автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Развитие теории, исследование и разработка сигнальных процессоров на основе нелинейных резонансных явлений

На правах рукописи

Баруздин Сергей Анатольевич

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ, ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИГНАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОРОВ НА ОСНОВЕ НЕЛИНЕЙНЫХ РЕЗОНАНСНЫХ ЯВЛЕНИЙ

Специальность: 05.12.04 - радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 2003

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук, профессор Дудкин В. И. доктор технических наук, профессор Мироненко И. Г. доктор технических наук, профессор Рассветалов Л. А.

Ведущая организация - ЗАО "Авангард - Элионнка", г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится "_" _ 2003 г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д 212.238.03 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан"_"_2003 г.

Председатель диссертационного совета

Быков Р.Е.

2оО?-А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из важнейших достижений современной радиоэлектроники является создание многофункциональных цифровых и аналоговых процессоров. Цифровые методы, получившие приоритетное развитие, являются основными и наиболее перспективными методами обработки информации. Однако, несмотря на их принципиальные преимущества, следует иметь в виду, что с ростом ширины спектра сигналов цифровые методы приводят к большому объему схемных реализаций и росту энергопотребления. Обработка высокочастотных и сверхвысокочастотных сигналов цифровыми методами нередко весьма затруднительна и влечет за собой существенное усложнение аппаратуры, необходимость разработки сложного программного обеспечения, ухудшает массогабаритные характеристики, увеличивает энергопотребление и, как следствие, резко увеличивает ее стоимость.

Альтернативой цифровым методам обработки сигналов является функциональная электроника. Операции, которые выполняют устройства функциональной электроники, обычно включают свертку, корреляцию, преобразование Фурье, согласованную фильтрацию и задержку сигналов.

С точки зрения достигнутого уровня технического развития вне конкуренции стоят акустоэлектронные компоненты. Однако использование устройств линейной акустоэлектроники наталкивается на ряд ограничений, связанных с невозможностью изменять передаточные функции, поскольку они однозначно определяются конструкциями звукопровода и акустоэлектронных преобразователей. Существенными недостатками акустоэлектронных устройств являются повышенный уровень вносимых потерь, температурная и долговременная нестабильность их характеристик и параметров.

Характерной чертой современных радиотехнических систем является использование сложных шумоподобных сигналов (ШПС). К устройствам формирования и обработки таких сигналов предъявляются следующие основные требования: база сигналов 103... 106, динамический диапазон (как правило, не менее 40 дБ), быстрая перестройка тракта на любой из используемых сигналов, малые потери. Поэтому среди устройств формирования и обработки ШПС приоритет отдается тем, которые позволяют осуществлять быструю смену ШПС и являются относительно простыми.

Электронная перестройка коэффициента передачи, например управляемого согласованного фильтра, в системе с изменяющимся ШПС может быть решена методами нелинейной акустоэлектроники. Однако их возможности ограничены вполне определенным кругом решаемых задач. Отметим также, что верхнее значение базы современных ШПС 106 доступно лишь корреляторам, в то время как согласованным фильтрам доступны базы до 103 и лишь в отдельных случаях до 5-Ю3... 104.

Твердотельные сигнальные процессоры, основанные на нелинейном резонансном взаимодействии электромагнитного поля с веществом, используются для обработки сложных изменяющихся сигналов в радио- и световом диапазонах Выходной сигнал устройства представляет собой спиновое, фононное или фотонное эхо. Такие процессоры могут использоваться в качестве управляемых линий задержки и управляемых согласованных фильтров, осуществлять корреляционный и спектральный анализ сигналов. Спиновые процессоры зачастую не уступают по параметрам процессорам на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и акустоэлектронным конвольверам, хотя последние имеют гораздо более широкую известность. Появляются сообщения о разработках и создании оптических процессоров на фотонном эхо, которые позволяют осуществлять когерентную обработку сигналов светового диапазона.

рос. национальная| БИБЛИОТЕКА | С.Пете*в*г п А/*

оа то3"г>?11

При записи и считывании сигналов в таких процессорах могут возникать искажения, вызванные нелинейностью возбуждаемой системы. Эти искажения ограничивают динамический диапазон процессоров и приводят к ухудшению характеристик устройств. Наряду с алгоритмами линейной фильтрации процессоры, основанные на эффекте эха, используются в качестве нелинейных фильтров подавления узкополосных помех, попадающих в полосу пропускания широкополосных систем. Следует отметить, что хотя сигналы эха возникают только в нелинейных системах, и само эхо называют "нелинейным", спиновые процессоры могут осуществлять алгоритмы как линейной, так и нелинейной обработки и фильтрации. К настоящему времени линейные алгоритмы работы, в первую очередь спиновых процессоров, изучены достаточно хорошо. В то же время вопросы, связанные с нелинейными искажениями, с определением динамического диапазона процессоров и его верхней границы в линейном режиме, проработаны недостаточно. В еще большей степени это относится к сугубо нелинейным алгоритмам фильтрации широкополосных сигналов, принимаемых на фоне узкополосных помех. Следует отметить, что вопросы нелинейного преобразования случайных процессов, в частности гауссовских помех, практически не представлены в литературе.

Известно, что свойства нелинейных систем могут успешно изучаться при возбуждении их белым гауссовским шумом (БПП). Эта идея была предложена Н. Винером, а в спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) впервые использована Р. Эрнстом, назвавшим соответствующий режим возбуждения спиновых систем стохастическим резонансом. В прикладном плане эти исследования связаны, в первую очередь, со спектроскопией. Здесь замена простых коротких, но мощных радио- или световых импульсов возбуждения, у которых ширина спектра и длительность жестко связаны друг с другом, на более длинные шумовые или псевдошумовые импульсы с независимой от длительности шириной спектра позволяет на несколько порядков снизить их мощность, что в известной мере снимает также проблему "мертвого времени" приемника, усиливающего отклики исследуемой системы.

В настоящее время исследования по возбуждению спиновых и фотонных систем случайными и псевдослучайными сигналами проводятся в США, Канаде, Японии, Германии, Швейцарии и других странах. Эти работы имеют фундаментальное значение для изучения нелинейных, динамических и статистических свойств исследуемых объектов. В силу этого исследования нелинейных свойств процессоров, основанных на нелинейных резонансных явлениях, и их совершенствование являются, на наш взгляд, актуальными.

Пель диссертационной работы заключается в развитии теории и разработке методов анализа нелинейных свойств спиновых и фотонных процессоров, обусловленных эффектом насыщения энергетических уровней, как в линейных алгоритмах, где этот эффект является нежелательным и приводит к ограничению динамического диапазона и возникновению нелинейных искажений, так и в сугубо нелинейных алгоритмах, основанных именно на эффекте насыщения, в улучшении параметров и характеристик разрабатываемых процессоров и учете особенностей ЯМР в процессорах на основе магнигоупорядоченных сред.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• разработать методы анализа нелинейных искажений для линейных алгоритмов обработки сигналов, таких как управляемая задержка, согласованная фильтрация и других, характеризующихся относительно слабой степенью нелинейности;

• определить вид амплитудных характеристик процессоров в режимах корреляционной обработки и согласованной фильтрации сигналов, сравнить максимальную , амплитуду эха в этих алгоритмах с максимальными значениями амплитуд

!

' —, > ;

первичного и стимулированного эха в классических алгоритмах возбуждения эха дельтаобразными импульсами, провести анализ влияния спектральных свойств сигналов на вид амплитудных характеристик, исследовать влияние помех на динамический диапазон процессора в режиме управляемого согласованного фильтра; сравнить характеристики идеального обнаружителя полностью известного сигнала с соответствующими характеристиками обнаружителя на основе процессора, работающего в режиме управляемого согласованного фильтра;

• модифицировать уравнения Блоха на случай возбуждения двухуровневых систем БПП и разработать теорию их насыщения в условиях стохастического резонанса для импульсного и стационарного режимов;

• составить дифференциальное уравнение для двухчастотной ковариационной матрицы состояния системы, описываемой уравнениями Блоха, провести анализ нелинейного преобразования БГШ для стационарного и импульсного режимов возбуждения;

• разработать методы анализа сугубо нелинейных алгоритмов обработки сигналов для нелинейных фильтров подавления узкополосных помех, использующих как стационарные, так и импульсные методы возбуждения неоднородно уширенных систем;

• исследовать внутрипериодные и межпериодные релаксационные искажения в процессорах и разработать методы их коррекции;

• разработать модель спинового процессора на основе магнитоупорядоченных сред, учитывающую особенности ЯМР в них, определить амплитудные характеристики спиновых процессоров на их основе для классического алгоритма возбуждения стимулированного спинового эха дельтаобразными импульсами, для алгоритма согласованной фильтрации, а также исследовать характеристики подавления узкополосных помех в нелинейных фильтрах стационарного типа на основе магнитоупорядоченных сред;

• развить теорию подавления мешающих откликов в спиновых процессорах на основе магнитоупорядоченных сред, учитывающую нелинейный характер сдвига частоты ЯМР под действием нерезонансного импульсного магнитного поля, и разработать метод подавления межпериодной интерференции эхо-откликов в спиновых процессорах;

• провести теоретический анализ алгоритмов работы фотонных процессоров для обработки сигналов светового диапазона;_____

• провести выбор рабочей среды, обеспечивающей существенное расширение полосы частот процессора на основе ЯМР по сравнению с процессором на основе тонких магнитных пленок (ТМП) кобальта, и разработать спиновый процессор, отвечающей этому условию.

Научная новизна. Предложена теория корреляционных спиновых и фотонных эхо, являющихся взаимными корреляционными функциями (ВКФ) третьего порядка сигнала свободной индукции и возбуждающего его импульса БГШ.

Определены ядра Винера третьего порядка, соответствующие первичным и стимулированным эхо, и проведено моделирование нелинейных свойств спиновых и фотонных процессоров, работающих в режимах корреляционной обработки и согласованной фильтрации.

Введены стохастические уравнения Блоха в интерпретации Стратоновича. С использованием теоремы Ито составлено и решено дифференциальное уравнение для одночастотной ковариационной матрицы компонент вектора состояния двухуровневой системы, возбуждаемой БГШ. Получены характеристики насыщения системы для стационарного и импульсного режимов возбуждения.

Получено дифференциальное уравнение для двухчастотной ковариационной матрицы компонент двух векторов состояния, соответствующих двум произвольным резонансным частотам. На основе решения этого уравнения определены характеристики нелинейного преобразования спектральной плотности мощности (СПМ) БГШ дм нелинейных фильтров стационарного и импульсного типов.

Предложены методы, позволяющие проводить анализ преобразования окрашенного шума в нелинейных фильтрах стационарного типа. Первый метод основан на узкополосности элементарных каналов, образующих неоднородно уширенную линию, по сравнению с шириной спектра окрашенного шума, второй использует метод выбеливания.

Разработан метод анализа нелинейного фильтра подавления узкополосных помех импульсного типа. Путем численного решения дифференциального уравнения для двухчастотной ковариационной матрицы состояния системы определены нелинейные и частотные характеристики фильтра. Определено отношение сигнал/шум на выходе субоптимального фильтра, осуществляющего согласованную фильтрацию широкополосных сигналов с одновременным нелинейным подавлением интенсивных узкополосных помех, попадающих в полосу частот сигнала.

Разработаны методы расчета амплитудных характеристик спиновых и фотонных процессоров в режимах корреляционной обработки ШПС, проведено сравнение максимальной амплитуды эха в этих алгоритмах с максимальными амплитудами первичного и стимулированного эха в классических алгоритмах возбуждения дельтаобразными импульсами.

Проведен анализ спектральных, временных и корреляционных характеристик нелинейно преобразованных узкополосных радио- и световых импульсов. Показана возможность формирования сложных сигналов с внутриимпульсной манипуляцией и нелинейного подавления интенсивных спектральных компонент узкополосных помех.

Проведено моделирование спинового процессора в режимах управляемого согласованного фильтра и нелинейного фильтра подавления узкополосных гауссовских помех с учетом особенностей ЯМР в магнитоупорядоченных средах, существенно улучшающих характеристики процессоров по сравнению с процессорами на основе парамагнитных сред.

Развита теория структурной селекции откликов на основе нерезонансного импульсного магнитного поля, учитывающая нелинейный характер сдвига частоты ЯМР в магнитоупорядоченных средах под действием этого поля.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Теория первичных и стимулированных корреляционных эхо в неоднородно уширенных спиновых и фотонных системах, являющихся ВКФ третьего порядка сигнала свободной индукции и возбуждающего его БГШ, и методика определения ядер Винера третьего порядка, соответствующих первичному и стимулированному эху, для функциональных рядов Вольтерра.

2. Теория насыщения двухуровневых систем, описываемых уравнениями Блоха или их оптическими аналогами, при их возбуждении БГШ.

3. Методика расчета характеристик управляемых согласованных фильтров и обнаружителей сигналов на их основе с учетом нелинейных искажений, а также методы расчета амплитудных характеристик процессоров в режиме корреляционной обработки ШПС.

4. Методы анализа нелинейных фильтров подавления узкополосных гауссовских и квазигармонических помех стационарного и импульсного типов.

5. Способ формирования радио- и световых импульсов с внутриимпульсной фазовой манипуляцией из соответствующих смодулированных импульсов.

6. Методика расчета характеристик спиновых процессоров на основе магнитоупорядоченных сред в режимах согласованной фильтрации и подавления интенсивных узкополосных помех.

7. Теория подавления мешающих типов откликов в процессорах на основе магнитоупорядоченных сред за счет нерезонансного импульсного магнитного поля, вызывающего нелинейный сдвиг частот ЯМР.

8. Защищенные авторскими свидетельствами новые виды устройств и способы обработки сигналов на основе спиновых процессоров, в том числе анализатор спектра с коррекцией релаксационных искажений, способ управления спиновым процессором на основе четырехимпульсного режима возбуждения, позволяющий осуществлять корреляционную обработку и управляемую согласованную фильтрацию в увеличенной полосе частот при уменьшенной пиковой мощности управляющих импульсов, а также двухимпульсный способ сжатия ЛЧМ-сигналов с подавлением межпериодной интерференции.

9. Спиновый процессор на основе тонких магнитных пленок сплава железо-кобальт-никель, а также субоптимальный фильтр на основе двух таких попеременно работающих процессоров для системы передачи информации шумоподобными сигналами с расширенным спектром, осуществляющий согласованную фильтрацию с одновременным подавлением интенсивных узкополосных помех, попадающих в полосу его пропускания.

Практическая ценность полученных в диссертационной работе результатов заключается в совершенствовании устройств и методов обработки и формирования радиосигналов на основе ЯМР и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), а также, в силу общности математических моделей, использовании результатов работы для моделирования, анализа и расчета соответствующих устройств светового диапазона на основе фотонного эха.

Разработаны методы расчета характеристик сигналов и помех на выходе процессоров для линейных и нелинейных алгоритмов обработки. В первом случае можно определять динамический диапазон по отношению к классическому алгоритму возбуждения эха дельтаобразными импульсами и определять границу его линейного участка при заданном уровне нелинейных искажений, что позволяет выбрать параметры информационных и управляющих сигналов. Во втором случае можно определять характеристики подавления спектральных составляющих узкополосных помех.

Установлена связь верхней границы динамического диапазона процессора в режимах корреляционной обработки и согласованной фильтрации с максимальным значением амплитуды стимулированного эха в классическом алгоритме возбуждения дельтаобразными импульсами для парамагнитных и магнитоупорядоченных рабочих сред спиновых процессоров. Выработаны рекомендации, касающиеся выбора амплитуд управляющих и информационных сигналов в алгоритмах согласованной фильтрации.

Метод корреляционных спиновых и фотонных эхо позволяет получать спектрометрическую информацию, аналогичную информации, получаемой методами импульсной фурье-спектроскопии, но при использовании на несколько порядков меньшей мощности возбуждения, что существенно упрощает формирование импульсов возбуждения как в радио-, так и в световом диапазоне.

Разработанный способ подавления мешающих откликов в магнитоупорядоченных средах, использующий нерезонансное импульсное магнитное поле, улучшает

помехозащищенность спиновых процессоров в отношении внутренних мешающих типов откликов и межпериодной интерференции.

Способ формирования радио- и световых импульсов с внутриимпульсной фазовой манипуляцией из немодулированных импульсов позволяет сравнительно просто формировать ШПС.

Предложены новые, защищенные авторскими свидетельствами виды устройств и способы обработки сигналов в спиновых процессорах, улучшающие их характеристики и параметры.

Реализована система передачи информации сигналами с расширенным спектром на основе спиновых процессоров с повышенной помехоустойчивостью по отношению к узкополосным помехам.

Реализация результатов. Результаты диссертационной работы использованы при проведении хоздоговорных научно-исследовательских работ, проводившихся по заказам различных министерств и ведомств, а также госбюджетных работ по грантам Министерства образования РФ по фундаментальным исследованиям в области технических наук (подраздел 2.4 "Радиотехника"): "Нелинейные свойства спиновых и фотонных систем при стохастическом возбуждении" (ГР/ГОР-17,1996-97) и "Нелинейная фильтрация узкополосных гауссовских помех на основе ядерного магнитного резонанса" (ГТЭР/ТОР-26, 2001-02). В этих работах автор был научным руководителем, ответственным исполнителем, либо исполнителем НИР.

Были разработаны спиновые процессоры на основе ТМП: кобальта, сплавов железо-никель, железо-кобальт-никель, а также на основе ферритов, которые входили в состав разработанных и переданных заказчикам систем и устройств оптимального приема и обработки сигналов.

Результаты работы и разработанная система использованы в войсковой части 45187 при проведении исследований по созданию аппаратуры передачи информации сигналами с расширенным спектром.

Результаты работы в части, касающейся разработки спиновых процессоров, использованы в войсковой части 11135 при проведении НИР с использованием корреляторов, согласованных и субоптимальных фильтров.

Результаты работы, в том числе теоретические материалы и лабораторные макеты, используются в учебном процессе СПбГЭТУ "ЛЭТИ" при изучении дисциплин "Функциональные СВЧ процессоры", "Квантовые устройства" и "Теория нелинейных резонансных взаимодействий" как в лекционном курсе, так и при проведении лабораторных занятий. С использованием результатов диссертации издано 4 учебно-методические работы.

Достоверность научных и практических результатов. Достоверность теоретических результатов в области моделирования и исследования нелинейных свойств спиновых и фотонных процессоров подтверждается корректным использованием методов статистической радиотехники, теорий дифференциальных уравнений, случайных процессов и магнитного резонанса, обоснованностью и корректностью необходимых преобразований, а также сопоставлением результатов решения задач различными методами. Основные теоретические и практические результаты подтверждены экспериментами, проведенными на соответствующих лабораторных макетах, а также при разработке и испытаниях спиновых процессоров в составе радиотехнических систем приема и обработки сигналов в ходе выполнения различных НИР.

Апробапия работы. Материалы диссертационной работы обсуждались на заседаниях секции "Теоретических основ радиотехники" НТК СПбГЭТУ "ЛЭТИ" (19782002), научно-техническом совещании МЭП СССР "Применение метода ядерного

спинового эха в радиоэлектронной аппаратуре" (Ленинград, 1980), республиканском семинаре "Методы функциональной электроники в реализации радиотехнических устройств" (Киев, 1981), заседаниях секций "Теоретической радиотехники" и "Радиоэлектроники" Дома ученых им. М. Горького РАН (Санкт-Петербург, 1986 и 2001), IV семинаре по функциональной магнитоэлектронике (Красноярск, 1990), НТК "Актуальные проблемы развития радиотехники, электроники и связи" (Ленинград, 1990), первой международной научно-практической конференции "Дифференциальные уравнения и применения" (Санкт-Петербург, 1996), НТК НТО РЭС им. A.C. Попова (Санкт-Петербург, 1997, 1998, 1999, 2000), на 10, 11 и 12 межвузовских НТК " Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов" (Петродворец, 1999, 2000, 2001), на IV Всероссийской научно-методической конференции "Фундаментальные исследования в технических университетах" (Санкт-Петербург, 2000), на П международной научно-практической конференции "Информационные технологии в моделировании и управлении" (Санкт-Петербург, 2000), на VII международном симпозиуме "Фотонное эхо и когерентная спектроскопия" (Великий Новгород, 2001), на Международной научной конференции "Информация, коммуникация, общество" (Санкт-Петербург, 2002).

Публикации. По результатам исследований и разработок, представленных в диссертации, опубликована 61 печатная работа (39 без соавторов), в том числе 36 статей, 2 депонированные рукописи, 4 учебно-методические работы, 5 авторских свидетельств, 14 тезисов и материалов конференций.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 293 наименования. Основная часть работы изложена на 309 страницах машинописного текста. Работа содержит 131 рисунок и S таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируется ее цель, кратко излагаются основные решаемые задачи и полученные результаты, включая научную новизну, практическую ценность выполненных исследований и разработок, приводятся выносимые на защиту научные положения.

Первая глава посвящена нелинейным резонансным явлениям и их использованию для обработки сигналов радио- и светового диапазонов. В импульсном режиме нелинейные резонансные явления проявляются в виде спинового, фотонного, фонониого и других видов эха, объединенных термином фазированное (нелинейное) эхо. Нелинейные эхо-явления возникают в случае выполнения двух необходимых условий: наличие нелинейности в процессе взаимодействия поля с веществом и наличие неоднородностей некоторых параметров среды. Второе условие обычно выполняется в виде неоднородного характера резонансных частот частиц.

