne, Switzerland. - P. 3.

55. Giri D. Documented electromagnetic effects (EME) // Book of abstracts EUROEM 2008. 21-25 July 2008, Lausanne, Switzerland. - P. 7.

56. Пистолькорс A.A., Литвинов O.C. Введение в теорию адаптивных антенн. М. : Наука, 1991.-200 с.

57. Овсяников В.В. Вибраторные антенны с реактивными нагрузками. — М. : Радио и связь, 1985. 120 с.

58. Reuster D.D., Cybert K.J. A high-efficiency broadband HF wire-antenna system // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2000. - Vol. 42, № 4. -Aug. P. 53-69.

59. Kun-Chou Lee. Genetic algorithms based analyses of nonlinearly loaded antenna arrays including mutual coupling effects // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2003. - Vol. 51, № 4. - Apr. P. 776-781.

60. Yegin К., Martin A.Q. Very broadband loaded monopole antennas // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 1997. - Vol. 1. -July. P. 232-235.

61. Rogers S.D., Butler C.M., Martin A.Q. Genetic algorithm optimization and realization of broadband loaded wire monopoles // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 2001. - Vol. 4. - P. 676 -679.

62. Rahmat-Samii Y., Christodoulou C.G. Guest Editorial for the Special Issue on Synthesis and Optimization Techniques in Electromagnetics and Antenna System Design // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2007 Vol. 55, № 3. - Mar. P. 518-522.

63. Hoorfar A. Evolutionary Programming in Electromagnetic Optimization : a Review // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2007 Vol. 55, № 3. - Mar. P. 523-537.

64. Wolpert D.H., Macready W.G. No free lunch theorems for optimization ;// IEEE Transactions on Evolutionary Computation. 1997. - Vol. 1, № 1.

65. Altshuler E.E., Linden D.S. Design of a loaded monopole having hemispherical coverage using a genetic algorithm // IEEE Transactions Antennas and Propagation. -1997. Vol. 45, № 1. - Jan. P. 1-4.

66. Thompson M., Fidler J.K. Application of the genetic algorithm and simulated annealing to LC filter tuning // IEE proceedings. Circuits, devices and systems. -2001.-Vol. 148, №4.-Aug. P. 177-182.

67. Mittra R., Chakravarty S., Yeo J. Application of micro-genetic algorithm (MGA) to a class of electromagnetic analysis and synthesis problems // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 2002. - Vol. 1 -P. 306-309.

68. Yegin K., Martin A.Q. On the design of broad-band loaded wire antennas using the simplified real frequency technique and a genetic algorithm // IEEE

69. Transactions Antennas and Propagation. 2003. - Vol. 51, № 2. - Feb. P. 220-228.

70. Van Coevorden C.Md.J., Bretones A.R., Pantoja M.F., Ruiz, F.J.G., Garcia S.G., Martin R.G.G. A design of a thin-wire bow-tie antenna for GPR applications // IEEE Transactions Geoscience and Remote Sensing 2006. -Vol. 44, № 4. - Apr. P. 1004-1010.

71. Mattioni L., Marrocco G. BLADE : A Broadband Loaded Antenna Designer // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2006. - Vol. 48, № 5. - Oct. P. 120-129.

72. Моделировщик антенн MMANA // http://www.cqham.ru/mmana.htm.

73. MMANA-GAL // http://www.dl2kq.de/mmana/4-l .htm

74. NEC based antenna modeler and optimizer // http://home.ict.nl/~arivoors/

75. Газизов T.T. Параметрическая оптимизация антенны генетическими алгоритмами // Научная сессия ТУСУР 2004 : материалы региональной научно-технической конференции. - Томск, 2004. - Ч. 1. - С. 108-110.

76. Газизов Т.Т. Классификация методов глобальной оптимизации для решения задач безопасности // Доклады Томского государственного Университета Систем Управления и Радиоэлектроники. — Томск, 2008. -№2(18).-Ч. 1.-С. 130-131.

77. Норенков И.П., Арутюнян Н.М. Эволюционные методы в задачах выбора проектных решений // Наука и образование. № 9. - 2007. -http://technomag.edu.ru/doc/68376.html

78. Computational intelligence // -http://en.wikipedia.org/wiki/Computationalintelligence

79. Газизов Т.Т. Сравнение методов глобальной оптимизации // XVI Туполевские чтения : материалы Международной молодежной научной конференции. Казань, 2008. - С. 219-221.

80. Минаков И.А. Сравнительный анализ некоторых методов случайного поиска и оптимизации // Известия. Самарский научный центр РАН. -1999.-№2.-С. 286-293.

81. Golino G. A genetic algorithm for optimizing the segmentation in subarrays of planar array antenna radars with adaptive digital beamforming / IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology. 2003. -October. P. 211-216.

82. Hosung Choo, Rogers R., Hao Ling. Design of electrically small wire antennas using genetic algorithm taking into consideration of bandwidth and efficiency // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 2002. -Vol. 1.-P. 330-333.

83. Haupt R.L., Menozzi J.J., McCormack C.J. Thinned arrays using genetic algorithms // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 1993. - P. 712-715.

84. Linden D.S., Altshuler E.E. Evolving wire antennas using genetic algorithms : a review / Evolvable Hardware // In Proceedings of the First NASA/DoD Workshop. -1999. P. 225-232.