Основное внимание уделено магнитному резонансу, на основе которого работают процессоры, использующие ядерное и электронное спиновые эхо. Коротко рассмотрена классическая теория магнитного резонанса и векторная модель формирования спинового эха. Анализ эхо-откликов в двухуровневых системах обычно проводится с использованием уравнений Блоха, которые удобно представить во вращающейся системе координат, часто используемой в теории магнитного резонанса. Эти феноменологические уравнения, предложенные Ф. Блохом, являются системой линейных относительно вектора намагниченности дифференциальных уравнений в общем случае с переменными коэффициентами. Вид этих коэффициентов определяется формой сигнала возбуждения.

При анализе эхо-откликов предложено использовать формализм переходной матрицы состояния системы (вектора намагниченности). В этом случае определяют явный вид переходных матриц на свободных интервалах и формальный вид на интервалах действия импульсов возбуждения. Такой подход позволяет выделять в общем отклике процессора, содержащем сигналы свободной индукции, первичные, стимулированные и другие эхо, нужный тип отклика, что в ряде случаев существенно облегчает решение задачи. В терминах формализма переходных матриц состояния проведен анализ двух- и трехимпульсных режимов возбуждения. Определены спектральные плотности и комплексные огибающие первичного и стимулированного эхо-откликов.

Точное аналитическое решение уравнений Блоха удается получить лишь для простых ситуаций, когда эти уравнения можно свести к системе линейных дифференциальных уравнений с постоянными или кусочно-постоянными коэффициентами, в частности, для прямоугольных радиоимпульсов. Одними из часто используемых при возбуждении эха видов сигналов являются короткие прямоугольные радиоимпульсы, спектральная плотность которых практически постоянна на интервале частот, занимаемом неоднородно уширенной линией поглощения. Они имеют схожие свойства с дельта-функцией Дирака и названы дельтаобразными импульсами. Эти импульсы используются в классических алгоритмах возбуждения первичного и стимулированного эха, а также при обработке сигналов в качестве управляющих импульсов. Явный вид переходной матрицы для дельтаобразных импульсов устанавливает нелинейную связь между откликом системы и возбуждающими сигналами. Физической причиной нелинейности является эффект насыщения, заключающийся в выравнивании населенности энергетических уровней системы.

При малых уровнях возбуждающих сигналов процессор запоминает спектральную плотность (иногда в комплексно-сопряженном виде) сигнала возбуждения либо ее квадрат в зависимости от алгоритма обработки. Спектральная плотность эхо-отклика в виде произведения спектральных плотностей сигналов возбуждения (иногда в комплексно-сопряженном виде) либо их квадратов позволяет осуществлять управляемую задержку сигналов с инверсией времени и без таковой, свертку сигналов, преобразование Фурье, управляемую согласованную фильтрацию, а также получать автокорреляционные функции (АКФ) и ВКФ сигналов, в том числе обобщенные.

Отклик процессора на //-импульсное возбуждение содержит сигналы свободной индукции, двух- и трехимпулъсные эхо, а также более сложные эхо-сигналы. При этом обычно лишь один тип отклика является полезным, соответствующим желаемому преобразованию сигналов, а остальные подлежат устранению теми или иными способами.

В линейных алгоритмах обработки эффект насыщения является нежелательным. Он ограничивает сверху динамический диапазон процессоров и является причиной возникновения нелинейных искажений при записи сигналов и их обработке. Это обстоятельство вынуждает разработчиков снижать динамический диапазон процессоров до границы линейного участка с приемлемыми нелинейными искажениями. Величина динамического диапазона процессора является одной из важнейших его характеристик и зависит от формы сигналов возбуждения и алгоритма работы. Динамический диапазон может быть легко определен для возбуждающих сигналов в виде дельтаобразных импульсов Его максимальное нормированное значение для первичного эха равно 1, а для стимулированного 0.5. Определение динамического диапазона для различных алгоритмов обработки ШПС является довольно сложной задачей, требующей своего решения.

Однако приближенный характер переходной матрицы для малосигнального режима возбуждения не позволяет анализировать нелинейные искажения в спиновых процессорах, а также препятствует определению динамического диапазона процессора и

границы его линейного участка. Таким образом, анализ нелинейных свойств спиновых систем является весьма важным для решения перечисленных задач.

Нелинейные алгоритмы обработки сигналов основаны на эффекте насыщения, который в данном случае носит позитивный характер. На основе этого эффекта работают нелинейные фильтры подавления узкополосных помех. Они имеют две разновидности. Первые используют стационарные методы возбуждения сигналов ЯМР, вторые -импульсные, с использованием эхо-откликов. В обоих типах фильтров интенсивные спектральные компоненты ограничиваются или подавляются, а слабые проходят без ограничения. Кроме того, в фильтрах импульсного типа одновременно можно осуществлять согласованную фильтрацию спектральных компонент широкополосных сигналов, не пораженных интенсивными узкополосными помехами.

Формально теорию линейного отклика можно расширить за счет членов высших порядков. В этом случае отклик нелинейной системы может быть представлен функциональным рядом Вольтерра. Если для рассматриваемого класса входных воздействий анализируемая система может быть удовлетворительно представлена рядом Вольтерра с конечным числом членов, то возникает задача идентификации системы, т. е. определения ядер Вольтерра. При этом естественно стремиться к тому, чтобы ряд Вольтерра с ограниченным числом членов, по возможности более точно аппроксимировал исходную систему, т. е. ее выходной сигнал. Часто также исходят из того, что известны дифференциальные уравнения, описывающие поведение системы, и для решения их применяют различные варианты метода последовательных приближений.

Анализ нелинейных свойств спиновых и фотонных процессоров может проводиться методом последовательных приближений, а также методом Винера. Определение ядер Винера для рядов Вольтерра целесообразно проводить методом Ли-Шетсена. Для этого вычисляются ВКФ различных порядков отклика исследуемой нелинейной системы и возбуждения в виде БГШ. Найденным ВКФ можно поставить в соответствие импульсные характеристики соответствующего порядка.

Первоначально развитая теория стохастического резонанса входила в некоторые противоречия с экспериментом: теория предсказывала отсутствие уширения резонансных линий безотносительно от уровня мощности возбуждения; корреляционная функция и СПМ отклика обращались в бесконечность при некотором конечном уровне СПМ входного процесса. Это не соответствовало физическим реалиям. Использование теории обыкновенныхдиффертшщальных уравнений применительно к случаювозбуждения БГШ приводило к неправильным результатам, упомянутым выше. Поэтому обращение с уравнениями Блоха, феноменологически введенными для описания поведения ядерных спиновых систем, возбуждаемых детерминированными сигналами, требует особой осторожности в случае, когда возбуждение является БГШ. Бартольди, Эрнст и др. показали, что правильные результаты могут быть получены при использовании теории стохастических дифференциальных уравнений. При этом только интерпретация интегралов Стратоновича и соответствующих дифференциальных уравнений дает результаты, согласованные с экспериментом, в противоположность интерпретации Ито.

Отмечено, что стохастический резонанс является эффективным методом исследования нелинейных свойств спиновых систем, а также соответствующих систем оптического диапазона. На основе стохастического резонанса можно получать информацию об исследуемом объекте, аналогичную информации, получаемой импульсными методами, но при мощности возбуждения на несколько порядков меньшей. При этом, однако, требуется статист ическая обработка данных эксперимента.

Рассмотрены основные характеристики и параметры спиновых, фононных и фотонных процессоров, а также особенности их построения и проблемы. Основное

внимание уделено процессорам, использующим ЯМР в магаитоупорядоченных средах.. Параметры спиновых процессоров не уступают зачастую параметрам конвольверов на ПАВ, а по функциональным возможностям и превосходят их.

На рис. 1 представлена структурная схема спинового процессора. Она содержит два ключа К] и Кг, сумматор усилитель сигналов возбуждения, резонансную систему с рабочим веществом РС с РВ, усилитель эхо-сигналов, генератор управляющих сигналов ГУС, генератор дельтаобразных импульсов ГДИ, генератор импульсов тока ГИТ, а также блок синхронизации и управления.

ГУС

К] Е Ь* > РСсРВ

—5—

ГДИ

I

> Т"

К2

гит

Блок синхронизации и управления

Рис. 1

Среди других видов фазированного эха рассмотрены фононное и фотонное эхо, которые также представляют интерес с точки зрения обработки информации. Первое из них может использоваться для обработки радиосигналов, в то время как второе - для обработки сигналов светового диапазона. По характеру динамики фазированное эхо можно разделить на два класса: динамика углового момента (спиновое и фотонное эхо); динамика осциллятора (фононное эхо).

Анализ фотонного эха и характеристик фотонных процессоров может проводиться на основе оптических уравнений Блоха, совпадающих по форме с обычными уравнениями Блоха. Однако вместо магнитодипольного взаимодействия имеет место электродипольное. Поэтому основные результаты, полученные для спинового эха и спиновых процессоров радиочастотного диапазона, распространяются и на фотонное эхо и фотонные процессоры оптического диапазона. Особенностью же фотонного эха является направленный характер распространения эхо-откликов, вытекающий из условия пространственного синхронизма.

Вторая глава посвящена методам анализа нелинейных искажений в спиновых и фотонных процессорах. Фазированное эхо может формироваться лишь в нелинейных системах. Поскольку квадратичный отклик, а также все отклики четного порядка в двухуровневых спиновых и фотонных системах равны нулю, то минимальная степень нелинейности системы, в которой возможно формирование эха, равна трем.

При исследовании нелинейных свойств процессоров в качестве тестового сигнала используется БГШ. Это связано с несколькими причинами. Во-первых, БГТИ является типовой помехой, на фоне которой происходит прием сигналов. В случае ШПС с большой базой уровень принимаемого сигнала может быть существенно ниже уровня помехи. Поэтому именно уровень шума определяет переход процессора в нелинейный режим работы. Во-вторых, БГШ может рассматриваться и как модель ШПС. В третьих, БГШ используется как источник возбуждения в стохастическом резонансе и в методе Винера.

Для определения ядер Винера третьего порядка спиновых и фотонных процессоров можно воспользоваться методом Ли-Шетсена. При этом вычисляются ВКФ различных порядков выходного сигнала системы и подаваемого на ее вход БГШ.

При исследовании процессов записи сигналов, а также при анализе нелинейных искажений в процессорах можно также применять метод последовательных приближений

при решении соответствующей системы дифференциальных уравнений. Если длительность импульса БГШ т « Т\, Тг, где Т\ и - времена продольной и поперечной релаксации соответственно, то влиянием релаксационных процессов можно пренебречь.

В системе координат, вращающейся с частотой резонанса ш вокруг продольной оси, уравнение движения вектора состояния У двухуровневой системы (вектора намагниченности или вектора псевдополяризации) с комплексными поперечными

компонентами у и у* ,й также продольной компонентой у2 имеет вид

— »(О^У+УЧОваУ. (1)

rn '0 0 -Г ' 0 0 0'

Y = У . Qi = 0 0 0 . Q2 = 0 0 -1

Jz, .0 1/2 о, 1/2 0 0,

s(t)= /Я(г)ехр[-/П('+т/2)], R(t) - комплексный БГШ с СПМ, равной No, П=ю-ш0 - расстройка частоты ЯМР со относительно центральной частоты неоднородно уширенной линии поглощения соо.

Перед воздействием шумового импульса система находится в равновесном состоянии, при котором компоненты вектора Y определяются начальными условиями

У(-т/2)=У*(-т/2)=0, yz{-x/2)=Y0. Ко равно равновесному значению намагниченности Mo или псевдополяризации Ро-

Для анализа нелинейных свойств корреляционного двухимпульсного эха, формируемого отсчетами шума Л(щ) и Я(и2) в моменты времени щ и иг, необходимо определить ВКФ третьего порядка между сигналом свободной индукции и возбуждением. Для этого сначала определяется соответствующая ВКФ для одной спектральной составляющей нестационарного отклика неоднородно уширенной системы

Се(<)=<Фе('> = <St"l)H"2)N(')>, 2 и2-щ> т/2, t à т/2. (2)

Для вычисления (2) уравнение (1) преобразуется в интегральную форму,

домножается на S^uj)^*^)]2 и усредняется. При усреднении принимается во внимание, что отклик физически реализуемой системы Y(f) не зависит от возбуждения ?(§) и от функций от этого процесса при fy>t в силу принципа причинности, а также то, что моменты гауссовского процесса факторизуются. Для суммирования вкладов всех спектральных составляющих неоднородно уширенной системы необходимо вернуться в исходную систему координат, вращающуюся с частотой юо-

Тогда в случае магнитного резонанса ВКФ третьего порядка между спектральной составляющей поперечной компоненты вектора намагниченности M(t, Q), имеющей расстройку частоты £2, и возбуждением может быть представлена в виде

^^(^Î^O^iexpI^r+^-a^^^^îf^j^ (3)

Для определения ВКФ третьего порядка между сигналом свободной индукции, формируемым комплексной поперечной компонентой A/(f), и возбуждением необходимо проинтегрировать (3) с весом, определяемым формой низкочастотного эквивалента неоднородно уширенной линии поглощения g(Cï).

В результате ВКФ третьего порядка, соответствующая первичному эху, имеет вид

+ щ -2и2), (4)

1 2*-оо

Аналогичная методика применена также при определении ВКФ третьего порядка, соответствующей стимулированному эху, которая имеет вид

("2 ("3 = /яЛ/дЛГо ехр^- +- и2 - «з ), (5)

а^ = Зт / 2 + и; - «2 + «з -

Математические ожидания комплексных огибающих первичного и стимулированного корреляционных эхо описываются выражениями (4) и (5). Временные зависимости, определяемые функциями (3(М-И1-2и2) и С^+щ-иг-щ), полностью соответствуют обычным двух- и трехимпульсным эхо-откликам, возбуждаемым детерминированными дельтаобразными радиоимпульсами в моменты времени щ и щ или щ, щ и щ соответственно. Зависимость амплитуд корреляционных эхо от параметров шумового импульса, в соответствии с (4) и (5), определяется функцией

где а=Ое - для двухимпульсного эха и а=а5 - для стимулированного эха. Ее графики для различных значений параметра а представлены на рис. 2.

Зависимость амплитуд корреляционных эхо от СПМ возбуждающего БГШ носит ярко выраженный нелинейный характер. Полученные ВКФ третьего порядка определяют ядра Винера того же порядка для функциональных рядов Вольтерра.

При формировании двухимпульсного корреляционного эха в моменты времени щ и щ происходит преобразование компонент вектора состояния по схеме

а при формировании трехимпульсного эха в моменты времени щ, и2 и щ происходит преобразование компонент вектора состояния по схеме

И] V) «•> ~

У г-—>У -*~>Уг-—*У-

При этом поперечные компоненты в промежутках Дт между упомянутыми моментами времени затухают по закону ехр(-ЛГ0Дт/4), в то время как продольная компонента затухает по закону Значение ВКФ третьего порядка зависит также от

расположения отсчетов времени щ, щ и щ внутри шумового импульса. В результате значения ВКФ могут различаться при фиксированных параметрах шумового импульса N0 и т более, чем на порядок.

Определена ВКФ первого порядка сигнала свободной индукции и стохастического возбуждения, которая также носит нелинейный характер. При этом ВКФ третьего порядка определяется через произведение трех сомножителей, соответствующих ВКФ первого порядка для соответствующих начальных условий.

Полученные для БГШ в пренебрежении процессами релаксации результаты обобщены на случай окрашенного гауссовского шума с учетом влияния релаксационных процессов. Определены условия применимости полученных результатов для случая окрашенного гауссовского шума, заключающиеся в выполнении условия узкополосности элементарного канала, образуемого однородно уширенной линией.

На рис. 3 изображена неоднородно уширенная линия поглощения в виде ее низкочастотного эквивалента g(fi) с шириной, равной Дш^ Каждая изохроматическая группа частиц с близкой расстройкой частоты П образует один из параллельных частотных каналов неоднородно уширенной системы и характеризуется однородно уширенной линией с шириной, равной ДОо (рис. 3). Важно отметить, что ширина однородно уширенной линии зависит от СПМ возбуждающего процесса. СПМ комплексного гауссовского процесса N(Q) характеризуется шириной АПЛ\

F, 1016, рад6/с3

7.5 5.0

2.5

0

0 0.5 1.0 No, 106, рад2/с Рис. 2

ЩО)

При формировании стимулированного эха тремя шумовыми импульсами с СПМ % П) и длительностями т( ядро Винера третьего порядка, соответствующее стимулированному эху, описывается выражением

^ ('. "ъ "2. "3.0) = ^ (уг (и,, С1))кг (0 ехр[/£}(*+ы, - и2 - и3 )]*:„ («,, и2, м3, П), =ехр|"_ +"2-«г)

I г,

м

Полученное ядро Винера третьего порядка определяется произведением ядер Винера первого порядка для соответствующих начальных условий. Форма ядра соответствует ряду Вольтерра для систем с изменяющимися параметрами. Комплексная огибающая стимулированного эха определяется соответствующим членом ряда Вольтерра

со Т]/2 12+1112 <з+Тз/2

-оо -11/2 '2 /3-Т3/2

Методом последовательных приближений с точностью до моментов четвертого порядка гауссовского процесса определена корреляционная функция и дисперсия сигнала свободной индукции, возбуждаемого БГШ. Проведен анализ нелинейных искажений при работе процессора в режиме управляемой задержки шумового импульса с гауссовским

распределением. Определена неравномерность дисперсии задержанного шумового импульса при различных уровнях СПМ входного импульса и его длительности.

Третья глава посвящена исследованию режимов корреляционной обработки и согласованной фильтрации сигналов в спиновых и фотонных процессорах. Проведен анализ нелинейных искажений амплитудной характеристики процессоров для двух алгоритмов Дельта-3 (рис. 4) и Дельта-2 (рис. 5) формирования АКФ шумового импульса с равномерной спектральной плотностью мощности и с гауссовским распределением.

Д,(0 ЯМ-Н,(<-Г2)

*|(0

м мп а = м11 п*

О 12 н н+н I

Рис. 4

О ь Н н+н I

Рис. 5

При учете моментов гауссовского процесса шестого порядка начинает проявляться различие амплитудных характеристик этих алгоритмов. Однако сходимость метода последовательных приближений оказывается довольно медленной.

Более эффективным при решении данной задачи является метод Винера. Показано, что с учетом нелинейного затухания для сигналов с равномерной СПМ комплексная огибающая стимулированного эха по-прежнему может быть описана в виде

У*(0 = УоК(г) |£(ПК(ф2(О^з(П)ехр[-,п(12 +/3)}Ю, -00

кг{г)={И 2)ехр[-(г3 -г2)/Г, +12)1Т2],

однако вместо спектральных плотностей 5/(П) комплексных огибающих импульсов возбуждения Щ/) необходимо подставить туда спектральные плотности комплексных огибающих тех же импульсов, но с учетом их нелинейного и релаксационного затухания:

«,'(<). Ы'НУМ'Ъ )«*[{- ЗД-

На основе метода Винера определены амплитудные характеристики спинового процессора для алгоритма корреляционной обработки сигналов (рис. 4) с равномерными и неравномерными спектральными плотностями, представленные на рис. 6.

При этом ЩП)=ЩП}=ЩС1) и Т1=Т2=г« Ти Т2, ЩО)гО, а Я3(ы3)=8(и3)ехр(/ф), где ф- начальная фаза считывающего импульса. Среднее значение комплексной огибающей стимулированного эха принимает вид

(УАО)= '^о ехр(/ф)ехр

МО,

(0=1 У ЩП)хё(а)ехрГ-ехр[Ю(/-/2-г3)]Ж. 2 Ь 4

Неоднородно уширенная линия и СПМ гауесовского шума соответственно описываются выражениями

На рис. 6 представлена зависимость средней амплитуды стимулированного эха А, в момент времени 'о=/2+'з от параметра х=Ыо1. Ширина линии 107 рад/с, что соответствует параметрам ЯМР ядер 59Со в ТМП кобальта. Кривая 1 соответствует возбуждению БГШ (£-*»), параметр к для кривых 2,3 и 4 равен соответственно 108, я-107 и 10 рад/с. В предпоследнем случае аг=к. С уменьшением параметра к падает максимальное значение амплитуды эха.

Экспериментально исследован режим возбуждения стимулированного эха в процессоре на основе ТМП кобальта. Вместо идентичных шумовых импульсов (рис.4) использовались радиоимпульсы, фазоманипулированные бинарной 127-элементной М-последовательностью. Длительность элемента последовательности была равна 0.1 мкс, что обеспечивало согласование ширины спектра возбуждающих импульсов с шириной линии ядер 59Со. Максимум экспериментально снятой зависимости Ая(х) был принят равным максимальному значению кривой 3 (рис. 6), для которой параметр а=Ь соответствует рассматриваемой ситуации. Получившееся при такой нормировке амплитуды значение внутреннего коэффициента усиления составило, по нашим оценкам, г) ==6200. Сопоставление результатов эксперимента, представленных на рис. 6 квадратными метками, с результатами расчета для кривой 3 показывает их хорошее соответствие.

Показано, что динамический диапазон процессора в режиме корреляционной обработки (рис. 6) зависит от неравномерности спектральных характеристик сигналов. Наибольший динамический диапазон соответствует сигналам с равномерными спектрами. Результаты, полученные методом Винера, показывают, что наибольшая нормированная амплитуда эхо-отклика для сигналов с равномерной спектральной плотностью равна 0.25, что в два раза меньше максимальной нормированной амплитуды стимулированного эха при возбуждении дельтообразными импульсами.

При корреляционной обработке серий из N дельтообразных импульсов, вызывающих угол поворота а, максимальная нормированная амплитуда эха уменьшается с ростом N от значения 0.5 при АМ, стремясь к значению 0.25 (рис. 7). Это полностью соответствует результатам, полученным для ШПС с равномерным спектром.

Л&)

о

2

0

о

4

б

8

10

0

0 58

1.16

X

а

Рис.6

Рис. 7

На основе метода Винера проведен анализ нелинейных искажений в спиновом процессоре, работающем в режиме управляемого согласованного фильтра финитных выборок БГШ. Определена зависимость максимума сигнальной составляющей в отсутствие помехи (рис. 8) и дисперсии шумовой составляющей в отсутствие сигнала (рис. 9) на выходе процессора от уровня опорного сигнала а, определяющего коэффициент передачи фильтра, а также от уровней сигнала и помехи Ь и от соотношения сигнал/ шум на входе д (на рис. 10 д=1 и на рис. 11 <т=0.316).

Рис. 10 ° Рис. 11

Проведен расчет характеристик обнаружителя полностью известного сигнала с управляемым согласованным фильтром на базе спинового процессора. Рассмотрены различные режимы работы процессора. Проведено сопоставление полученных результатов с обнаружителем на базе идеального согласованного фильтра. Выработаны рекомендации по выбору параметров информационных и управляющих сигналов.

Аналитическим путем с использованием уравнения движения вектора состояния системы, аппарата матриц перехода и ВКФ различных порядков отклика системы и стохастического возбуждения определена амплитудная характеристика процессора в режиме корреляционной обработки (рис. 12). Проведено сравнение полученного точного решения (кривая 5) с решениями, полученными методом последовательных приближений 1, 2, 3 и методом Винера 4. Показано, что характеристика 4, полученная методом Винера, значительно лучше описывает результат, нежели характеристики, полученные методом последовательных приближений даже более высокого порядка,

нежели метод Винера. Характеристика, полученная методом Винера, хорошо описывает результат в области Щх < 4, определяется простым аналитическим выражением и с

успехом может быть использована при анализе нелинейных искажений в линейных алгоритмах обработки сигналов.

При возбуждении широкополосных линий ЯМР, ЭПР, а также в оптической когерентной спектроскопии, когда возникают проблемы

формирования мощных дельтаобразных импульсов, можно получить выигрыш в мощности возбуждающих сигналов или в амплитуде эха, если заменить два из трех дельтаобразных импульсов ШПС или шумом с равномерным спектром.

Четвертая глава посвящена нелинейной фильтрации сигналов и формированию ШПС в спиновых и фотонных процессорах. Определяются мощностью характеристики вектора состояния системы X, под которым понимается либо вектор намагниченности М, либо вектор псевдополяризации Р, в зависимости от вида взаимодействия. Двухуровневая система возбуждается импульсом БГШ длительностью х с СПМ Щ. Поведение вектора состояния X двухуровневой системы с компонентами дгь хг, хз во внешнем магнитном или электрическом поле описывается уравнениями Блоха, представленными в матричной форме

— = РХ+Вз(г)Х+с, (6)

Л

со \ 0 ГО 0 (Г ' 0 ^

-ш -Га1 0 0 0 ст ,с = 0

0 \ 0 -7Г1 У 0 — о 0,

где статическая величина вектора состояния X, определяющая начальные условия для его компонент: Х1=0, хг=0, ху^хо', ю- резонансная частота, а функция сю(г) описывает входное воздействие. Если «(/)- БГШ с нулевым средним и с единичной СПМ, то СПМ процесса <м(/) будет равна N0= сг2.

Интегрирование уравнения (6) по правилам обыкновенных дифференциальных уравнений приводило к неправильным результатам, в частности, корреляционная функция отклика обращалась в бесконечность при некотором конечном значении Ло = о2. Для получения корректных результатов требуется привлечение теории стохастических дифференциальных уравнений. Используя стохастический интеграл Стратоновича, можно перейти к стохастическому дифференциальному уравнению в смысле Стратоновича

ЛХ = (СХ+с)# +

о О

-тц;1-а2/ 2 О

О 0 - 7*1-1 - о2 /2

-ш

Л

(7)

Уравнение (7) с учетом (8) соответствует системе стохастических дифференциальных уравнений Блоха, Щ/у винеровский процесс.

Усредняя уравнение (7), можно получить дифференциальное уравнение для средних значений вектора состояния

^Р=С<Х>+с. (9)

Для определения средней мощности компонент вектора состояния необходимо составить дифференциальное уравнение для ковариационной матрицы К*0)= (Х(0ХТ(1)), где Хт-транспонированный вектор. С использованием теоремы Ито и последующего усреднения получена система дифференциальных уравнений для средней мощности поперечной Р, и продольной Р/ компонент вектора состояния

¿Р( /<# = 42Г2-1 + (а2 / 2)]Р, + в2 Г,,

йР1 /Л = а2Р1 /2-(2 ГГ1 +а2)Р{ +2х0(х3(1))Т1~1.

На рис. 13 представлена зависимость нормированной мощности поперечной

компоненты Рщ = Р,(х/2)/ х^ от М0 при длительностях импульса т 10, 20 и 30 мкс для кривых 1-3 соответственно. Времена релаксации 71=100 мкс, Тг = 25 мкс, что соответствует параметрам ЯМР ядер Со59 в ТМП кобальта. При малых уровнях Л/Ь система ведет себя как линейная. По мере возрастания N0 начинают проявляться нелинейные свойства системы. Этот эффект можно использовать для создания ограничителей спектра.

На основе полученных результатов проводится анализ свойств спиновых и фотонных процессоров, реализующих алгоритм подавления узкополосных гауссовских помех в радиочастотном и световом диапазонах.

При этом внутри неоднородно уширенной линии поглощения выделяют два вектора намагниченности М(а>1) и М(<»2), которые характеризуют магнитные моменты группы ядер, имеющих частоты магнитного резонанса е>1 и а>2 соответственно. Затем с использованием стохастических дифференциальных уравнений Блоха и теоремы Ито получена система дифференциальных уравнений для ковариации разночастотных компонент векторов намагниченности (состояния)

(Ю)

где , П2 ) = (Щ^ Ж*(П2)> = ЯП] - ) = ?(ЛП) = Л - <у2,

Уг(АО) = <*з*б> = (Мз(«1Жз(«2)),

Рис. 13

П1-в>1-<йо, П2=й)2-<йо, АОНПрПг, И (хб(!У)- средние значения продольных

компонент векторов намагниченности, определяемые из (9).

В нелинейных фильтрах стационарного типа система дифференциальных уравнений (10) переходит в алгебраическую и определяется связь между выходной и входной СПМ БГШ. Обобщение на случай окрашенного шума проводится двумя методами: в предположении узкополосносги однородно уширенной линии и методом выбеливания. Рассмотрено преобразование коррелированного гауссовского шума,

2 2 2

содержащего белую и окрашенную компоненты N(£1) = Ы^+кЬ /(П +к ), где к -параметр, определяющий ширину спектра окрашенной компоненты, а Ь- параметр, определяющий ее интенсивность. При этом моделируется работа нелинейного ЯМР фильтра на основе ТМП сплава железо-кобальт-никель с резонансом ядер 59Со, обеспечивающих возможность обработки сигналов в полосе до 30-40 МГц.

На рис. 14 представлены нормированные к значению А/д графики СПМ комплексной огибающей на выходе фильтра. Значение Л/Ь=103 рад2/с, что соответствует линейному режиму работы фильтра. Значения параметра Ь для кривых 1-4 выбраны так, что отношение максимума СПМ окрашенной компоненты Ь2/ к к СПМ белой компоненты N0 соответственно равны 1, 10, 100 и 1000 при к= я-103 рад/с. Графики 1 и 2 соответствуют линейным режимам работы фильтра во всем частотном диапазоне. Графики 3 и 4 иллюстрируют подавление интенсивной части спектра.

При анализе нелинейных фильтров импульсного типа необходимо решать систему дифференциальных уравнений (10). На рис. 15 представлены графики частотной

зависимости функции ^(АДт/г^/А/р в момент окончания импульса, полученные путем численного решения системы (10), для процессоров на основе ЯМР ядер 59Со в ТМП кобальта или сплава железо-кобальт-никель с шириной неоднородно уширенной линии АРг= Да>х/2я, равной 10 и 40 Мгц соответственно. Длительность импульса т=10 мкс. Значения N0 для кривых 1-5 соответственно равны

104, 105, 106, 107 и 10® рад2/с. щаум*. рад/с \у{ш,х!2}ш1

£2,105 рад/с

Рис. 14 Рис. 15

При малых значениях N0 £ Ю5 рад2/с функция I у(ДП) I имеет лепестковый характер, свойственный спектру прямоугольного импульса или импульса с небольшим экспоненциальным затуханием. При больших значениях N0 £ Ю7 рад^с форма функции имеет вид, близкий к лоренцевой форме линии. По мере роста N0 происходит

увеличение ширины линии 2Aííy по уровню 0,707 от максимума, что обусловлено уширением линии полем, при этом максимум функции ограничивается.

Проведен анализ преобразования узкополосной помехи в виде прямоугольного радиоимпульса. На основе матрицы перехода определена форма помехи на выходе процессора в частотной и временной областях. Показано, что в процессе нелинейного преобразования у выходного импульса возникает фазовая манипуляция, интенсивные спектральные компоненты ограничиваются или подавляются. В результате спектр помехи на выходе расширяется, и помеха становится сложным колебанием. Определены корреляционные и взаимокорреляционные функции нелинейно преобразованных радиоимпульсов. По мере увеличения амплитуды входного радиоимпульса происходит сужение его корреляционной функции. На рис. 16 и 17 показаны АКФ преобразованных радиоимпульсов длительностью 10 мкс (без высокочастотного заполнения). При этом рис.16 соответствует линейному режиму работы процессора, при котором произведение амплитуды импульса на его длительность а=0.5. На рис. 17 представлена АКФ нелинейно преобразованного импульса, для которого а=5я. Наряду с подавлением узкополосных помех можно использовать нелинейное преобразование прямоугольных радио- и световых импульсов для формирования сложных сигналов с внутриимпульсной фазовой манипуляцией в соответствующих диапазонах.

Рис. 16 Рис. 17

На основе стохастических уравнений Блоха и аппарата матриц перехода получено точное аналитическое решение для амплитудной характеристики процессора в режиме корреляционной обработки (рис. 5). Проведено его сравнение с амплитудными характеристиками, полученными методом последовательных приближений и методом Винера. Точность метода Винера выше точности метода последовательных приближений даже при более высоких порядках последнего. Максимальная относительная амплитуда в алгоритмах корреляционной обработки, представленных на рис. 4 и 5, при использовании шумовых импульсов с равномерным спектром составляет соответственно 0.25 и 0.33. •

Разработан метод, позволяющий проводить расчет спектральной плотности комплексной огибающей выходного сигнала процессора для алгоритма корреляционной обработки сигналов (рис. 5) с неравномерным спектром и определять корреляционные ,

функции с учетом нелинейных искажений в спиновых и фотонных процессорах. Для этого используется усредненный энергетический спектр шумового импульса

= #(£2)т, где средний квадрат модуля спектральной плотности

шумового импульса длительностью т. Усредненная спектральная плотность стимулированного эха может быть определена через усредненные энергетические спектры первого и третьего №¡(£1) импульсов

где фНк.Юр+г^п), ур(а)=щ{ауг3(а).

Комплексная огибающая стимулированного эха определяется выражением (Ps М> = 2Л'Р0 sin а • ехр(«ф5 )¿r (t)/Js (t-t2-t3\

Ux{'hi~ /g(fiK(n)exp0í2/)«l ¿Я

—00

В линейном режиме при W\(€Í^W?,(Ciy= W(Q) из (11) следует

В пятой главе рассматриваются особенности реализации спиновых процессоров на основе магнитоупорядоченных сред и их применение.

Развита теория подавления мешающих откликов, учитывающая нелинейный сдвиг частоты ЯМР под действием нерезонансного импульсного мш нитного поля, и представлены результаты экспериментов. Величина сдвига локальной частоты ЯМР W, вызванная нерезонансным импульсным магнитным полем Л, и исходная локальная частота ЯМР являются независимыми величинами. Функция W=flh) в некотором диапазоне изменения h может быть представлена степенным рядом

w» ЪК*? >

.5=1

где А,], А,2,..., "Кг- зависимые коэффициенты, характеризующиеся в объеме образца v-мерным распределением gv(Ai, A*,..., Ху). Тогда под действием нерезонансного импульса h¡, включенного после /-го импульса возбуждения, при прецессии вектора намагниченности возникает дополнительный фазовый сдвиг

V '/+'Ь

V, = , a-si = J tfvPt .

где linfa- моменты начала и конца /-го нерезонансного импульса. Эквивалентные фазы откликов

v

4>эи = 2>ÍPot . (12)

где соответственно для двух- и трехимпульсного режимов возбуждения используются соотношения: Р,„= РлГО^з+q„a,2+pna-i 1, коэффициенты р„ и д„ могут принимать

значения 0 и +1.

Амплитуда л-го типа отклика изменяется под действием приложенного нерезонансного магнитного поля в соответствии со средним значением эквивалентной фазы в (12) и может быть представлена в виде

аз)

где 1„о- амплитуда л-го типа отклика в отсутствие нерезонансного магнитного поля, Pv(pin,...,pví)) - v-мерная характеристическая функция, соответствующая распределению

g„(A i, ta,..., Ю-

Экспериментально исследовалось влияние нерезонансного импульсного магнитного поля на спиновое эхо от ядер 59Со в ТМП поликристаллического кобальта.

Поле наведенной анизотропии Я* ~ 2000 А/м. Толщина слоя ~ 1000 А. Поле А ориентировано перпендикулярно оси легкого намагничивания (ОЛН) пленки и параллельно возбуждающему полю (рис. 18, а). С помощью нерезонансного импульсного магнитного поля может быть выделен любой тип отклика за счет подавления остальных. Для этого для заданного типа отклика необходимо выполнить условия Р1п^Р2л=0- В частности, для выделения трехимпульсного эха (/1=6) необходимо подать три импульса Ль Ьг и Аз, при этом импульсы к\ и А3 должны быть одинаковыми. Параметрами, формой и полярностью импульса Аг можно варьировать.

В приведенных экспериментах определялась зависимость амплитуды эхо-сигналов от длительности, амплитуды и формы нерезонансного магнитного поля. На рис. 18, б представлена временная диаграмма импульсов возбуждения первичного эха и дополнительного видеоимпульса магнитного поля А]= А длительностью 01=0. На рис. 18, в представлена экспериментальная зависимость коэффициента подавления Кз, соответствующего (13), от длительности прямоугольного импульса 01 при различных значениях для двухимпульсного эха 1-2 (л=3) Здесь же для сравнения эффективности подавления эхо-откликов в пленочных и массивных средах представлена характеристика подавления, соответствующая порошковому кобальту (нижняя кривая). Как видно из представленных графиков, для одинакового подавления в пленочных средах требуется магнитное поле с напряженностью в 40 раз меньшей, нежели в порошковом материале. Это еще одно преимущество тонкопленочных сред при их использовании в качестве рабочих сред спиновых процессоров по сравнению с массивными средами.

0, мкс

Рис. 18

ТМП кобальта и его сплавов, являются магнитоупорядоченными средами, ЯМР в которых характеризуется некоторыми особенностями. За счет сверхтонкого взаимодействия электронной и ядерной магнитных систем, во-первых, не требуются внешние поляризующие магнитные поля, во-вторых, происходит усиление внешнего магнитного поля в г| раз и, в-третьих, в г| раз усиливаются сами сигналы ЯМР. Последние два эффекта характеризуются внутренним коэффициентом усиления т}. По имеющимся в литературе данным, среднее значение коэффициента усиления (т|) в пленках кобальта составляет ~8-103. Коэффициент усиления т| является неоднородным параметром среды и характеризуется плотностью вероятности р(у\). Для учета его неоднородности сначала

определяют сигнал спинового эха для парамагнитной модели, вводят в нее коэффициент усиления т] и полученный результат усредняют.

Рассмотрено четыре закона распределения внутреннего коэффициента усиления р(т)) (рис. 19): односторонний экспоненциальный закон (а), односторонний нормальный закон (б), закон Релея (в) и закон «распределение модуля нормальной случайной величины» (г). Параметры законов выбраны таким образом, что среднее значение

коэффициента усиления (т|) = 104. При этом первые два закона являются монотонно убывающими функциями т), в то время как у третьего и четвертого законов с ростом т) функция />(т|) сначала возрастает, а затем падает. В классическом алгоритме возбуждения стимулированного спинового эха тремя одинаковыми короткими дельтообразными радиоимпульсами, каждый из которых производит поворот вектора намагниченности на угол а, нормированная к величине статического значения вектора намагниченности Мо средняя амплитуда стимулированного эха определяется выражением

100

(Л («)) = -Ь^п3 (ат))р(л>Л1 •

1 о

Отмечено, что для парамагнитной модели максимальное значение нормированной амплитуды стимулированного эха равно 1/2 при а=я/2.

На рис. 20 представлена зависимость (А5(а)) для четырех законов распределения. Как видно из графиков, наличие коэффициента усиления увеличивает максимальное значение (Л^ до значений ~ 2-Ю3-!- З-Ю3 при а~10ч. Это примерно в 2 раза меньше, чем в случае, если бы коэффициент усиления носил однородный характер и был равен т)=104. В этом случае А3 =5-103.

Анализ отклика спинового процессора при воздействии на его вход БГШ производится на основе модели, описываемой стохастическими уравнениями Блоха. При однородном характере внутреннего коэффициента усиления т| средняя амплитуда эха для алгоритма согласованной фильтрации (рис. 5) описывается выражением

^(а,ст1,а3,т|)= Л-М==,[ехр(г2т)-ехр(г3т)1, (14)

2уа +2Ь

о о? Н" о? о 3 1 I о 1

где д = т1 1 ■ , ¿ = т] 0[СГз, г2з=-—о±—л/а +2й ,

о^ - СПМ /-го шумового импульса, а - площадь огибающей дельтаобразного импульса.

Рис. 19

Рис.20

Для модели с неоднородным характером внутреннего коэффициента усиления требуется выполнить усреднение выражения (14).

На рис. 21 представлены амплитудные характеристики спиновых процессоров на основе магнитоупорядоченных сред {Д?(а3)), определенные путем численного интегрирования выражения (14) для соответствующих рис. 19 законов распределения р(т|). Параметр а для дельтаобразного импульса соответствует максимальному значению в классическом алгоритме (рис. 20). На рисунке представлены семейства

характеристик (ДДстз)) для различных уровней управляющего сигнала ari=0.01, 0.02.....

0.1 (слева направо) при длительности шумовых импульсов т=10 мкс. Представленные характеристики слабо зависят от вида закона распределения р(г\). С ростом стз средняя амплитуда сигнала сначала растет, достигает максимума, а затем падает. Таким образом, по известному динамическому диапазону процессора в классическом алгоритме можно определить динамический диапазон в алгоритме согласованной фильтрации с ШПС.

Рис.21

Для получения линейного алгоритма согласованной фильтрации необходимо иметь линейный начальный участок амплитудной характеристики При этом

параметр cri, определяющий уровень управляющего сигнала, выбирается исходя из возможности получения наибольшей амплитуды эха. Это обеспечивается выполнением следующих условий: oí« 0.03 ... 0.05 и оз£ 0.03 ... 0.05 в зависимости от закона распределения. Верхняя граница линейного участка динамического диапазона процессора в режиме согласованной фильтрации составляет 75-85 % от максимального динамического диапазона в классическом алгоритме возбуждения стимулированного спинового эха. Рассматриваемые амплитудные характеристики слабо зависят от вида закона распределения /»(л)-

Проведен анализ характеристик, связывающих выходную и входную СПМ в нелинейных фильтрах подавления узкополосных помех стационарного типа на основе магнитоупорядоченных сред. Отмечена также слабая зависимость характеристик от вида закона распределения внутреннего коэффициента усиления. Вид характеристик соответствует аналогичным характеристикам для процессоров на основе парамагнитных сред. Применение магнитоупорядоченных сред сопровождается увеличением динамического диапазона фильтра и снижением переходного затухания.

При работе процессора в режиме управляемого согласованной фильтра пачки радиоимпульсов возникают потери в отношении сигнал/шум на выходе, вызванные релаксационными процессами. Они зависят от соотношения периода повторения

импульсов к времени продольной релаксации рабочего вещества процессора. Отмечена возможность когерентного накопления для изменяющихся по форме от импульса к импульсу сигналов, а также для импульсов с изменяющимся периодом следования.

Релаксационные искажения подразделяются на внутрипериодные и межпериодные. Внутрипериодные искажения обусловлены, главным образом, процессами поперечной релаксации, а межпериодные - продольной релаксацией, которая, как правило, является более медленным процессом. Внутрипериодные искажения возрастают по мере увеличения длительности сигналов и могут компенсироваться путем введения временной регулировки усиления. Этот принцип использован в защищенном авторским свидетельством анализаторе спектра. С увеличением частоты следования обрабатываемых сигналов возрастают межпериодные искажения, которые приводят к снижению динамического диапазона процессора. Для снижения этих искажений используются многоканальные схемы процессоров.

Рассмотрены методы возбуждения широкополосных линий ЯМР и снижения мощности возбуждающих сигналов. Для этого разработаны алгоритмы, в которых дельтаобразные импульсы заменены более длинными ШПС существенно меньшей мощности. Предложены защищенные авторским свидетельством четырехимпульсные методы согласованной фильтрации и свертки.

Разработан защищенный авторским свидетельством способ сжатия ЛЧМ-сигналов, позволяющий устранить межпериодную интерференцию сигналов, возникающую в спиновых процессорах при высоких частотах следования сигналов, и повышающий помехозащищенность процессоров на основе магнитоупорядоченных рабочих сред.

Приведены результаты экспериментальных исследований процессоров на основе ТМП кобальта и его сплавов. На рис. 22 представлены осциллограммы откликов процессора, работающего в режиме управляемого согласованного фильтра. Рис. 22, а соответствует прямоугольному радиоимпульсу, рис. 22, б ЛЧМ-сигналу и рис. 22, в выборке полосового белого шума.