85. Bahr M., Boag A, Michielssen E., Mittra R. Design of ultra-broadband loaded monopoles // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium. 1994. - AP-S. Digest, Vol. 2 - 20-24 Jun. P. 1290-1293.

86. Газизов Т.Т. Параметрическая оптимизация антенны генетическими алгоритмами // XII Туполевские чтения : материалы Международной молодежной научной конференции. Казань, 2004. - С. 153-154.

87. А С++ Library of Genetic Algorithm Components // -http://lancet.mit.edu/ga/galib.tar.gz

88. Айзеке A. Dynamic HTML BHV. Санкт-Петербург, 1998.

89. Дж. Тарин Tayepc. Macromedia Dreamweaver MX для Windows и Macintosh. M. : ДМК, 2003.

90. Газизов Т.Т. Исследование точности решения СЛАУ методом Гаусса // Научная сессия ТУСУР — 2003 : материалы региональной научно-технической конференции. Томск, 2003. - Ч. 1. - С. 95-98.

91. Газизов Т.Т. Точность решения СЛАУ методом Гаусса // XI Туполевские чтения : материалы международной молодежной научной конференции. — Казань, 2003.-С. 98.

92. Tapan К. Sarkar. Survey of Numerical Methods for Solution of Large Systems of Linear Equations for Electromagnetic Field Problems // IEEE Trans, on Antennas and Propagat. 1981. - Vol. AP-29, № 6. - Nov. P. 847-853.

93. Singer H. The Method of Moments (MOM) and Related Codes // Supplement to Proceedings of 13th International Zurich Symposium, Zurich, Switzerland. -1999,- 16-18 Febr. P. 11-21.

94. Газизов Т.Т. Использование генетических алгоритмов для проектирования антенн // Электронные и электромеханические системы и устройства : материалы научно-технической конференции молодых специалистов. Томск: ОАО "НПЦ "Полюс", 2008. - С. 174-175.

95. Gazizov Т.Т. Broadband antenna SWR improvement using parallel RLC loads / T.R. Gazizov, T.T. Gazizov // Book of abstracts EUROEM 2008. -Switzerland, Lausanne, 21-25 July 2008. P. 240.

96. A.В. Семенов // Электронные средства и системы управления : материалы Международной научно-практической конференции. Томск, 2004. -Томск: Издательство Института оптики атмосферы СО РАН, 2004. - С. 107-111.

97. Рыбин А.П. Экспериментальные характеристики комбинированных широкополосных антенн ДКМВ-диапазона / А.П. Рыбин, Н.Д. Малютин,

98. B.В. Бабатьев, Т.Т. Газизов // Электронные средства и системы управления : материалы Международной научно-практической конференции. Томск, 2004. - Томск: Издательство Института оптики атмосферы СО РАН, 2004. - С. 88-90.

99. Справочник по элементам полосковой техники (направленные ответвители 1-3 класса) / под ред. А.Л. Фельдштейна. М. : Связь, 1979. — 336 с.1. УТВЕРЖДАЮ

100. Газизова Тимура Тальгатовича в научно-исследовательской работе ФГНУ ГНТЦ «Наука»

101. Моделирование коэффициента стоячей волны и диаграмм направленности излучающих проводных структур, в том числе с нагрузками, в диапазоне частот.

102. Комплексная оптимизация генетическими алгоритмами структур сложных многопроводных антенн с сосредоточенными нагрузками.

103. Положительные результаты лабораторных испытаний антенн, а также эксплуатация экспериментальных макетов широкополосных антенн подтверждают обоснованность выводов, сделанных в диссертационной работе.

104. Ведущий научный сотрудник, к.т.н.1. Начальник отделаП1. В.В. Меладзе

105. УТВЕРЖДАЮ J^V'l -Проректор по' р ;-' ^информатизации ТУ СУ Ра• » 2008г.об использовании результатов диссертационной работы Газизова Т.Т. в программной системе моделирования электромагнитной совместимости

106. В рамках реализации системы выполнены следующие работы:

107. Изучение особенностей моделей учета сосредоточенных нагрузок при проектировании антенн. (Рассмотрены три основные модели: Харрингтона, Боаг, Альтмана).

108. Предварительная разработка алгоритмов. (Разработаны' алгоритмы для трех основных моделей.)

109. Программирование на уровне компонентов и функций. (Кодирование модуля генетических алгоритмов.)

110. Автономная отладка исходного кода на уровне компонентов и функций. (Автономная отладка исходного кода программного обеспечения для моделирования антенн с сосредоточенными нагрузками.)

111. Комплексное тестирование и отладка. (Комплексное тестирование и отладка работы системы при оптимизации параметров сосредоточенных нагрузок с помощью генетических алгоритмов.)

112. Начальник управления, к.т.н. /С/ (у М.И. Жуковский

113. Начальник отдела, к.т.н. \J.wjaJ/ Н.Б. Сафронов

114. Начальник отдела, к.т.н. ^ ^.Н. Лазарев

115. УТВЕРЖДАЮ» Проректор ТУСУР по^чебной работек. ф-м. ^"ДОйё11т;7В"оков JI.A.11 ,9'внедрения результатов диссертационнойв учебный процесс Jg*^

116. Заведующий кафедрой телевидения и управления д.т.н., проф. Пустынский И.Н.

117. Председатель учебно-методической комиссии радиотехнического факультета ТУСУР к.т.н., доцент Белов В.И. ~~