Рис.22

Впервые разработан и испытан спиновый процессор на основе ТМП сплава железо-кобальт-никель с резонансом на ядрах 59Со с полосой частот 30 МГц. Пленки напылены на слюдяную подложку (рис. 23).

На основе двух таких процессоров разработан субоптимальный фильтр для системы передачи информации ШПС с расширенным спектром.

Аналоговое сообщение преобразуется в адаптивном дельта-модуляторе в последовательность двоичных символов, следующих с частотой 60 кГц, которые затем осуществляют манипуляцию задержки передаваемого сигнала.

Структурная схема приемной части системы представлена на рис. 24. Принимаемая последовательность сигналов с внутриимпульсной манипуляцией (ВИМ) усиливается линейной частью приемника (Л 411) и поступает на согласованный фильтр Его функции выполняет блок спиновых процессоров (БСП), состоящий из двух попеременно

работающих процессоров, каждый из которых содержит 80 пленок для достижения динамического диапазона не менее 60 Дб. Процессоры имеют центральную частоту 195 МГц и обрабатывают сигналы с шириной спектра 30 Мгц. При длительности сигнала 12.5 мкс его база равна 375.

После амплитудного детектирования на выходе линейного детектора (ЛД) получают последовательность импульсов, задержка которых соответствует исходной ВИМ последовательности. Демодулятор (Дм) представляет собой компаратор, который сравнивает уровни напряжений в моменты времени, соответствующие символам 1 и 0. Далее двоичная последовательность поступает на декодер (Дк), функцию которого выполняет адаптивный дельта-модулятор, и на его выходе получают аналоговое сообщение.

Наряду с согласованной фильтрацией сигналов спиновые процессоры реализуют алгоритм субоптимальной фильтрации широкополосных сигналов на фоне узкополосных помех, попадающих в полосу пропускания системы. При этом слабые спектральные компоненты сигналов и помех подвергаются согласованной фильтрации, а спектральные компоненты, пораженные интенсивными узкополосными помехами, ограничиваются за счет эффекта насыщения, обусловленного нелинейностью спиновой системы. Одновременно подавляются и спектральные компоненты сигнала, пораженные узкополосными помехами.

\1/

- 30 -Рис. 23

ЛЧП

БСП 7У~

> ЛД

Дм

1Г

Дк ^ Усилитель

7Г

Блок синхронизации и управления

Рис.24

Проведено экспериментальное исследование параметров системы. Чувствительность приемного устройства составляет 2 мкВ, что на 14 дБ меньше уровня его собственных шумов. Сквозные потери на обработку, определяющие проигрыш идеальному согласованному фильтру, составляют 2 дБ. Система сохраняла работоспособность при воздействии гармонической помехи на частоте, совпадающей с несущей частотой сигнала и превышающей уровень шума на 40 дБ по показаниям селективного микровольтметра ЭМУ 8.5 с полосой частот 120 кГц При этом уровень сигнала превышал пороговую чувствительность разработанной системы на 3 дБ. При пересчете к полосе частот 30 МГц отношение мощности узкополосной помехи к мощности шума составляет Р^РШ=40 (16 Дб), отношение мощности шума к мощности сигнала Л/Рс=14-3=11 дБ.

На рис. 25 представлены нормированные к величине ядерной намагниченности Мд спектральные характеристики комплексных огибающих помехи, шума и сигнала. В силу того, что процессор работает в импульсном режиме, гармоническая помеха преобразуется

в прямоугольный радиоимпульс, длительность которого несколько больше длительности сигнала и равна 16.67 мкс. При описанных соотношениях /УЛп и Рт/Рс амплитуды помехи и сигнала установлены равными Лп=113.6 рад/с и Яг5 рад/с (в единицах круговой частоты), что обеспечивало нелинейное преобразование интенсивных спектральных компонент помехи, сосредоточенных вокруг первых лепестков.

б

.2000 Л

1500 1000 500

КЬ

«ИШиш,

ч

1-10

•10

1 -10

С1, рад/с

Рис.25

Распределение внутреннего коэффициента усиления т] принято соответствующим одностороннему нормальному закону с параметром ол=8.77-103, что соответствует среднему значению (г|}=7'103 для ТМП кобальта. На рис. 25, а в логарифмическом масштабе по оси ординат представлены усредненные по параметру л спектры комплексной огибающей радиоимпульса помехи на входе (1) и выходе (2) процессора, здесь же отмечены уровни модулей спектральных плотностей сигнала (3) и шума (4). Этот участок спектра (на рисунках указана только область положительных частот) подвергается сугубо нелинейной обработке. При этом модуль спектральной плотности помехи на выходе процессора подвергается выбеливанию, теряя лепестковую структуру, свойственную спектру его прямоугольной огибающей.

По мере роста частоты модуль спектральной плотности помехи уменьшается, появляются пульсации модуля спектральной плотности помехи на выходе процессора. Эта ситуация в логарифмическом масштабе по оси частот представлена на рис. 25, б. Постепенно разница между входным (1) и выходным (2) спектрами уменьшается, что свидетельствует о том, что эти участки спектра подвергаются линейной обработке. Таким образом, спектральные компоненты сигнала и помехи, удаленные от центрального лепестка спектра помехи, запоминаются в процессоре без искажений. В процессе нелинейного преобразования энергия помехи в полосе 30 МГц уменьшилась в 48.9 раза.

В заключении сформулированы основные результаты.

На основе уравнений Блоха и их оптических аналогов разработана теория первичных и стимулированных корреляционных эхо, являющихся ВКФ третьего порядка сигнала свободной индукции и возбуждения в виде импульса БГШ. Зависимость амплитуды корреляционных эхо от СПМ шума носит ярко выраженный нелинейный характер. ВКФ третьего порядка определяется через произведения ВКФ первого порядка при соответствующих начальных условиях для каждой из них. На основе этих функций определяются ядра Випера для функциональных рядов Вольтерра и моделируются нелинейные свойства процессоров. Временные характеристики корреляционных эхо

полностью соответствуют временным характеристикам обычных первичного и стимулированного эхо, возбуждаемого дельтаобразными импульсами. Это свойство может быть использовано в спектроскопии ЯМР, ЭПР и в оптической когерентной спектроскопии для получения информации об исследуемом объекте при мощности возбуждающих импульсов на несколько порядков меньшей, чем при возбуждении дельтаобразными импульсами. При этом, однако, требуется проводить статистическую обработку данных эксперимента.

При анализе нелинейных искажений процессоров в линейных алгоритмах обработки, наиболее эффективным оказался метод Винера. В качестве тестового сигнала при проведении теоретических исследований использовался БГШ. С помощью метода Винера было установлено, что при вводе сигналов в процессор наряду с релаксационным затуханием возникает дополнительное нелинейное затухание.

Определены амплитудные характеристики процессоров для алгоритмов корреляционной обработки и согласованной фильтрации сигналов с равномерным спектром. Проведено их сравнение с амплитудными характеристиками, полученными методом последовательных приближений и методом Винера. Показано, что точность метода Винера выше точности метода последовательных приближений даже при боле высоких порядках последнего. Установлено, что если максимальная относительная амплитуда в режимах возбуждения дельтаобразными импульсами равна 1 для первичного эха и 0.3 для стимулированного, то в алгоритмах корреляционной обработки она равна 0.25 (алгоритм Дельта-3) и 0.33 (алгоритм Дельта-2). Неравномерность спектральных характеристик сигналов приводит к уменьшению этих значений максимальной амплитуды. Наличие шумовой составляющей на входе управляемого согласованного фильтра приводит к уменьшению максимума сигнальной составляющей по сравнению с упомянутыми значениями.

Показано, что при установлении уровней информационного и управляющего сигналов, соответствующих максимуму сигнальной составляющей выходного сигнала процессора, происходит ухудшение характеристик обнаружения полностью известного сигнала, усиливающееся с уменьшением заданного уровня ложной тревоги. Однако эти потери сравнительно невелики. Так для вероятности ложной тревоги 10"4 они составляют 1.4 дБ и уменьшаются с ее увеличением.

Для исследования сугубо нелинейных алгоритмов обработки сигналов были введены стохастические уравнения Блоха в интерпретации Стратоновича. С использованием теоремы Ито составлено и решено дифференциальное уравнение для ковариационной матрицы состояния двухуровневой системы, возбуждаемой БГШ. Получены характеристики насыщения системы для стационарного и импульсного режимов возбуждения.

Составлено дифференциальное уравнение для ковариационной матрицы двух векторов состояния, соответствующих двум произвольным резонансным частотам. На основе решения этого уравнения определены характеристики нелинейного преобразования СПМ БГШ для нелинейных фильтров стационарного и импульсного типов. Разработаны методы, позволяющие проводить анализ преобразования окрашенного шума в нелинейных фильтрах стационарного типа.

Проведен анализ нелинейного фильтра подавления узкополосных помех импульсного типа. Путем численного решения дифференциального уравнения для ковариационной матрицы состояния неоднородно уширенной системы определены нелинейные и частотные характеристики фильтра. Разработан метод определения отношения сигнал/шум на выходе субоптимального фильтра, осуществляющего

согласованную фильтрацию широкополосных сигналов с одновременным нелинейным подавлением интенсивных узкополосных помех, попадающих в полосу частот сигнала.

Проведен анализ преобразования узкополосных помех в виде прямоугольного радиоимпульса. На основе матрицы перехода для этого вида помехи определен вид помехи на выходе процессора в частотной и временной областях. Показано, что в процессе нелинейного преобразования у выходного импульса возникает фазовая манипуляция, интенсивные спектральные компоненты ограничиваются или подавляются. В результате спектр помехи на выходе расширяется, и помеха становится сложным колебанием. Определены АКФ и ВКФ преобразованных радиоимпульсов. По мере увеличения амплитуды входного радиоимпульса происходит сужение его корреляционной функции. Данный нелинейный режим может быть использован также для формирования ШПС в радиочастотном и световом диапазонах.

Разработан метод, позволяющий проводить расчет спектральной плотности комплексной огибающей выходного сигнала процессора для алгоритма корреляционной обработки сигналов с неравномерным спектром и определять корреляционные функции с учетом нелинейных искажений в спиновых и фотонных процессорах.

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование влияния перезонансного импульсного магнитного поля, включаемого в промежутках между резонансными импульсами магнитного поля, на ядерное спиновое эхо в ТМП кобальта. Установлено, что под действием нерезонансного магнитного поля возникает сдвиг частоты ЯМР, нелинейно зависящий от величины приложенного поля. Показано, что с помощью трех импульсов нерезонансного магнитного поля можно выделить любой тип отклика, подавив все остальные.

Определены амплитудные характеристики спиновых процессоров на основе ТМП кобальта с учетом неоднородного характера внутреннего коэффициента усиления. Максимальная амплитуда эха в режиме согласованной фильтрации составляет 80-90 % от максимальной амплитуды эха в классическом алгоритме с дельтаобразными импульсами. На границе линейного режима этот показатель составляет 75-85 %. Вид характеристик слабо зависит от закона распределения внутреннего коэффициента усиления. Выработаны рекомендации по выбору уровней управляющих и информационных сигналов для режима согласованной фильтрации.

Проведен анализ характеристик, связывающих выходную и входную СПМ в нелинейных фильтрах подавления узкополосных помех стационарного типа на основе магнитоупорядоченных сред. Применение магнитоупорядоченных сред приводит к существенному увеличению динамического диапазона процессора и уменьшению переходного затухания по сравнению с процессорами на основе парамагнитных сред.

Выработаны рекомендации по использованию спиновых процессоров в режиме согласованной фильтрации пачек радиоимпульсов, анализу и коррекции релаксационных искажений, предложены новые устройства и способы обработки сигналов на основе эффекта эха, защищенные авторскими свидетельствами, в том числе анализатор спектра, четырехимпульсный способ согласованной фильтрации и способ сжатия ЛЧМ - сигналов с подавлением межпериодной интерференции.

Впервые разработан и испытан спиновый процессор на основе ТМП сплава железо-кобальт-никель с резонансом на ядрах 59Со с рекордной для процессоров на основе ЯМР полосой частот 30 МГц. На основе двух таких процессоров разработан субоптимальный фильтр для системы передачи информации шумоподобными сигналами с расширенным спектром с повышенной помехозащищенностью по отношению к узкополосным помехам.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих

публикациях:

1. Баруздин С.А. Устинов В.Б. Устранение мешающих типов откликов при обработке сигналов в эхо-процессорах // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1983. Т. 26. № 11. С. 12-17.

2. Баруздин С.А. Устинов В.Б Работа эхо-процессора в режиме согласованного фильтра // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1984. Т. 27. № 4. С. 49-54.

3. Баруздин С.А., Скобликов С.Н., Устинов В.Б. Работа эхо-процессора в режиме согласованного фильтра пачки радиоимпульсов // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1985. Т. 28. №4. С. 63-66.

4. Баруздин С.А. Релаксационные искажения в согласованном фильтре на базе эхо-процессора//Изв. ЛЭТИ. 1985. Вып. 353. С. 88-91.

5. Баруздин С.А. Влияние нерезонансного импульсного магнитного поля на ядерное спиновое эхо в магнитоупорядоченных веществах // ФТТ. 1986. Т. 28. № 7. С. 22032205.

6. Устинов В.Б., Ковалевский М.М., Баруздин С.А. Световое эхо и обработка информации // Изв. АН СССР. Сер. Физическая. 1986. Т. 50. № 8. С. 1495-1499.

7. Устинов В.Б., Баруздин С.А., Иванов В.А. Эхо-процессоры - многофункциональные квантовые устройства обработки сигналов//Изв. ЛЭТИ. 1986. Вып. 371. С. 36-44.

8. Устинов В.Б, Баруздин С.А. Релаксационные искажения при обработке сигналов на основе эффекта эха // Применение ядерного магнитного резонанса в народном хозяйстве. (Ядерный магнитный резонанс. Выпуск 7). Л.: ЛГУ, 1988. С. 130-135.

9. Баруздин С.А, Василевский Е.С. Возбуждение широкополосных спектров ядерного магнитного резонанса // Изв. ЛЭТИ. 1989. Вып. 409. С. 28-33.

10. Принципы и теория акустооптических, акустоэлектронных, спин-волновых и эхо-процессоров. Учебн. пособие / С.А. Баруздин, А.И. Елисеев, К.П. Наумов и др., под ред. Ю.В. Егорова. Л.: ЛЭТИ, 1989. 64 С.

11. Баруздин С.А., Иванов В. А., Скобликов С.Н. Многоимпульсный режим возбуждения эхо-процессора // Межвуз. сб. Обработка сложных сигналов с применением цифровых устройств и функциональной электроники. Рязань: РРТИ, 1989. С. 82-87.

12. Баруздин С.А., Иванов В.А. Увеличение времени когерентной обработки в эхо-процессорах // Актуальные проблемы развития радиотехники, электроники, связи. Л.: ЛДНТП, 1990. С.15-16.

13. Баруздин С.А., Иванов В.А., Пестриков Н.И. Обработка широкополосных радиосигналов в устройствах на основе эффекта спинового эха // IV семинар по функциональной магнитоэлектронике. Тезисы докладов. Красноярск, 1990. С.273-274.

14. Баруздин С.А. Нелинейное преобразование случайного процесса в эхо-процессоре // Изв. ГЭТУ. 1993. Вып. 459. С. 62-66.

15. Баруздин С.А Дисперсия выходного шума эхо-процессора // Изв. ГЭТУ. 1994. Вып. 473. С. 58-61.

16. Баруздин С.А Корреляционные свойства сигнала свободной индукции при стохастическом возбуждении // ФТТ. 1995. Т. 37. № 11. С. 3497-3504.

17. Баруздин С.А. Функция взаимной корреляции входного и выходного сигналов спинового эхо-процессора II Изв. ГЭТУ. 1995. Вып. 487. С. 41-43.

18. Баруздин С.А. Уравнение движения при стохастическом возбуждении спиновых и фотонных систем // Первая международная научно-практическая конференция "Дифференциальные уравнения и применения" Тезисы докладов. С-Пб., 1996. С. 2526.

19. Баруздин С.А. Нелинейные свойства стимулированного спинового эха при стохастическом возбуждении // Радиотехника и электроника. 1996. Т. 41. № 8. С.959-962.

20. Баруздин С.А Исследование механизма записи и считывания информации в спиновых и фотонных процессорах // Тезисы докладов 52 НТК НТО РЭС. С-Пб. 1997. С. 6-7.

21. Баруздин С.А. Стохастическое возбуждение стимулированного спинового эха // ЖТФ.

1997. Т. 67. № 10. С. 100-104.

22. Функциональные устройства обработки сигналов (основы теории и алгоритмы): Учебн. пособие для вузов / С.А. Баруздин, Ю.В. Егоров, Б.А. Калиникос и др.; под ред. Ю.В. Егорова. М.: Радио и связь, 1997. 287 С.

23. Баруздин С.А. Корреляционные эхо в спиновых и фотонных процессорах // Тезисы докладов 52 НТК НТО РЭС. С-Пб. 1997. С. 7.

24. Баруздин С.А. Корреляционные эхо при стохастическом возбуждении неоднородно уширенных двухуровневых систем // ЖЭТФ. 1997. Т. 112. Вып. 1 (7). С. 63-77.

25. Баруздин С.А. Кросс-корреляционная функция сигнала свободной индукции и стохастического возбуждения // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1997. Т. 40. № 7. С. 74-77.

26. Баруздин С.А. Нелинейные свойства спиновых и фотонных процессоров при стохастическом возбуждении // Радиотехника и электроника. 1998. Т. 43. № 6. С. 687691.

27. Баруздин С.А. Кросс-корреляционная функция третьего порядка сигнала световой свободной индукции и стохастического возбуждения // Оптика и спектроскопия.

1998. Т. 85. №4. С. 634-639.

28. Баруздин С.А. Моделирование неоднородно уширенных спиновых и фотонных систем //Изв. вузов России. Радиоэлектроника. С-Пб.: СПбГЭТУ. 1998. Вып. 2. С. 11-20.

29. Баруздин С.А. Нелинейные эффекты в управляемом согласованном фильтре на основе спинового процессора // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1998. Т. 41. № 5. С. 9-17.

30. Баруздин С.А. Управляемые согласованные фильтры на основе нелинейного эха // Тезисы докладов 53 НТК НТО РЭС. С-Пб. 1998. С. 10.

31. Баруздин С.А., Иванов В.А. Нелинейные свойства спиновых и фотонных систем при возбуждении случайными и псевдослучайными сигналами // Изв. вузов. Сер Электроника. 1998. №3. С. 121-126.

32. Баруздин С.А, Амплитудные характеристики возбуждения стимулированного спинового и фотонного эха // Известия СПбГЭТУ (ЛЭТИ). Сер. Радиоэлектроника. 1998. Вып. 1. С. 25-26.

33. Баруздин С А. Насыщение двухуровневых систем в условиях импульсного стохастического резонанса // ЖТФ. 1999. Т. 69. № 12. С. 65-69.

34. Баруздин С.А. Нелинейная фильтрация узкополосных гауссовских помех в спиновых и фотонных процессорах // Тезисы докладов 54 НТК НТО РЭС. С-Пб. 1999. С. 7.

35. Баруздин С.А. Подавление узкополосных гауссовских помех на основе ядерного магнитного резонанса //10 межвузовская научно-техническая конференция "Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов". Тезисы докладов. Петродворец: ВМИРЭ. 1999. Часть I. С. 285.

36. Баруздин С.А. Стохастический ЯМР и его применения в устройствах обработки сигналов // Материалы IV Всероссийской научно-методической конференции "Фундаментальные исследования в технических университетах". СПб.: СПбГТУ. 2000. С. 74-75.

37. Баруздин С.А Моделирование нелинейного фильтра на основе ЯМР методом выбеливания // Тр. II международной научно-практической конференции

"Информационные технологии в моделировании и управлении". СПб.: СПбГТУ. 2000. С. 54-56.

38. Баруздин С.А. Особенности нелинейных ЯМР фильтров на основе магнитоупорядоченных сред // Тезисы докладов 55 НТК НТО РЭС. С-Пб. 2000. С. 1617.

39. Баруздин С.А. Субоптимальный приемник на основе спинового процессора //11 межвузовская научно-техническая конференция "Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов". Тезисы докладов. Петродворец: ВМИРЭ. 2000. Часть I. С. 201.

40. Баруздин С.А. Подавление узкополосных гауссовских помех на основе импульсного насыщения неоднородно уширенных систем // Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46. №3. С. 328-334.

41. Баруздин С.А. Нелинейная фильтрация узкополосных помех на основе ядерного магнитного резонанса //Радиотехника. 2001. № 5. С. 12-16.

42. Баруздин С.А. Амплитудные характеристики возбуждения стимулированного фотонного эха шумовыми и когерентными импульсами // Квантовая электроника. 2001. Т. 31. №8. С. 719-722.

43. Баруздин С.А. Стимулированное фотонное эхо при возбуждении некогерентными и когерентными импульсами//Оптика и спектроскопия. 2001. Т. 91. №2. С. 276-282.

44. Sergey A. Baruzdin. Random noise processing using photon echo (Обработка случайных процессов на основе фотонного эха) // PECS 2001: Photon Echo and Coherent Spectroscopy, Vitaly V. Samartsev, Editor, Proceedings of SPIE Vol. 4605. pp.119-123.

45. Баруздин С.А. Управляемые согласованные фильтры на основе спиновых процессоров // U межвузовская научно-техническая конференция "Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов". Тезисы докладов. Петродворец: ВМИРЭ. 2001. Часть L С. 201.

46. Баруздин С. А., Мокеров А.Ю. Амплитудные характеристики спиновых процессоров на основе магнитоупорядоченных сред в режиме согласованной фильтрации // Известия СПбГЭТУ (ЛЭТИ). Сер. Радиоэлектроника и телекоммуникации. 2002. Вып. 1. С. 3-6.

47. Баруздин С.А. Нелинейное преобразование узкополосных помех в спиновых и фотонных процессорах // Международная научная конференция "Информация, коммуникация, общество". Тезисы докладов и выступлений. Санкт-Петербург: СПбГЭТУ. 2002. С. 19-20._____

48. Баруздин С.А. Нелинейные алгоритмы работы процессоров на основе спинового и фотонного эха // Радиотехника. 2003. № 4. С. 33-37.

49. А.С. № 987544, G01S 7/28. Устройство обработки импульсных радиосигналов / Баруздин С.А., Устинов В.Б. - Заявка № 3342282; заявлено 14.07.81; зарегистрировано 07.09.82.

50. А.С. № 991832, G01S 13/02. Радиолокационная станция / Баруздин С. А., Устинов В.Б. -Заявка № 2997480; заявлено 28.10.80; зарегистрировано 21.09.82.

51. А.С. № 1205051, G01R 23/175. Анализатор спектра / Баруздин С.А., Скобликов С.Н. -Заявка № 3614651; заявлено 29.06.83; зарегистрировано 15.09.85.

52. А.С. № 1299299, G01S 7/28. Способ управления эхо-процессором / Баруздин С.А., Иванов В.А., Скобликов С.Н. - Заявка № 3825404; заявлено 14.12.84; зарегистрировано 22.11.86.

53. А.С. № 1607585, G01S 7/28. Способ сжатия сигнальных частотно-модулированных радиоимпульсов на основе эффекта спинового эха / Баруздин С.А., Скобликов С.Н. -Заявка № 4277550; заявлено 06.07.87; зарегистрировано 15.07.90.

ЛР№ 020617 от 24. 06.98

Подписано в печать 25.08.03. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,0. _Тираж 100 экз.Заказ 91._

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

#216 96

ВВЕДЕНИЕ.

1. НЕЛИНЕЙНЫЕ РЕЗОНАНСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ.

1.1. Эхо-явления и процессоры, использующие эхо-явления.

1.2. Понятие о магнитном резонансе.

1.3. Уравнения Блоха.

1.4. Двухимпульсный режим возбуждения.

1.5. Трехимпульсный режим возбуждения.

1.6. Решение уравнений Блоха при возбуждении сложными сигналами.

1.7. Алгоритмы обработки сигналов в спиновых процессорах.

1.8. Нелинейные режимы работы спиновых процессоров.

1.9. Стохастический резонанс (ЯМР).

1.10. Характеристики и параметры спиновых процессоров.

1.11. Фононное и фотонное эхо и процессоры на их основе.

Выводы по главе 1.

2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА НЕЛИНЕЙНЫХ ИКАЖЕНИЙ В СПИНОВЫХ И ФОТОННЫХ ПРОЦЕССОРАХ.

2.1. Уравнение движения вектора состояния.

2.2. Двухимпульсные корреляционные спиновые и фотонные эхо.

2.3. Трехимпульсные корреляционные спиновые и фотонные эхо.

2.4. Нелинейные свойства корреляционных эхо.

2.5. Моделирование нелинейных свойств спиновых и фотонных процессоров на основе теории нелинейных систем Винера.

2.6. Корреляционные свойства сигнала свободной индукции при стохастическом возбуждении.

2.7. Нелинейные искажения процессора в режиме управляемой линии задержки.

Результаты и выводы по главе 2.

3. КОРРЕЛЯЦИОННАЯ ОБРАБОТКА И СОГЛАСОВАННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ СИГНАЛОВ В СПИНОВЫХ И ФОТОННЫХ ПРОЦЕССОРАХ.

3.1. Исследование нелинейных искажений методом последовательных приближений.

3.2. Исследование алгоритмов корреляционной обработки и согласованной фильтрации методом Винера.

3.3. Работа процессора в режиме управляемого согласованного фильтра.

3.4. Амплитудные характеристики возбуждения стимулированного спинового и фотонного эха в режиме корреляционной обработки .209 Результаты и выводы по главе 3.

4. НЕЛИНЕЙНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ СИГНАЛОВ В СПИНОВЫХ И ФОТОННЫХ ПРОЦЕССОРАХ.

4.1. Насыщение двухуровневых систем в условиях импульсного стохастического резонанса.

4.2. Нелинейная фильтрация узкополосных гауссовских помех на основе стационарных методов ядерного магнитного резонанса.

4.3. Подавление узкополосных гауссовских помех на основе импульсного насыщения неоднородно уширенных систем.

4.4. Нелинейное преобразование прямоугольных радиоимпульсов в процессорах на эффекте эха.

4.5. Амплитудные, спектральные и корреляционные характеристики возбуждения стимулированного эха шумовыми и когерентными импульсами.

Результаты и выводы по главе 4.

5. СПИНОВЫЕ ПРОЦЕССОРЫ НА ОСНОВЕ

МАГНИТОУПОРЯДОЧЕННЫХ РАБОЧИХ СРЕД.

5.1. Структурная селекция откликов в спиновых процессорах на основе магнитоупорядоченных рабочих сред.

5.2. Амплитудные характеристики спиновых процессоров на основе магнитоупорядоченных сред в режиме согласованной фильтрации.

5.3. Особенности нелинейных ЯМР фильтров стационарного типа на основе магнитоупорядоченных сред.

5.4. Работа процессора в режиме согласованного фильтра пачки радиоимпульсов.

5.5. Релаксационные искажения при обработке сигналов в спиновых процессорах.

5.6. Возбуждение широкополосных спектров ядерного магнитного резонанса и многоимпульсные алгоритмы обработки сигналов.

5.7. Межпериодная интерференция откликов в спиновых процессорах и ее подавление.

5.8. Управляемые согласованные и субоптимальные фильтры на базе спиновых процессоров и устройства на их основе.

Результаты и выводы по главе 5.

Одним из важнейших достижений современной радиоэлектроники за последнее время является создание многофункциональных цифровых и аналоговых процессоров [1, 2]. Цифровые методы, получившие в настоящее время приоритетное развитие, являются, бесспорно, основными и наиболее перспективными методами обработки информации.

Несмотря на принципиальные преимущества цифровых методов обработки сигналов следует иметь в виду, что с ростом ширины спектра обрабатываемых сигналов цифровые методы приводят к большому объему схемных реализаций и росту энергопотребления. В конечном итоге максимальная ширина спектра сигналов ограничена быстродействием цифрового процессора. Обработка высокочастотных и сверхвысокочастотных сигналов цифровыми методами нередко весьма затруднительна и влечет за собой существенное усложнение аппаратуры, необходимость разработки сложного программного обеспечения, ухудшает массогабаритные характеристики, увеличивает энергопотребление и, как следствие, резко увеличивает ее стоимость.

Альтернативой цифровым методам обработки сигналов является функциональная электроника, использующая для обработки сигналов физические процессы в средах с пространственно интегрированными динамическими неоднородностями. В этом случае функции схемотехники выполняют те или иные физические процессы, для которых характерным является использование динамических неоднородностей с целью хранения и обработки информации [3-5].

Среди направлений функциональной электроники следует назвать акустоэлектронику, акустооптику, спин-волновую электронику, процессоры на основе спинового эха (эхо-процессоры) и другие [3-8].

Операции, которые выполняют функциональные процессоры, обычно включают такие интегральные преобразования над сигналами как свертка, корреляция, преобразование Фурье, согласованная фильтрация и задержка сигналов.

С точки зрения достигнутого уровня технического развития вне конкуренции стоят акустоэлектронные компоненты [3, 9-11]. Однако осуществление задержки, частотной селекции, согласованной фильтрации методами линейной акустоэлектроники наталкивается на ряд серьезных ограничений, связанных с невозможностью изменять передаточные функции устройств, поскольку они однозначно определяются конструкциями звукопровода и акустоэлектронных преобразователей. Существенными недостатками акустоэлектронных устройств являются повышенный уровень вносимых потерь, а также температурная и долговременная нестабильность их характеристик и параметров [3, 4, 12].

Характерной чертой современных радиотехнических систем является использование сложных шумоподобных сигналов (ШПС) [13, 14]. К устройствам формирования и обработки таких сигналов предъявляются следующие основные требования: относительная простота формирования и обработки сигналов с базами 103. 106, динамический диапазон (как правило, не менее 40 дБ), быстрая перестройка передающего и приемного тракта на любой из используемых системой сигналов, малые потери при формировании и обработке ШПС, так как из-за потерь необходимо еще больше увеличивать базу ШПС и расширять полосу частот.

В качестве ШПС могут применяться фазоманипулированные сигналы, дискретные частотные сигналы, дискретные составные частотные сигналы с фазовой манипуляцией и другие. Поэтому среди устройств формирования и обработки ШПС приоритет отдается тем, которые позволяют осуществлять быструю смену ШПС и являются относительно простыми. По этой причине линейные акустоэлектронные компоненты имеют ограниченное применение.

Электронная перестройка коэффициента передачи, например согласованного фильтра, в системе с изменяющимся ШПС может быть решена методами нелинейной акустоэлектроники [11, 15]. Однако эти устройства еще находятся в стадии разработки и их возможности ограничены вполне определенным кругом решаемых задач. Отметим также, что верхнее значение базы современных ШПС 106 при оптимальной обработке доступно лишь корреляторам, в то время как перестраиваемые согласованные фильтры могут обрабатывать сигналы с базами до 10 и лишь в отдельных случаях до 5-10 .104 [2, 4, 6, 13, 16]. Однако, в отличие от корреляторов, согласованные фильтры инвариантны относительно момента прихода сигнала и в этом смысле имеют перед ними преимущество [17].

В [1] проведен сравнительный анализ возможности применения цифровых процессоров и акустоэлектронных конвольверов в системах подвижной радиосвязи с кодовым разделением абонентских сигналов CDMA в качестве корреляционных процессоров. Было показано, что для эффективной работы таких систем, работающих в условиях помех, создаваемых множеством абонентов, а также узкополосных помех цифровой процессор должен иметь не менее 64 уровней квантования. Разработка подобных процессоров при ширине полосы частот сигнала, достигающей 30-40 МГц представляется достаточно сложной задачей. Отмечено, что цифровые процессоры также весьма чувствительны к узкополосным помехам [1, 13, 14].

В то же время ПАВ-конвольвер, разработанный в ИРЭ РАН, удовлетворяет условиям точности корреляционной обработки многопользовательского сигнала и составляет серьезную конкуренцию цифровым процессорам при такой полосе частот. Тем не менее ПАВ-конвольверы характеризуются большим уровнем вносимых потерь 30.50 дБ и сравнительно низким динамическим диапазоном, верхняя граница которого оценивается в 55 дБ, однако реально эта величина оказывается существенно ниже [1].

Указанные трудности, присущие акустоэлектронным компонентам, могут быть преодолены при использовании других направлений функциональной электроники.

Твердотельные сигнальные процессоры, основанные на нелинейном резонансном взаимодействии электромагнитного поля с веществом, используются для обработки сложных сигналов с изменяющейся структурой в радио- и световом диапазонах. Принцип их работы основан на использовании спинового, фононного (электроакустического) или фотонного (светового) эха, являющегося когерентным откликом системы частиц на импульсное резонансное возбуждение [18-24]. Такие процессоры могут использоваться в качестве управляемых линий задержки, осуществлять корреляционный и спектральный анализы сигналов, использоваться в качестве управляемых согласованных фильтров [3-5, 12, 25-27].

При записи сигналов и их считывании могут возникать искажения, вызванные нелинейностью возбуждаемой системы. Эти нелинейные искажения ограничивают динамический диапазон процессоров и приводят к ухудшению характеристик устройств на их основе [4, 12].

Наряду с алгоритмами линейной фильтрации процессоры, основанные на эффекте эха, могут использоваться в качестве нелинейных фильтров. В частности, в работах [28-31] проводился анализ возможностей использования нелинейных свойств спиновых систем для подавления узкополосных помех гармонического характера, попадающих в полосу пропускания широкополосных систем. Такая задача актуальна в настоящее время при создании систем связи множественного доступа с кодово-временным разделением [2]. В этой работе приведены параметры современных функциональных твердотельных сигнальных процессоров, включая спиновые и фононные. Из анализа параметров следует, что спиновые процессоры зачастую не уступают по параметрам процессорам на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и акустоэлектронным конвольверам, хотя последние имеют более широкую известность.

Следует отметить, что хотя сигналы эха возникают только в нелинейных системах, и само эхо называют "нелинейным" [20], спиновые процессоры могут осуществлять алгоритмы как линейной, так и нелинейной обработки и фильтрации. К настоящему времени линейные алгоритмы, в первую очередь спиновых процессоров, изучены достаточно хорошо.

В то же время вопросы, связанные с нелинейными искажениями, с определением динамического диапазона процессоров и его верхней границы в линейном режиме рассматривались недостаточно широко и глубоко.

В еще большей степени это относится к сугубо нелинейным алгоритмам фильтрации широкополосных сигналов, принимаемых на фоне узкополосных помех. Здесь следует отметить, что вопросы нелинейного преобразования случайных процессов, в частности гауссовских помех, практически не представлены в литературе.

В силу этого исследования нелинейных свойств процессоров, основанных на явлении эха, являются, на наш взгляд, актуальными.

Известно, что свойства нелинейных систем могут успешно изучаться при возбуждении их белым гауссовским шумом. Эта идея была предложена Н. Винером [32], а в спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) впервые использована Р. Эрнстом, назвавшим соответствующий режим возбуждения спиновых систем стохастическим резонансом [18, 33].

В прикладном плане эти исследования связаны, в первую очередь, со спектроскопией. Здесь замена простых коротких, но мощных радио- или световых импульсов возбуждения, у которых ширина спектра и длительность жестко связаны друг с другом, на более длинные шумовые или псевдошумовые импульсы с независимой от длительности шириной спектра позволяет на несколько порядков снизить их мощность [18, 34].

Информация, полученная спектроскопическими методами, кроме физики и химии успешно используется в настоящее время в биологии, медицине, материаловедении, геологии и других областях. Особо следует отметить успехи этого метода как современного метода интроскопии, где также возможно применение стохастического резонанса [35].

Явления спинового и фотонного эха являются результатом нелинейного импульсного резонансного взаимодействия электромагнитного (радиочастотного или оптического) излучения с неоднородно уширенной спиновой или фотонной системой [18, 22, 23, 36]. На основе этих явлений построены современные импульсные спектрометры ЯМР, электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), а также оптического диапазона.

Разработанный к настоящему времени богатый арсенал импульсных методов возбуждения позволил спектроскопистам предложить, а затем и реализовать свои плодотворные аналитические методы в чрезвычайно широкой области: от физики и химии до биологии, медицинской диагностики, обработки радио- и оптических сигналов и многих других областей [4,12, 18, 22, 25, 36-38].

Известно, что импульсные методы возбуждения имеют преимущество в чувствительности перед стационарными методами, основанными на гармоническом или квазигармоническом (медленное прохождение) возбуждающем поле. Это обусловлено, во-первых, тем, что во взаимодействии с возбуждающим импульсным полем одновременно принимают участие все компоненты неоднородно уширенной системы, а, во-вторых, тем, что процессы возбуждения и регистрации откликов разделены во времени и нет необходимости регистрировать слабый отклик системы на фоне мощного возбуждающего колебания [18, 37].

Возбудив исследуемую систему, эти мощные импульсы попадают в приемный тракт, вызывая его перегрузку в течение некоторого интервала времени, называемого "мертвым временем" приемника. Регистрация откликов на этом интервале не возможна.

Для уменьшения мощности импульсов возбуждения при сохранении их энергии можно увеличить их длительность и уменьшить амплитуду. Однако простые радио- и световые импульсы для этого не годятся из-за жесткой связи их ширины спектра с длительностью. Для этой цели годятся сложные сигналы с внутриимпульсной модуляцией, у которых длительность х и ширина спектра AF являются независимыми параметрами, а также шумовые импульсы. Такой способ позволяет на несколько порядков снизить мощность импульсов возбуждения, что существенно облегчает решение проблемы "мертвого времени" приемника. В качестве примера реализации этого метода можно привести алгоритм возбуждения первичного спинового эха двумя импульсами с линейной частотной модуляцией (JI4M) [39].

Таким образом, альтернативой импульсным методам возбуждения и стационарным методам медленного прохождения исследуемых линий в спектроскопии является стохастический резонанс. При этом в качестве широкополосного источника возбуждения используется стационарный полосовой белый шум или псевдослучайные сигналы. Мощность этих сигналов может быть на несколько порядков меньше мощности импульсного возбуждения, что в известной мере снимает также проблему "мертвого времени" приемника, усиливающего отклики исследуемой системы. Платой за эти преимущества стохастического резонанса является более сложная обработка результатов экспериментов.

В настоящее время исследования по возбуждению спиновых и фотонных систем случайными и псевдослучайными сигналами проводятся в США, Канаде, Японии, Германии, Швейцарии, на Украине, в России и других странах [18, 33-35, 40-46]. Нелинейное резонансное взаимодействие шумового или псевдошумового электромагнитного поля с веществом имеет фундаментальное значение для исследования нелинейных, динамических и статистических свойств исследуемых объектов.

Содержание работы заключается в разработке нелинейных моделей спиновых и фотонных процессоров и исследовании линейных и нелинейных алгоритмов их работы, а также улучшении их параметров и характеристик. Для линейных алгоритмов интерес вызывает, в первую очередь, динамический диапазон и нелинейные искажения. Для нелинейных алгоритмов интерес представляют характеристики преобразования коррелированных помех при приеме широкополосных сигналов.

Дель диссертационной работы заключается в развитии теории и разработке методов анализа нелинейных свойств спиновых и фотонных процессоров, обусловленных эффектом насыщения энергетических уровней возбуждаемой системы, как в линейных алгоритмах, где этот эффект является нежелательным и приводит к ограничению динамического диапазона и возникновению нелинейных искажений, так и в сугубо нелинейных алгоритмах, основанных именно на эффекте насыщения, в улучшении параметров и характеристик разрабатываемых спиновых процессоров и учете особенностей ЯМР в процессорах на основе магнитоупорядоченных рабочих сред.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• разработать методы анализа нелинейных искажений для линейных алгоритмов обработки сигналов, таких как управляемая задержка, согласованная фильтрация и других, характеризующихся относительно слабой степенью нелинейности; для классического алгоритма возбуждения стимулированного спинового эха дельтаобразными импульсами, для алгоритма согласованной фильтрации, а также исследовать характеристики подавления узкополосных помех в нелинейных фильтрах на основе магнитоупорядоченных сред;

• развить теорию подавления мешающих откликов в спиновых процессорах на основе магнитоупорядоченных рабочих сред, учитывающую нелинейный характер сдвига частоты ЯМР под действием нерезонансного импульсного магнитного поля, и разработать метод подавления межпериодной интерференции эхо-откликов в спиновых процессорах;

• провести теоретический анализ алгоритмов работы фотонных процессоров для обработки сигналов светового диапазона;

• провести выбор рабочей среды, обеспечивающей существенное расширение полосы частот процессора на основе ЯМР по сравнению с процессором на основе тонких магнитных пленок кобальта, и разработать спиновый процессор на основе рабочей среды, отвечающей этому условию.

Научная новизна. Предложена теория корреляционных спиновых и фотонных эхо, являющихся функциями взаимной корреляции третьего порядка сигнала свободной индукции и возбуждающего его импульса белого гауссовского шума.

Определены ядра Винера третьего порядка, соответствующие первичным и стимулированным эхо, и проведено моделирование нелинейных свойств спиновых и фотонных процессоров, работающих в режимах корреляционной обработки и управляемой согласованной фильтрации.

Введены стохастические уравнения Блоха в интерпретации Стратоновича. С использованием теоремы Ито составлено и решено дифференциальное уравнение для одночастотной ковариационной матрицы компонент вектора состояния двухуровневой системы, возбуждаемой белым гауссовским шумом. Получены характеристики насыщения системы для стационарного и импульсного режимов возбуждения.

Получено дифференциальное уравнение для двухчастотной ковариационной матрицы компонент двух векторов состояния, соответствующих двум произвольным резонансным частотам. На основе решения этого уравнения определены характеристики нелинейного преобразования спектральной плотности мощности белого гауссовского шума для нелинейных фильтров стационарного и импульсного типов.

Предложены методы, позволяющие проводить анализ преобразования окрашенного шума в нелинейных фильтрах стационарного типа. Первый метод основан на узкополосности элементарных каналов, образующих неоднородно уширенную линию, по сравнению с шириной спектра окрашенного шума, второй использует метод выбеливания.

Разработан метод анализа нелинейного фильтра подавления узкополосных помех импульсного типа. Путем численного решения дифференциального уравнения для двухчастотной ковариационной матрицы состояния неоднородно уширенной системы определены нелинейные и частотные характеристики фильтра. Определено отношение сигнал/шум на выходе субоптимального фильтра, осуществляющего согласованную фильтрацию широкополосных сигналов с одновременным нелинейным подавлением интенсивных узкополосных помех, попадающих в полосу частот сигнала.

Разработаны методы расчета амплитудных характеристик спиновых и фотонных процессоров в режимах корреляционной обработки шумоподобных сигналов, проведено сравнение максимальной амплитуды эха в этих алгоритмах с максимальными амплитудами первичного и стимулированного эха в классических алгоритмах возбуждения дельтаобразными импульсами.

Проведен анализ спектральных, временных и корреляционных характеристик нелинейно преобразованных узкополосных радио- и световых импульсов. Показана возможность формирования сложных сигналов с внутриимпульсной манипуляцией и нелинейного подавления интенсивных спектральных компонент узкополосных помех.

Проведено моделирование спинового процессора в режимах управляемого согласованного фильтра и нелинейного фильтра подавления узкополосных гауссовских помех с учетом особенностей ЯМР в магнитоупорядоченных средах, существенно улучшающих характеристики процессоров по сравнению с процессорами на основе парамагнитных сред.

Развита теория структурной селекции откликов на основе нерезонансного импульсного магнитного поля, учитывающая нелинейный характер сдвига частоты ЯМР в магнитоупорядоченных средах под действием этого поля.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Теория первичных и стимулированных корреляционных эхо в неоднородно уширенных спиновых и фотонных системах, являющихся функциями взаимной корреляции третьего порядка сигнала свободной индукции и возбуждающего его белого гауссовского шума, и методика определения ядер Винера третьего порядка, соответствующих первичному и стимулированному эху, для функциональных рядов Вольтерра.

2. Теория насыщения двухуровневых систем, описываемых уравнениями Блоха или их оптическими аналогами, при их возбуждении белым гауссовским шумом.

3. Методика расчета характеристик управляемых согласованных фильтров и обнаружителей сигналов на их основе с учетом нелинейных искажений, а также методы расчета амплитудных характеристик процессоров в режиме корреляционной обработки шумоподобных сигналов.

4. Методы анализа нелинейных фильтров подавления узкополосных гауссовских и квазигармонических помех стационарного и импульсного типов.

5. Способ формирования радио- и световых импульсов с внутриимпульсной фазовой манипуляцией из соответствующих смодулированных импульсов.

6. Методика расчета характеристик спиновых процессоров на основе магнитоупорядоченных сред в режимах согласованной фильтрации и подавления интенсивных узкополосных помех.

7. Теория подавления мешающих типов откликов в процессорах на основе магнитоупорядоченных рабочих сред за счет нерезонансного импульсного магнитного поля, вызывающего нелинейный сдвиг частот ЯМР.

8. Защищенные авторскими свидетельствами новые виды устройств и способы обработки сигналов на основе спиновых процессоров, в том числе анализатор спектра с коррекцией релаксационных искажений, способ управления спиновым процессором на основе четырехимпульсного режима возбуждения, позволяющий осуществлять корреляционную обработку и управляемую согласованную фильтрацию в увеличенной полосе частот при уменьшенной пиковой мощности управляющих импульсов, а также двухимпульсный способ сжатия ЛЧМ-сигналов с подавлением межпериодной интерференции.

9. Спиновый процессор на основе тонких магнитных пленок сплава железо-кобальт-никель, а также субоптимальный фильтр на основе двух таких попеременно работающих процессоров для системы передачи информации шумоподобными сигналами с расширенным спектром, осуществляющий согласованную фильтрацию с одновременным подавлением интенсивных узкополосных помех, попадающих в полосу его пропускания.

Практическая ценность полученных в диссертационной работе результатов заключается в совершенствовании устройств и методов обработки и формирования радиосигналов на основе ЯМР и ЭПР, а также, в силу общности математических моделей, использовании результатов работы для моделирования, анализа и расчета соответствующих устройств светового диапазона на основе фотонного эха.

Разработаны методы расчета характеристик сигналов и помех на выходе процессоров для линейных и нелинейных алгоритмов обработки. В первом случае можно определять динамический диапазон по отношению к классическому алгоритму возбуждения эха дельтаобразными импульсами и определять границу его линейного участка при заданном уровне нелинейных искажений, что позволяет выбрать параметры информационных и управляющих сигналов. Во втором случае можно определять характеристики подавления спектральных составляющих узкополосных помех.

Установлена связь верхней границы динамического диапазона процессора в режимах корреляционной обработки и согласованной фильтрации с максимальным значением амплитуды стимулированного эха в классическом алгоритме возбуждения дельтаобразными импульсами для парамагнитных и магнитоупорядоченных рабочих сред спиновых процессоров. Выработаны рекомендации, касающиеся выбора амплитуд управляющих и информационных сигналов в алгоритмах согласованной фильтрации.

Метод корреляционных спиновых и фотонных эхо позволяет получать спектрометрическую информацию, аналогичную информации, получаемой методами импульсной фурье-спектроскопии, но при использовании на несколько порядков меньшей мощности возбуждения, что существенно упрощает формирование импульсов возбуждения как в радио-, так и в световом диапазоне.

Разработанный способ подавления мешающих откликов в магнитоупорядоченных веществах, использующий нерезонансное импульсное магнитное поле, улучшает помехозащищенность спиновых процессоров в отношении внутренних мешающих типов откликов и межпериодной интерференции.

Способ формирования радио- и световых импульсов с внутриимпульсной фазовой манипуляцией из соответствующих смодулированных импульсов позволяет сравнительно просто формировать шумоподобные сигналы.

Предложены новые, защищенные авторскими свидетельствами виды устройств и способов обработки сигналов в спиновых процессорах, улучшающие их характеристики и параметры.

Реализована система передачи информации сигналами с расширенным спектром на основе спиновых процессоров с повышенной помехоустойчивостью по отношению к узкополосным помехам.

Реализация результатов. Результаты диссертационной работы использованы при проведении хоздоговорных научно-исследовательских работ, проводившихся по заказам различных министерств и ведомств, а также госбюджетных работ по грантам Министерства образования РФ по фундаментальным исследованиям в области технических наук (подраздел 2.4 "Радиотехника"): "Нелинейные свойства спиновых и фотонных систем при стохастическом возбуждении" (ГР ТОР-17, 1996-97) и "Нелинейная фильтрация узкополосных гауссовских помех на основе ядерного магнитного резонанса" (ГТЭР/ТОР-26, 2001-02). В этих работах автор был научным руководителем, ответственным исполнителем, либо исполнителем НИР.

Были разработаны спиновые процессоры на основе тонкопленочных сред: кобальта, сплавов железо-никель, железо-кобальт-никель, а также на основе ферритов, которые входили в состав разработанных и переданных заказчикам систем и устройств оптимального приема и обработки сигналов.

Результаты работы и разработанная система использованы в войсковой части 45187 при проведении исследований по созданию аппаратуры передачи информации сигналами с расширенным спектром.

Результаты работы в части, касающейся разработки спиновых процессоров, использованы в войсковой части 11135 при проведении НИР с использованием корреляторов, согласованных и субоптимальных фильтров.

Результаты работы, в том числе теоретические материалы и лабораторные макеты, используются в учебном процессе СПбГЭТУ "ЛЭТИ" при изучении дисциплин "Функциональные СВЧ процессоры", "Квантовые устройства" и "Теория нелинейных резонансных взаимодействий" как в лекционном курсе, так и при проведении лабораторных занятий. С использованием результатов диссертации издано 4 учебно-методические работы.

Достоверность научных и практических результатов. Достоверность теоретических результатов в области моделирования и исследования нелинейных свойств спиновых и фотонных процессоров подтверждается корректным использованием методов статистической радиотехники, теорий дифференциальных уравнений, случайных процессов и магнитного резонанса, обоснованностью и корректностью необходимых преобразований, а также сопоставлением результатов решения задач различными методами. Основные теоретические и практические результаты подтверждены экспериментами, проведенными на соответствующих лабораторных макетах, а также при разработке и испытаниях спиновых процессоров в составе радиотехнических систем приема и обработки сигналов в ходе выполнения различных НИР.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждались на заседаниях секции "Теоретических основ радиотехники" НТК СПбГЭТУ "ЛЭТИ" (1978-2002), научно-техническом совещании МЭП СССР "Применение метода ядерного спинового эха в радиоэлектронной аппаратуре"

Ленинград, 1980), республиканском семинаре "Методы функциональной электроники в реализации радиотехнических устройств" (Киев, 1981), заседаниях секций "Теоретической радиотехники" и "Радиоэлектроники" Дома ученых им. М. Горького РАН (Санкт-Петербург, 1986 и 2001), IV семинаре по функциональной магнигоэлектронике (Красноярск, 1990), НТК " Актуальные проблемы развития радиотехники, электроники и связи" (Ленинград, 1990), первой международной научно-практической конференции

Дифференциальные уравнения и применения" (Санкт-Петербург, 1996), НТК НТО РЭС им. А.С. Попова (Санкт-Петербург, 1997, 1998, 1999, 2000), на 10, 11 и 12 межвузовских НТК 11 Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов" (Петродворец, 1999, 2000, 2001), на IV Всероссийской научно-методической конференции "Фундаментальные исследования в технических университетах" (Санкт-Петербург, 2000), на П международной научно-практической конференции "Информационные технологии в моделировании и управлении" (Санкт-Петербург, 2000), на VII международном симпозиуме "Фотонное эхо и когерентная спектроскопия" (Великий Новгород, 2001), на Международной научной конференции "Информация, коммуникация, общество" (Санкт-Петербург, 2002).

Публикации. По результатам исследований и разработок, представленных в диссертации, опубликована 61 печатная работа (39 без соавторов), в том числе 36 статей, 2 депонированные рукописи, 4 учебно-методические работы, 5 авторских свидетельств, 14 тезисов и материалов конференций.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 293 наименования. Основная часть работы изложена на 309 страницах машинописного текста. Работа содержит 131 рисунок и 5 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Процессоры на основе спинового и фотонного эха являются нелинейными устройствами, которые могут осуществлять как линейные, так и нелинейные алгоритмы обработки сигналов. При малых уровнях возбуждающих сигналов (малосигнальный режим) процессор запоминает спектральную плотность сигнала либо ее квадрат (иногда в сопряженном виде) в зависимости от алгоритма обработки и производит перемножение этих спектральных характеристик, что позволяет ему осуществлять j управляемую фильтрацию, задержку, корреляционную обработку сигналов, преобразование Фурье и другие операции над сигналами.

2. При малых уровнях сигналов возбуждения выходной сигнал процессора оказывается зачастую недостаточным для обеспечения требуемого динамического диапазона. Для его расширения приходится увеличивать уровень информационных и управляющих сигналов процессора, что рано или поздно приводит к выходу за рамки линейного режима и появлению нелинейных искажений установленного алгоритма обработки.

3. На основе уравнений Блоха и их оптических аналогов разработана теория Щ первичных и стимулированных корреляционных эхо, являющихся функциями взаимной корреляции третьего порядка сигнала свободной индукции и возбуждения в виде импульса белого гауссовского шума. Зависимость амплитуды корреляционных эхо от спектральной плотности мощности шума носит ярко выраженный нелинейный характер. Функция взаимной корреляции третьего порядка определяется через произведения функций взаимной корреляции первого порядка при соответствующих начальных условиях для каждой из них. На основе этих функций ^ определены ядра Винера для функциональных рядов Вольтерра и смоделированы нелинейные свойства процессоров. Временные характеристики корреляционных эхо полностью соответствуют временным характеристикам обычных первичного и стимулированного эхо, возбуждаемого дельтаобразными импульсами. Это свойство может быть также использовано в спектроскопии ЯМР, ЭПР и в оптической когерентной спектроскопии для получения информации об исследуемом объекте при мощности возбуждающих импульсов, на несколько порядков меньшей, чем при возбуждении дельтаобразными импульсами. При этом, однако, требуется проводить статистическую обработку данных эксперимента.

4. При анализе нелинейных свойств процессоров в линейных алгоритмах обработки, характеризующихся относительно малой степенью нелинейности, таких как управляемая задержка сигналов, согласованная фильтрация и корреляционная обработка, были использованы метод последовательных приближений и метод анализа нелинейных систем Винера. В качестве тестового сигнала при проведении теоретических исследований использовался белый гауссов ский шум. Наиболее эффективным оказался метод Винера, дающий хорошие результаты как в области максимума амплитудной характеристики (если таковой имеется), так и в достаточно большой области вокруг него. При этом следует отметить, что с точки зрения расширения динамического диапазона устанавливать параметры информационных и управляющих сигналов, соответствующих переходу через этот максимум, нет оснований.

5. С помощью метода Винера было установлено, что при вводе сигналов в процессор наряду с известным релаксационным затуханием возникает дополнительное нелинейное затухание компонент вектора состояния (вектора намагниченности или вектора псевдополяризации) по экспоненциальным законам с показателями, определяемыми произведением спектральной плотности мощности белого шума на длительность временного интервала. При этом продольная компонента затухает интенсивнее поперечных. Поскольку при формировании первичных и стимулированных эхо от двух или соответственно трех импульсов возбуждения на различных этапах эволюции вектора состояния используются те или иные его компоненты, то можно определить нелинейное затухание для всех сигналов возбуждения и провести анализ возникающих нелинейных искажений для линейных алгоритмов обработки сигналов.

6. На основе стохастических уравнений Блоха, аппарата матриц перехода и теории гауссовских случайных процессов получены точные аналитические решения для амплитудных характеристик процессора в режиме корреляционной обработки. Проведено их сравнение с амплитудными характеристиками, полученными методом последовательных приближений и методом Винера. Показано, что точность метода Винера выше точности метода последовательных приближений даже при боле высоких порядках последнего. Однако точность метода Винера в алгоритме Дельта-2 несколько хуже, чем в алгоритме Дельта-3.

7. Установлено, что если максимальная относительная амплитуда эха в классических алгоритмах возбуждения дельтаобразными импульсами равна 1 для первичного эха и 0.5 для стимулированного, то в алгоритмах корреляционной обработки она равна 0.25 и 0.33 для алгоритмов Дельта-3 и Дельта-2 соответственно. Неравномерность спектральных характеристик сигналов приводит к уменьшению этих значений максимальной амплитуды. Такие же результаты получаются и при согласованной фильтрации в отсутствии шумовой составляющей. Наличие шумовой составляющей на входе согласованного фильтра приводит к уменьшению максимума сигнальной составляющей по сравнению с упомянутыми значениями.

8. Проведен расчет характеристик обнаружителя полностью известного сигнала, в котором роль согласованного фильтра выполняет спиновый процессор. Показано, что при установлении уровней информационного и управляющего сигналов, соответствующих максимуму сигнальной составляющей выходного сигнала процессора, происходит ухудшение характеристик обнаружения, усиливающееся с уменьшением заданного уровня ложной тревоги. Однако эти потери сравнительно невелики. Так для вероятности ложной тревоги 10"4 они составляют 1.4 дБ и уменьшаются с ее увеличением.

9. Для исследования сугубо нелинейных алгоритмов обработки сигналов были введены стохастические уравнения Блоха в интерпретации Стратоновича. С использованием теоремы Ито составлено и решено дифференциальное уравнение для ковариационной матрицы состояния двухуровневой системы, возбуждаемой белым гауссовским шумом. Получены характеристики насыщения системы для стационарного и импульсного режимов возбуждения.

10.С целью определения частотно-избирательных характеристик нелинейных фильтров было получено дифференциальное уравнение для ковариационной матрицы двух векторов состояния, соответствующих двум произвольным резонансным частотам. На основе решения этого уравнения определены характеристики нелинейного преобразования спектральной плотности мощности белого гауссовского шума для нелинейных фильтров стационарного и импульсного типов. Предложены методы, позволяющие проводить анализ преобразования окрашенного шума в нелинейных фильтрах стационарного типа. Первый метод основан на узкополосности элементарных каналов, образующих неоднородно уширенную линию, по сравнению с шириной спектра окрашенного шума, второй использует метод выбеливания.

11.Проведен анализ нелинейного фильтра подавления узкополосных помех импульсного типа. Путем численного решения дифференциального уравнения для ковариационной матрицы состояния неоднородно уширенной системы определены нелинейные и частотные характеристики фильтра. Разработан метод определения отношения сигнал/шум на выходе субоптимального фильтра, осуществляющего согласованную фильтрацию широкополосных сигналов с одновременным нелинейным подавлением интенсивных узкополосных помех, попадающих в полосу частот сигнала.

12.Проведен анализ преобразования узкополосных помех в виде прямоугольного радиоимпульса. На основе матрицы перехода для этого вида помехи определен вид помехи на выходе процессора в частотной и временной областях. Показано, что в процессе нелинейного преобразования у выходного импульса возникает фазовая манипуляция, интенсивные спектральные компоненты ограничиваются или подавляются. В результате спектр помехи на выходе расширяется, и помеха становится сложным колебанием. Определены корреляционные и взаимокорреляционные функции нелинейно преобразованных радиоимпульсов. По мере увеличения амплитуды входного радиоимпульса происходит сужение его корреляционной функции. Данный нелинейный режим может быть использован для формирования ШПС в радиочастотном и световом диапазонах.

13.Разработан метод, позволяющий проводить расчет спектральной плотности комплексной огибающей выходного сигнала процессора для алгоритма корреляционной обработки сигналов с неравномерным спектром и определять корреляционные функции с учетом нелинейных искажений в спиновых и фотонных процессорах.

14.Применение магнитоупорядоченных рабочих сред приводит к существенному увеличению динамического диапазона спиновых процессоров и уменьшению переходного затухания по сравнению с процессорами на основе парамагнитных сред. Однако ЯМР в магнитоупорядоченных средах характеризуется некоторыми особенностями, в связи с чем, в разработанные ранее модели для процессоров на основе парамагнитных сред введены уточнения, связанные с наличием внутреннего коэффициента усиления и его неоднородным характером.

15.Проведено теоретическое и экспериментальное исследование влияния нерезонансного импульсного магнитного поля, включаемого в промежутках между резонансными импульсами магнитного поля, на ядерное спиновое эхо в тонких магнитных пленках кобальта. Установлено, что под действием нерезонансного магнитного поля возникает сдвиг частоты ЯМР, нелинейно зависящий от величины приложенного поля. Показано, что с помощью трех импульсов нерезонансного магнитного поля можно выделить любой тип отклика, подавив все остальные. Предложенный способ был использован в спиновых процессорах на основе магнитоупорядоченных рабочих сред для подавления мешающих откликов до уровня собственных шумов процессора.

16.Определены амплитудные характеристики спиновых процессоров на основе тонких магнитных пленок кобальта с учетом неоднородного характера внутреннего коэффициента усиления. Сравнение амплитудных характеристик спинового процессора на основе тонких магнитных пленок кобальта, работающего в режиме согласованного фильтра сложных сигналов с равномерным спектром, с соответствующими характеристиками того же процессора в классическом алгоритме возбуждения симулированного эха тремя дельтаобразными импульсами показало, что максимальная амплитуда эха в режиме согласованной фильтрации составляет 80-90 % от максимальной амплитуды эха в классическом алгоритме. На границе линейного режима этот показатель составляет 75-85 %. Вид характеристик слабо зависит от закона распределения внутреннего коэффициента усиления. Выработаны рекомендации по выбору уровней управляющих и информационных сигналов для режима согласованной фильтрации.

17.Определены нелинейные характеристики, связывающие выходную и входную спектральные плотности мощности в нелинейных фильтрах подавления узкополосных помех стационарного типа на основе магнитоупорядоченных рабочих сред.

18.Выработаны рекомендации по использованию спиновых процессоров в режиме согласованной фильтрации пачек радиоимпульсов, анализу и коррекции релаксационных искажений, предложены новые устройства и способы обработки сигналов на основе эффекта эха, защищенные авторскими свидетельствами, в том числе анализатор спектра, четырехимпульсный способ согласованной фильтрации и способ сжатия ЛЧМ - сигналов с подавлением межпериодной интерференции.

19.Впервые разработан и испытан спиновый процессор на основе тонких магнитных пленок сплава железо-кобальт-никель с резонансом на ядрах 59Со с рекордной для процессоров на основе ЯМР полосой частот 30 МГц. Разработана система передачи аналоговой информации сигналами с расширенным спектром, в которой реализован субоптимальный фильтр на основе двух попеременно работающих процессоров с повышенной помехозащищенностью по отношению к узкополосным помехам.

1. Сравнительные характеристики акустоэлектронных и цифровых процессоров для корреляционной обработки сигналов в системах подвижной связи / В.В. Проклов, В.Н. Курский, Ю.Б. Синдлер и др. // Радиотехника. 2000. № 8. С. 64-75.

2. Концепция построения сотовых систем подвижной связи множественного доступа с кодово-временным разделением на базе твердотельных сигнальных процессоров / Ю.В. Гуляев, В.Н. Курский, В.В. Проклов и др. // Радиотехника 1996. № 5. С. 3-6.

3. Функциональные устройства обработки сигналов (основы теории и алгоритмы): Учебн. пособие для вузов / С.А. Баруздин, Ю.В. Егоров, Б.А. Калиникос и др.; под ред. Ю.В. Егорова. М.: Радио и связь, 1997. 287 С.

4. Рассветалов JI.A. Функциональная электроника: Учебн. пособие. Новгород: Нов. ГУ им. Ярослава Мудрого, 1999. 116 С.

5. Ерофеев А.А., Ковалев B.C. Современная нетрадиционная электроника. М.: Знание. Сер. "Радиоэлектроника и связь", № 2, 1989.

6. Егоров Ю.В., Наумов К.П., Ушаков В.Н. Акустооптические процессоры. М.: Радио и связь, 1991. 161 С.

7. Маныкин Э.А., Захаров С.М. Принципы оптической обработки информации на основе динамических свойств фотонного эха // Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1989. Т. 53. № 12. С. 2281-2286.

8. Самарцев В.В. От долгоживущего фотонного эха к оптическим процессорам //Изв. РАН. Сер. физическая. 1999. Т. 63. № 6. С. 835-846.

9. Гуляев Ю.В., Медведь А.В., Хоанг-Ван Фонг. Физические принципы работы устройств на поверхностных акустических волнах для систем связи и обработки информации //Радиотехника. 2002. № 1. С. 90-107.

10. Проклов В.В., Курский В.Н., Сиидлер Ю.Б. Перспективы применения ПАВ процессоров в системах подвижной связи // Радиотехника. 2001. № 1. С. 53-60.

11. Лаврентьев Г.В., Куневич А.В. Спиновые процессоры. М.: Ассоциация "Электропитание", 1996. 270 С.

12. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 С.

13. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / Г.И. Тузов, В.А. Сивов, В.И. Прытков и др.; под ред. Г.И. Тузова. М.: Радио и связь, 1985. 264 С.

14. Нелинейные акустоэлектронные устройства и их применение / B.C. Бондаренко, Б.Г. Бочков, В.Л. Громашевский и др.; под ред. B.C. Бондаренко. М.: Радио и связь, 1985. 160 С.

15. Акустооптический согласованный фильтр фазоманипулированных сигналов с электронно перестраиваемой импульсной реакцией на основе двумерного опорного транспаранта / С.В. Грачев, К.П. Наумов, А.Н. Рогов, В.Н. Ушаков //Радиотехника. 2000. № 8. С. 37-41.

16. Лосев В.В., Бродская Е.Б., Коржик В.И. Поиск и декодирование сложных дискретных сигналов. М.: Радио и связь. 1988. 225 С.

17. Эрнст Р., Боденхаузен Дж., Вокаун А. ЯМР в одном и двух измерениях. М.: Мир, 1990. 710 С.

18. Bachmann P., Sauer К., Wallis G. Zeitliche Phasenmischungsechoes // Fortschritte derPhysik. 1972. Bd. 20 № 3. S. 148-199.

19. Корпел А., Чаттерджи М. Нелинейное эхо, фазовое сопряжение, электронная голография //ТИИЭР. 1981. Т. 69, № 12. С. 22-43.

20. Куркин М.И., Туров Е.А. ЯМР в магнитоупорядоченных веществах и его применения. М.: Наука, 1990. 248 С.

21. Маныкин Э.А., Самарцев В.В. Оптическая эхо-спектроскопия. М.: Наука, 1984. 270 С.

22. Салихов К.М., Семенов А.Г.,Цветков Ю.Д. Электронное спиновое эхо и его применения. Новосибирск.: Наука. 1976. 342 С.

23. Бруер Р., Хан Э. Атомная память // В мире науки. 1985. № 2. С. 4-12.

24. Устинов В.Б. Квантовые устройства обработки сигналов: Учебн. пособие. Л.: ЛЭТИ, 1984. 59 С.

25. Барсуков B.C. Эхо-процессоры. М.: Знание. Сер. "Радиоэлектроника и связь", № 3, 1987.

26. Рыжак И.С. Об общих закономерностях формирования каузального нелинейного эха и их применении к многофункциональной обработке сигналов // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45. № 1. С. 5-38.

27. Нелинейный фильтр на основе ядерного магнитного резонанса / В.М. Владимиров, В.Б. Кашкин, С.И. Крохов и др. // Радиотехника и электроника. 1977. Т. 22. № 5. С. 1047-1053.

28. Джексон Д.Р., Орт Р.В. Частотно-избирательный ЯМР-ограничитель // ТИИЭР. 1967. Т. 55. № 1. С. 40-51.

29. Рассветалов Л.А. Подавление негауссовских помех в эхо-процессоре // Радиотехника и электроника. 1989. Т. 34. № 5. С. 997-1001.

30. Вахрушев В.П., Липатов А.А., Погорелый А.Н., Чернецкий В.П. Помехоустойчивость спинового согласованного фильтра при воздействии гармонических помех // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1986. Т. 29, № 12. С. 36-39.

31. Шетсен М. Моделирование нелинейных систем на основе теории Винера // ТИИЭР. 1981. Т. 69, № 12. С. 44-62.

32. Ernst R.R. Magnetic resonance with stochastic excitation // J. Magn. Reson. 1970. V. 3, p. 10-27.

33. Keiser R. Application of the Hadamard transform to NMR spectrometry with pseudonoise excitation//J. Magn. Reson. 1974. V. 15. P. 44-63.

34. Blumich B. Stochastic NMR imaging // J. Magn. Reson. 1984. V. 60. P. 37-45.

35. Копвиллем У.Х., Пранц C.B. Поляризационное эхо. М.: Наука, 1985. 192 С.

36. Лундин А.Г., Федин Э.И. ЯМР-спектроскопия. М.: Наука, 1986. 224 С.

37. Тарханов В.И. Векторные носители информации в неоднородно уширенной двухуровневой ЯМР-системе // Научное приборостроение. 2003. Т. 13. № 1. С. 45-50.

38. Миме В. Детектирование радиолокационных сигналов с частотно-модулированным заполнением посредством электронного спинового эха // ТИИЭР. 1963. Т. 5. № 8. С. 1127-1135.

39. Мичуда Я.С., Сопронюк П.М. Об отклике спиновой системы на стохастическое возбуждение // Отбор и обработка информации. 1989. Вып. 3 (79). С. 32-35.

40. Bartholdi Е., Wokaun A., Ernst R.R. Theory of stochastic NMR spectroscopy. Application of the Ito and Stratonovich calculus // Chem. Phys. 1976. № 18. P. 57-84.

41. Knight W., Keiser R. The randomly driven Bloch equations // J. Magn. Reson. 1982. V. 48. P. 293-301.

42. Paff J., Blumich B. Observation of a spin echo with wight noise excitation // Phys. Rev. A. 1991. V. 43. № 7. P. 3640-3644.

43. Asaka S., Nakatsuka H, Fujiwara M., Matsuoka M. Accumulated photon echoes with incoherent light in Nd3+-doped silicate glass // Phys. Rev. A. 1984. V. 29. № 4. P. 2286-2289.

44. Beach R., Hartmann S.R. Incoherent Photon Echoes // Phys. Rev. Letters. 1984. V.53.P. 663-666.

45. Nakatsuka H., Wakamiya A., Abedin K.M., Hattori T. Accumulated photon echoes by using a nonlaser light source // Optics Letters. 1993. V. 18. № 10. P. 832-834.

46. Принципы и теория акустоогггических, акустоэлектронных, спин-волновых и эхо-процессоров. Учебн. пособие / С.А. Баруздин, А.И. Елисеев, К.П. Наумов и др., под ред. Ю.В. Егорова. Л.: ЛЭТИ, 1989. 64 С.

47. Баруздин С.А. Моделирование режимов работы эхо-процессора на ЭВМ // Изв. ЛЭТИ. 1982. Вып. 317. С. 52-56.

48. Баруздин С.А., Устинов В.Б. Эхо-процессор многофункциональное устройство обработки сигналов // Методы функциональной электроники в реализации радиотехнических устройств. Киев: КПИ, 1982. С. 88-92. Рукопись деп. в ВИНИТИ 19.04.83. № 2061-83 ДЕП.

49. Баруздин С.А. Анализ структуры отклика эхо-процессора на трехимпульсное возбуждение // В сб. Методы функциональной электроники в реализации радиотехнических устройств. Киев: КПИ, 1982. С. 93-97. Рукопись деп. в ВИНИТИ 19.04.83. № 2061-83 ДЕП.

50. Устинов В.Б., Ковалевский М.М., Баруздин С.А. Световое эхо и обработка информации // Изв. АН СССР. Сер. Физическая. 1986. Т. 50. № 8. С. 14951499.

51. Устинов В.Б., Баруздин С.А., Иванов В.А. Эхо-процессоры — многофункциональные квантовые устройства обработки сигналов // Изв. ЛЭТИ. 1986. Вып. 371. С. 36-44.

52. Устинов В.Б., Баруздин С.А. " Обработка сигналов в эхо-процессорах. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "Эхо-процессоры". Л.: ЛЭТИ. 1986. 23 С.

53. Квантовые устройства: Лабор. практикум / Баруздин С.А., Наумов К.П., Пестриков Н.И. и др., под ред. К.П.Наумова. С.-Пб.: ГЭТУ, 1993. 63 С.

54. Hahn E.L. Spin echoes // Phys. Rev. 1950. V. 80. № 4. P. 580-594.

55. Померанцев Н.М. Явление спиновых эхо и его применение // Успехи физических наук. 1958. Т. 65. № 1. С. 87-110.

56. Попов С.Н., Крайник Н.Н., Смоленский Г.А. Трехимпульсное фононное (электроакустическое) эхо с большим временем релаксации // Письма в ЖЭТФ. 1975. Т. 21. № 9. 543-546.

57. Исследование возможности технической реализации адаптивного многофункционального устройства оптимальной обработки сигналов на основе явления спинового эха: Отчет / Ленингр. политехи, ин-т им. М.И. Калинина. № ГР 79061108. Л. 1980.

58. Сликтер Ч. Основы теории магнитного резонанса. М.: Мир, 1981. 448 С.

59. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. 492 С.

60. Цифринович В.И. Расчет сигналов эха. Новосибирск: Наука, 1986. 112 С.

61. Ковалевский М.М., Устинов В.Б. Об измерении моментов линии поглощения методом спинового эха // Изв. вузов. Сер. Физика. 1982. Т. 25. № 11. С. 119-120.

62. Петрунькин В.Ю., Пахомов Л.Н. Приборы квантовой электроники. Учебн. пособие, под ред. М.М. Бутусова. Л. Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. 252 С.

63. Bloom A.L., Nuclear induction in inhomogeneous fields // Phys. Rev. 1955. V. 98. №4. P. 1105-1111.

64. Janes E.T. Matrix treatment of nuclear induction fields // Phys. Rev. 1955. V. 98. №4. P. 1099-1105.

65. Дудкин В.И., Петрунькин В.Ю., Тарханов В.И. Механизм обработки информации в спиновом процессоре // ЖТФ. 1988. Т. 58. № 9 . С. 1738-1745.

66. Дудкин В.И., Рубинов С.В., Тарханов В.И. Структура рабочих элементов спинового и фотонного эхо-процессоров и их функциональные возможности //Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1989. Т. 53. № 12. С. 23262328.

67. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Том первый. Теория обнаружения, оценок и линейной модуляции. М. Советское радио, 1972. 744 С.

68. Ильина Е.А., Ковалевский М.М. Устинов В.Б. Многосигнальное управление спиновым эхо-процессором // Изв. вузов. Сер. Радиофизика. 1985. Т. 28. № 7. С. 922-926.

69. Дудкин В.И., Петрунькин В.Ю., Тарханов В.И. Анализ сигналов эха в многоимпульсном эксперименте // Радиотехника и электроника. 1984. Т. 29. № 4. С. 732-740.

70. Померанцев Н.М. Метод эффективного поля и его использование в теории спиновых процессоров // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общие вопросы радиоэлектроники. 1984. Вып. 7. С. 47-58.

71. Страхов В.П., Штыков В.В. Применение решения Раби к анализу спинового функционального узла// Труды МЭИ. 1982. Вып. 571. С. 35-40.

72. Ковалевский М.М., Рассветалов JI.A., Устинов В.Б. Роль сильных внешних воздействий при образовании эхо-сигналов // Изв. ЛЭТИ. 1974. Вып. 135. С. 19-23.

73. Ковалевский М.М. Особенности обработки в спиновых системах радиосигналов произвольного уровня // Межвуз. сб. Вопросы обработки сигналов. Л.: ЛЭТИ. 1976. Вып. 1. С. 7-11.

74. Апушкинский Е.Г., Казак А.В., Нестеров О.А. Исследование динамики магнитного момента в тонких ферромагнитных пленках // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТПО. 1981. Вып. 1. С. 15-19.

75. Рассветалов JI.A. Генерация эхо-сигналов в нелинейной резонансной среде // Радиотехника и электроника. 1987. Т. 32, № 1. С. 8-14.

76. Ковалевский М.М., Рассветалов JI.A. Пределы применимости спектрального описания сигналов в спиновых системах // Межвуз. сб. Вопросы анализа и синтеза радиосигналов и их обработки. Рязань: РРТИ, 1978. Вып. 3. С. 40-43.

77. Апушкинский Е.Г., Казак А.В., Нестеров О.А. К вопросу о миниатюризации устройств обработки информации на основе ядерного спинового эха//Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТПО. 1982. Вып. 1. С. 1322.

78. Апушкинский Е.Г., Москалев В.В. Исследование уравнений Блоха // Вестн. Ленингр. ун-та. 1983 № 4. с. 105-107.

79. Густов Ю.А. Применение преобразования Фурье для исследования реакции спиновой системы //Изв. ЛЭТИ. 1971. Вып. 98. С. 169-171.

80. Мананкова А.В. Прохождение импульсов через ядерно-резонансный фильтр // Применение ядерного магнитного резонанса в народном хозяйстве. Л.: ЛГУ, 1988. С. 123-130. (Ядерный магнитный резонанс. Выпуск 7).

81. Померанцев Н.М. Отклик спинового процессора на ЛЧМ импульсы // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общие вопросы радиоэлектроники. 1986. Вып. 5. С.

82. Абрамов О.Ю., Столяров В.О. Усовершенствование алгоритма быстрого расчета сигналов спинового эха//Изв. ГЭТУ. 1995. Вып. 487. С. 33-36.

83. Абрамов О.Ю., Карпенков М.А. Численный расчет сигналов спинового эха //Изв. ГЭТУ. 1992. Вып. 447. С. 3-9.

84. Тарханов В.И. Принцип работы спинового эхо-процессора // Научное приборостроение. 2003. Т. 13. № 1. С. 51-57.

85. Ширман Я.Д. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981. 416 С.

86. Устинов В.Б., Рассветалов JI.A., Ковалевский М.М. Применение эффекта спинового эха для создания систем обработки информации // Изв. ЛЭТИ. 1974. Вып. 135. С. 10-18.

87. Спиновый эхо-процессор в системах связи / А.В. Касаткин, A.M. Протодьяконов, Л.А. Рассветалов и др. // Техника средств связи. Сер. Техника радиосвязи. 1977. Вып. 3. С. 110-124.

88. Устинов В.Б., Сааков Э.О. Оценка возможностей обработки радиосигналов в эхо-процессорах //Изв. ЛЭТИ. 1979. Вып. 234. С. 61-68.

89. Fembach S., Proctor W.G. Spin echo memory dives // J. Appl. Phys. 1955. V.26. № 3. P. 170-192.

90. Spin echo serial storage memory / A.G. Anderson, R.L. Garwin, E.L. Hahn / J. Appl. Phys. 1955. V. 26. № 11. P. 1324-1338.

91. Апушкинский Е.Г., Москалев B.B. Ядерное спиновое эхо в тонких кобальтовых пленках от радиочастотных импульсов с шумовым и гармоническим заполнением // Вестн. ЛГУ. Сер. Физика и химия. 1991. Вып. 1. С. 86-88.

92. Маньков В.Ю., Пархоменко А.Ю., Сазонов С.В. Оптическое эхо при комбинированном воздействии на среду предельно короткого и квазирезонансного импульсов // Квантовая электроника. 1997. Т. 24. № 10. С. 934-938.

93. А.С. № 177459 (СССР). Управляемая линия задержки импульсных радиосигналов / Устинов В.Б., Рассветалов Л.А., Чарторыжский К.Н. Опубл. в Б.И. 1966. № 30.

94. А.С. № 229596 (СССР). Способ улучшения электрических параметров линии задержки, использующей эффект спинового эха / Устинов В.Б., Репников С.П. Опубл. в Б.И. 1968. № 33.

95. А.С. № 286046 (СССР). Управляемая линия задержки импульсных радиосигналов / Устинов В.Б., Рассветалов JI.A. Опубл. в Б.И. 1971. № 34.

96. А.С. № 321924 (СССР). Устройство для запоминания и обработки электрических сигналов / Петров М.П., Петров А.А., Паугурт А.П., Куневич А.В. Опубл. в Б.И. 1971. № 35.

97. Евстигнеев Ю.Ф., Рассветалов JI.A. Управление спиновой линией задержки ЛЧМ сигналами // Межвуз. сб. Вопросы обработки сигналов. Л.: ЛЭТИ. 1976. Вып. 1. С.12-16.

98. Густов Ю.А., Игошин А.Г. К вопросу минимизации пиковой мощности управляющих импульсов возбуждения спиновых устройств обработки сигналов //Изв. ЛЭТИ. 1979. Вып. 234. С. 67-70.

99. Густов Ю.А., Иванов М.Т. Энергетические характеристики вспомогательных сигналов возбуждения в системах с электронным спиновым эхо // Изв. ЛЭТИ. 1979. Вып. 245. С. 50-53.

100. Васильев А.А. Построение устройств селекции движущихся целей на базе эхо-процессора // Повышение эффективности радиотехнических систем. Новгород. Новгород, политехи, ин-т. 1984. С. 7-11. Рукопись деп. в ВИНИТИ. № 8181-84 ДЕП.

101. Васильев А.А., Рассветалов Л.А., Самаров В.И. Сравнительная эффективность применения обычного и программируемого согласованного фильтров в РЛС с СДЦ, использующей сложные сигналы // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1989. Т. 32. № 8. С. 6-10.

102. Попов B.C., Густов Ю.А. О возможности реализации на основе спинового эха произвольно управляемой импульсной характеристики // Труды ЛИАП. 1971. № 69. С. 125-129.

103. Абрамов О.Ю., Рябов С.Д. Формирование импульсной характеристики эхо-процессора//Изв. ГЭТУ. 1995. Вып. 487. С. 37-40.

104. Частотная селекция в спиновых эхо-процессорах / В.Б. Устинов, Э.О. Сааков, А.В. Касаткин и др. // Техника средств связи. Сер. Техника радиосвязи. 1980. Вып. 2. С. 58-62.

105. Ковалевский М.М., Сааков Э.О., Устинов В.Б. Дифференцирование и интегрирование радиосигналов в спиновых эхо-процессорах // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1982. Т. 25. № 6. С. 708-710.

106. Иванов Ю.В. Исследование возможности создания анализатора спектров, использующего эффект спинового эха: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1979. 19 с.

107. Соколов С.Л., Иванов Ю.В. Гетеродинный способ анализа спектров при помощи эффекта спинового эха // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24. № 1. С. 99-104.

108. Иванов Ю.В. О возможности анализа спектров в спиновых устройствах в реальном масштабе времени // Радиотехника и электроника. 1977. Т. 22. №5. С. 1008-1013.

109. А.С. № 676941 (СССР). Способ анализа спектров / Соколов С.Л., Иванов Ю.В. Опубл. В Б.И. 1979. № 28.

110. Попов B.C. Фурье-преобразователи сигналов в реальном масштабе времени на основе применения метода спинового эха // Труды ЛИАП. 1980. № 140. С. 150-154.

111. А.С. № 813315 (СССР). Анализатор спектра / Иванов Ю.В., Бондаренко B.C., Лобов Г.Д., Штыков В.В. Опубл. в Б.И. 1981. № 10.

112. Franklin Р/ Electron spins compress S-band pulses over 250:1 // Microwaves/ 1969/V. 8. №10. P. 13-20.

113. Пат. 3577145 / США /. Radar system spin echo correlator / Worden at al. Опубл. 04.05.71.

114. Protons compress for radar / Fagioli O., Casini G., Graziani P., Linari R. / Alta frequenza. 1969. V. 38. № 2. P. 104-24-Е 107-24-E.

115. Пат. 3878529 / США /. Matched filter for radar utilizing spin-echo techniques / Bozanic at al. Опубл. 15.04.75.

116. Соколов С.Л. Оптимальная обработка сложных сигналов при помощи эффекта спинового эха // Труды РРТИ. 1974. Вып. 52. С. 45-53.

117. Белотицкий В.И., Петров М.П., Чекмарев В.П. Формирование дельтаобразного отклика спиновой системы при трехимпульсном воздействии // Радиотехника и электроника. 1981. Т. 26. № 3. С. 643-644.

118. Пат. 3829760 / США /. Spin echo frequency hopping / Bozanic D. at al. Опубл. 13.08.74.

119. А.С. № 1113759 (СССР). Устройство обработки импульсных радиосигналов / Кудрявцев А.Б., Пяткова А.В. Опубл. в Б.И. 1984. № 34.

120. Дудкин В.И., Тарханов В.И. Сжатие широкополосных сигналов спиновым эхо-процессором // В сб. "Современные технологии извлечения и обработки информации. Сборник научных трудов". СПб.: ОАО "Радиоавионика". 2001. С. 199-205.

121. Скобликов С.Н. Согласованный фильтр пачки радиоимпульсов на основе эхо-процессора // Межвуз. сб. обработка сложных сигналов на базеустройств функциональной электроники и цифровой техники. Рязань: РРТИ, 1985. С. 72-76.

122. Рассветалов JI.A. Гибридные устройства с эхо-процессорами // Межведомств, сб. научн. статей: Световое эхо и проблемы когерентной оптики. Куйбышев. 1990. С. 102-106.

123. Клышко Д.Н. Физические основы квантовой электроники.- М.: Наука, 1986. 296 С.

124. Ярив А. Квантовая электроника. М.: Советское радио, 1980. 488 С.

125. Кашкин В.Б. Черкашин A.M. О возможности применения методов радиоспектроскопии для оптимальной нелинейной фильтрации сигналов из помех // Радиоспектроскопия твердого тела. Вып. 1. Красноярск.: Ин-т физики ми. JI.B. Киренского. 1974. С. 55-60.

126. Тихонов В.И. Нелинейные преобразования случайных процессов. М.: Радио и связь, 1986. 296 С.

127. Рассветалов JI.A. Модельное представление эхо-явлений в применении к обработке сигналов // Межвуз. сб. обработка сложных сигналов на базе устройств функциональной электроники и цифровой техники. Рязань: РРТИ, 1985. С. 88-91.

128. Ильин Э.В., Ковалевский М.М. К теории явлений светового и спинового эха//Изв. АН. Сер. физическая. 2002. Т. 66. № 3. С. 361-364.

129. Петров Е.В. Анализ мостовых схем частотно избирательных ЯМР ограничителей с помощью ЭВМ // Межвуз. сб. Вопросы обработки сигналов. JI.: ЛЭТИ. 1976. Вып. 1. С. 42-45.

130. А.С. № 805149 (СССР). Частотно-избирательный ограничитель помех на ЯМР / Петров Е.В., Рассветалов Л.А., Калязин С.В. Опубл. в Б.И. 1981. № 6.

131. А.С. № 817555 (СССР). Способ ограничения спектра частот / Петров Е.В., Рассветалов Л.А. Опубл. в Б.И. 1981. № 12.

132. А.С. № 572700 (СССР). Частотно-избирательный ограничитель на ЯМР / Петров Е.В., Рассветалов Л.А. Опубл. в Б.И. 1977. № 34.

133. Зуев В.Н., Иощенко А.И., Савиных B.JI. Влияние ограничения спектра сигнала на помехоустойчивость широкополосной системы в условиях сосредоточенных помех // Труды учебных институтов связи. 1974. Вып. 64. С. 135-141.

134. Рассветалова В.А., Рассветалов JI.A. Нелинейная фильтрация узкополосных помех с помощью эхо-процессора // Повышение эффективности радиотехнических систем. Новгород. Новгород, политехи, ин-т. 1984. С. 2-6. Рукопись деп. в ВИНИТИ. № 8181-84 ДЕП.

135. Рассветалов JI.A., Самаров В.И.,Васильев А.А. Прием широкополосных сигналов в негауссовых помехах с помощью эхо-процессора // Новгород. Новгород, политехи, ин-т. 1987. С. 46-49. Рукопись деп. в ВИНИТИ. №94-В87.

136. Миллер В.И. Анализ эффективности методов корреляционной обработки сигналов эхо-процессором при наличии узкополосной помехи // М. 1990. 15 с. Рукопись деп. в ВИНИТИ. № 4641-В90.

137. Ковалевский М.М., Рассветалов JI.A. Помехоустойчивость эхо-процессоров // Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1989. Т. 53. № 12. С. 23222325.

138. Коржик В.И., Финк Л.М., Щелкунов К.Н. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник, под ред. Л.М. Финка. М.: Радио и связь, 1981. 231 С.

139. Матвеев В.А., Сикарев А.А., Фалько А.И. Подавление сосредоточенных помех//Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1977. Т. 20. № 4. С. 4-15.

140. Шулешов Е.А. Структура канального фильтра в многоканальном устройстве подавления узкополосных помех // Изв. ЛЭТИ. 1983. Вып. 333. С/81-83.

141. Густов Ю.А., Лавренко Ю.Е, Шулешов Е.А. Метод подавления сосредоточенных помех в устройствах обработки широкополосных сигналов // Межвуз. сб. Вопросы анализа и синтеза радиосигналов и их обработки. Рязань: РРТИ, 1976. Вып. 1. С. 111-116.

142. Зуев В.Н., Иощенко А.И., Савиных В.Л. Влияние ограничения спектра сигнала на помехоустойчивость широкополосной системы в условиях сосредоточенных помех // Труды учебных институтов связи. 1974. Вып. 64. С. 135-141.

143. Дашевская Е. И., Козлов А.Н. Эффекты насыщения магнитного резонанса спиновой системы при возбуждении широкополосным шумовым радиочастотным полем И Оптика и спектроскопия. 1985. Т. 58. Вып. 3. С. 486-488.

144. Евстигнеев Ю.Ф. Особенности обработки длительных сигналов методом спинового эха // Межвуз. сб. Вопросы анализа и синтеза радиосигналов и их обработки. Рязань: РРТИ, 1978. Вып. 3. С. 43-47.

145. Васильев А.А., Евстигнеев Ю.Ф., Ковалевский М.М. Влияние релаксационных процессов на работу спиновых эхо-процессоров // Техника средств связи. Сер. Техника радиосвязи. 1982. Вып. 2. С. 103-107.

146. Попов B.C. О релаксации в спиновой системе при обработке произвольных сигналов // Труды ЛИАП. 1980. № 139. С. 111-116.

147. Юров Ю.Я. Спиновое эхо как явление пространственной корреляции Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1983. Т. 26. № 1. С. 74-80.

148. Страхов В.П. Выбор оптимальных параметров обрабатываемых сигналов в спиновом устройстве // Межвуз. сб. Вопросы анализа и синтеза радиосигналов и их обработки. Рязань: РРТИ, 1978. Вып. 3. С. 96-101.

149. Шевченко И.И., Штыков В.В., Бондаренко B.C. Стационарный режим двухимпульсных спиновых эхо // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общие вопросы радиоэлектроники. 1983. Вып. 14. С. 126-133.

150. Шевченко И.И., Штыков В.В., Бондаренко B.C. О релаксационных процессах в ферритах с эффектом ядерного магнитного резонанса // Радиотехника и электроника. 1987. Т. 32. № 7. С. 1550-1554.

151. Игнатченко В.А., Цифринович В.И. Ядерные сигналы в магнитоупорядоченных средах. Новосибирск: Наука, 1993. 150 С.

152. Туров Е.А., Петров М.П. Ядерный магнитный резонанс в ферро- и антиферромагнетиках. М.: Наука, 1969. 260 С.

153. Сургучев И.А. Спиновое эхо на ядрах 59Со в тонких многослойных ферромагнитных пленках кобальта и сплава FeNiCo: Автореф. дис. . канд. физ-мат. наук. JI. 1991.

154. Нургалиев Т.Х., Москалев В.В. Влияние неоднородности коэффициента усиления в магнитоупорядоченных веществах на параметры ядерного спинового эха//Вестн. ЛГУ. Сер. Физика и химия. 1980. № 16. С. 45-51.

155. Москалев В.В. О форме спинового эха в магнитоупорядоченных веществах // Веста. ЛГУ. Сер. Физика и химия. 1990. Вып 2. С. 76-78.

156. Денисов Ю.Ю., Москалев В.В., Чижик В.И. Спиновое эхо в магнитоупорядоченных веществах при бесконечно широком спектре ядерного магнитного резонанса // Вестн. СпбГУ. Сер. Физика и химия. 1996. Вып. 3. С. 86-90.

157. Шавишвили Т.М., Гвалия Т.В., Ахалкаци A.M., Клиптари И.Г. Особенности распада свободной индукции в ЯМР многодоменных ферромагнетиков//Радиоспектроскопия. № 17. С. 195-199. Пермь. 1987.

158. Москалев В.В. Свободная прецессия в магнитоупорядоченных веществах при бесконечно широком спектре ЯМР // Вестн. СпбГУ. Сер. Физика и химия. 1996. Вып. 1. С. 112-114.

159. Москалев В.В. Изучение распределения коэффициента усиления в магнитоупорядоченных веществах методом импульсного ЯМР // Применение ядерного магнитного резонанса в народном хозяйстве. (Ядерный магнитный резонанс. Выпуск 7). JL: ЛГУ, 1988. С. 53-59.

160. Gossard А.С., Portis A.M. Nuclear resonance in ferromagnetics // Phys. Rev. Lett. 1959. V. 3. P. 164-166.

161. Куневич A.B., Филиппов В.В. Материалы для устройств на эффекте спинового эха. Обзоры по электронной технике. Сер. 6. Материалы. 1980. Вып. 7 (749). 40 с.

162. Петров М.П., Степанов С.И. Обработка информации в радиотехнических системах методом спинового эха. Обзоры по электронной технике. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1976. Вып. 10 (385). 30 с.

163. Куневич А.В., Павлов Г.Д. Магнитные материалы для устройств функциональной электроники // Обзоры по электронной технике. Сер. 6. Материалы. 1985. Вып. 7 (1135).

164. Петров М.П., Чекмарев В.П., Паугурт А.П. Ядерный магнитный резонанс в ферро- и антиферромагнетиках // В кн.: проблемы магнитного резонанса. М.: Наука. 1978. С. 289-310.

165. Ядерный магнитный резонанс в тонких кобальтовых пленках / Устинов

166. B.Б., Репников С.П., Сааков Э.О., Теряев В.А. // ФТТ. 1968. Т. 10. № 5. С. 1589-1591.

167. Устинов В.Б., Рассветалов Л.А., Репников С.П. Коэффициент усиления внешнего поля и времена релаксации ядер 57Fe при наблюдении ЯМР в NiFe203 // ФТТ. 1968. Т. 10. № 2. С. 576-581.

168. Иванов А.В., Голощапов С.И., Паугурт А.П. Излучение ядерной спиновой системы в упорядоченных магнетиках // ЖТФ. 1983. Т. 53. № 11.1. C. 2171-2177.

169. Голощапов С.И., Паугурт А.П. Амплитудные характеристики спиновых устройств на основе ЯМР //ЖТФ. 1985. Т. 55. № 12. С. 2361-2367.

170. Голуб В.О., Котов В.В., Погорелый А.Н. Многократное ядерное спиновое эхо в тонких поликристаллических ферромагнитных пленках // ФТТ. 1998. Т. 40. № 6. С. 1056-1061.

171. А.С. № 777607 (СССР). Устройство обработки импульсных радиосигналов / Густов Ю.А., Иванов М.Т. Опубл. в Б.И. 1980. № 41.

172. Рассветалов Л. А., Левицкий А.Б. Влияние импульсного магнитного поля на ядерное спиновое эхо в некоторых ферро- и ферримагнетиках // ФТТ. 1981. Т. 23. С. 3354-3359.

173. Скобликов С.Н., Устинов В.Б. Использование управляющих воздействий для подавления паразитных эхо-сигналов // Изв. ЛЭТИ. 1979. Вып. 245. С. 63-68.

174. Мальцев В.К., Рейнгардт А.Е., Цифринович В.И. Правило площадей при воздействии импульсов магнитного поля на ядерную систему ферромагнетика//ФММ. 1984. Т. 57. Вып. 2. С. 401-402.

175. Мальцев В.К., Рейнгардт А.Е., Цифринович В.И. Воздействие перемагничивающих импульсов на хановское эхо в ферромагнетиках // ФММ. 1985. Т. 59. Вып. 3. С. 614-616.

176. Рейнгардт Ф.Е. Исследование ядерного спинового эха в тонких магнитных пленках Со и FeNiCo : Автореф. дис. . канд. физ-мат. наук. Красноярск. 1985.

177. Мальцев В.К., Рейнгардт А.Е., Цифринович В.И. Ядерное спиновое эхо при неоднородном перемагничивании ферромагнетика // ФММ. 1987. Т. 64. Вып. 3. С. 475-479.

178. Мальцев В.К., Ким П.Д. Ядерная релаксация в многодоменном магнетике при воздействии динамических магнитных полей // ФММ. 1996. Т. 82. Вып. 2. С. 153-155.

179. Страхов В.П. Обработка радиолокационных сигналов в спиновом согласованном фильтре и экспериментальная оценка его помехоустойчивости //Труды МЭИ. 1981. Вып. 536. С. 61-69.

180. Абрамов А.Ю., Густов Ю.А. О возможностях компенсационного метода подавления паразитных эхо // Изв. ЛЭТИ. 1989. Вып. 409. С. 66-72.

181. Абрамов О.Ю. Потенциальные возможности компенсационного метода устранения мешающих сигналов в спиновых эхо-процессорах // Изв. ТЭТУ. 1993. Вып. 459. С. 66-72.

182. А.С. № 1248436 А (СССР). Способ управления спиновым эхо-процессором / Иванов А.В., Паугурт А.П., Плешаков И.В. Опубл. в Б.И. 1986. № 28.

183. А.С. № 1241115 (СССР). Устройство формирования сигнала спинового эха / Маркин А.В. Опубл. в Б.И. 1986. № 24.

184. А.С. № 1293596 (СССР). Устройство формирования сигнала спинового эха / Дондик Е.М., Маркин А.В. Опубл. в Б.И. 1987. № 8.

185. А.С. № 1383177 (СССР). Метод когерентной компенсации паразитных эхо-сигналов в спиновом управляемом фильтре / Дондик Е.М., Маркин А.В. Опубл. вБ.И. 1988. № 11.

186. Использование фазовых соотношений при регистрации откликов спиновой системы / Петров М.П., Паугурт А.П., Иванов А.В. и др. // Письма в ЖТФ. 1986. Т. 12. Вып. 14. С. 833-837.

187. Иванов М.Т., Репников С.П. Энергетические соотношения в спиновых устройствах обработки сигналов // Изв. ТЭТУ. 1979. Вып. 234. С. 70-74.

188. Репников С.П. Оценка мазерных эффектов в процессе выделения эхо-сигналов //Изв. ТЭТУ. 1979. Вып. 245. С. 53-56.

189. Репников С.П., Иванов М.Т. Шумовые характеристики эхо-процессора // Изв. ТЭТУ. 1993. Вып. 459. С. 73-77.

190. Репников С.П. Динамический диапазон эхо-процессора при обработке сигналов с большой базой//Изв. ЛЭТИ. 1983. Вып. 333. С. 87-89.

191. Березов В.М., Романов B.C. Современное состояние исследований конденсированных сред методом поляризационного эха // Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1986. Т. 50. № 8. С. 1537-1544.

192. Бондаренко B.C., Князев О.Н., Соколов С.Л. Корреляционная обработка сигналов на основе явления фононного эхо // Радиотехника и электроника. 1981. Т. 26. №4. С. 771-776.

193. Князев О.Н., Соколов С.Л. Фононное эхо и явление памяти в ** пьезоэлектрических порошках // Межвуз. сб. обработка сложных сигналовна базе устройств функциональной электроники и цифровой техники. Рязань: РРТИ, 1985. С. 63-68.

194. Соколов С.Л., Фошин А.Ф. Распознавание сигналов на основе явления фононного эха // Межвуз. сб. Обработка сложных сигналов на базе устройств функциональной электроники и цифровой техники. Рязань: РРТИ, 1985. С. 68-72.

195. Ермолов В.А. Влияние внешнего подмагничивающего поля на формирование долговременной акустической памяти в магнитострикционном поликристаллическом феррите // ЖТФ. 1995. Т. 65. № 9. С. 136-142.

196. Долгоживущее световое эхо и его применения // Ахмедиев Н.Н., Борисов Б.С., Зуйков В.А.,, Самарцев В.В. и др.// Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1986. Т. 50. № 8. С. 1488-1494.

197. Свободная индукция и эхо при нерезонансном возбуждении неоднородно уширенной линии ЯМР / Кузьмин B.C., Рутковский И.З., Сайко А.П. и др. //ЖЭТФ. 1990. Т.97. Вып. 3. С. 880-891.

198. Эхо-явления при нерезонансном возбуждении неоднородно уширенных двухуровневых систем / Кузьмин B.C., Рутковский И.З., Сайко А.П. и др. // Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1989. Т. 53. № 12. С. 2358-2363.

199. Многократное считывание сигналов долгоживущего фотонного эха иядерная релаксация / Зуйков В.А., Калачев А.А., НефедьевЛ.А. Самарцев В.В. //Квантовая электроника. 1996. Т. 23. № 3. С. 273-276.

200. Ассоциативные свойства многоканального фотонного эха и оптическая память / И.С. Бибиков, В.А. Зуйков, И.И. Попов, Г.Л, Попова, Самарцев В.В. //Квантовая электроника. 1995. Т. 22. № 10. С. 1057-1060.

201. Elson В.М. Navy studies photon echo use // Aviation Week and Space Technology. 1983. V. 118. № 21. P. 102-107.

202. Нефедьев Л.А. Многоканальная эхо-голографическая запись и обработка информации на основе стимулированного фотонного эха в газовой среде // Оптика и спектроскопия. 1997. Т. 80. № 1. С. 141-145.

203. Иванов Ю.В., Калинин В.А., Штыков В.В. О форме сигнала эхо в неоднородно уширенных двухуровневых системах // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24. № 12. С. 2521-2526.

204. Катулин В.А., Бирюков А.А., Самарцев В.В. Перспективы научных и практических применений светового (фотонного) эха // Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1989. Т. 53. № 12. С. 2274-2280.

205. Самарцев В.В. От фотонного эха к оптическим процессорам // Изв. РАН.

206. Сер. физическая. 1998. Т. 62. № 2. С. 210-212.

207. L.A. Rassvetalov, V.V. Samartsev. Optical data processing on long-lived photon echo // PECS 2001: Photon Echo and Coherent Spectroscopy, Vitaly V. Samartsev, Editor, Proceedings of SPIE Vol. 4605. pp.111-118.

208. Самарцев B.B., Рассветалов Л.А. От долгоживущего фотонного эха и триггерного сверхизлучения к оптическим фазовым процессорам // Изв. АН. Сер. физическая. 2002. Т. 66. № 3. С. 294-296.

209. Патент RU 2189580 С2 G01N 24/10, H01S 1/00, G06F 15/04. Спиновый эхо-процессор / Ким А.С. Изобретения, полезные модели. 2002. № 26.

210. Баруздин С.А. Возбуждение спиновой системы случайными сигналами // Изв. ЛЭТИ. 1983. Вып. 333. С. 56-60.

211. Баруздин С.А. Нелинейное преобразование случайного процесса в эхо-процессоре // Изв. ГЭТУ. 1993. Вып. 459. С. 62-66.

212. Баруздин С.А. Дисперсия выходного шума эхо-процессора // Изв. ГЭТУ. 1994. Вып. 473. С. 58-61.

213. Баруздин С.А. Корреляционные свойства сигнала свободной индукции при стохастическом возбуждении // ФТТ. 1995. Т. 37. № И. С. 3497-3504.

214. Баруздин С.А. Функция взаимной корреляции входного и выходного сигналов спинового эхо-процессора // Изв. ГЭТУ. 1995. Вып. 487. С. 41-43.

215. Баруздин С.А. Уравнение движения при стохастическом возбуждении спиновых и фотонных систем // Первая международная научно-практическая конференция "Дифференциальные уравнения и применения" Тезисы докладов. С-Пб., 1996. С. 25-26.

216. Баруздин С.А. Корреляционные эхо в спиновых и фотонных процессорах // Тезисы докладов 52 НТК НТО РЭС. С-Пб. 1997. С. 7.

217. Баруздин С.А. Корреляционные эхо при стохастическом возбуждении неоднородно уширенных двухуровневых систем // ЖЭТФ. 1997. Т. 112. Вып. 1 (7). С. 63-77.

218. Баруздин С.А. Кросс-корреляционная функция сигнала свободной индукции и стохастического возбуждения // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1997. Т. 40. № 7. С. 74-77.

219. Баруздин С.А. Нелинейные свойства спиновых и фотонных процессоров при стохастическом возбуждении // Радиотехника и электроника. 1998. Т. 43. №6. С. 687-691.

220. Баруздин С.А. Кросс-корреляционная функция третьего порядка сигнала световой свободной индукции и стохастического возбуждения II Оптика и спектроскопия. 1998. Т. 85. № 4. С. 634-639.

221. Баруздин С.А. Моделирование неоднородно уширенных спиновых и фотонных систем II Изв. вузов России. Радиоэлектроника. С-Пб.: СПбГЭТУ. 1998. Вып. 2. С. 11-20.

222. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982.

223. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Том третий. Обработка сигналов в радио- и гидролокации и прием случайных гауссовых сигналов на фоне помех М. Советское радио, 1977. 664 С.

224. Гантмахер Ф.Г. Теория матриц. М.: Наука, 1967. 576 С.

225. Нелинейные свойства спиновых и фотонных систем при стохастическом возбуждении: Отчет / СПбГЭТУ "ЛЭТИ". № ГР 01970000281. СПб. 1997

226. Рыжак И.С. Линейные и нелинейные модели управляемых многофункциональных устройств обработки сигналов // Радиотехника и электроника. 1977. Т. 22. № 4. С. 753-763.

227. Васильев А.А., Ковалевский М.М., Рассветалов Л.А. Световое эхо при некогерентном возбуждении // Изв. вузов. Сер. Физика. 1988. № 1. С. 99101.

228. Баруздин С.А. Устинов В.Б. Работа эхо-процессора в режиме согласованного фильтра // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1984. Т. 27. № 4. С. 49-54.

229. Баруздин С.А. Нелинейные свойства стимулированного спинового эха при стохастическом возбуждении // Радиотехника и электроника. 1996. Т. 41. № 8. С.959-962.

230. Баруздин С.А. Исследование механизма записи и считывания информации в спиновых и фотонных процессорах // Тезисы докладов 52 НТК НТО РЭС. С-Пб. 1997. С. 6-7.

231. Баруздин С.А. Стохастическое возбуждение стимулированного спинового эха // ЖТФ. 1997. Т. 67. № 10. С. 100-104.

232. Баруздин С.А. Нелинейные эффекты в управляемом согласованном фильтре на основе спинового процессора // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1998. Т. 41. № 5. С. 9-17.

233. Баруздин С.А. Управляемые согласованные фильтры на основе нелинейного эха//Тезисы докладов 53 НТК НТО РЭС. С-Пб. 1998. С. 10.

234. Баруздин С.А., Иванов В.А. Нелинейные свойства спиновых и фотонных систем при возбуждении случайными и псевдослучайными сигналами // Изв. вузов. Сер. Электроника. 1998. № 3. С. 121-126.

235. Баруздин С.А. Амплитудные характеристики возбуждения стимулированного спинового и фотонного эха // Известия СПбГЭТУ (ЛЭТИ). Сер. Радиоэлектроника. 1998. Вып. 1. С. 25-26.

236. Баруздин С.А. Стохастический ЯМР и его применения в устройствах обработки сигналов // Материалы IV Всероссийской научно-методической конференции "Фундаментальные исследования в технических университетах". СПб.: СПбГТУ. 2000. С. 74-75.

237. Баруздин С.А. Стимулированное фотонное эхо при возбуждении некогерентными и когерентными импульсами // Оптика и спектроскопия. 2001. Т. 91. №2. С. 276-282.

238. Sergey A. Baruzdin. Random noise processing using photon echo (Обработка случайных процессов на основе фотонного эха) // PECS 2001: Photon Echo and Coherent Spectroscopy, Vitaly V. Samartsev, Editor, Proceedings of SPIE Vol. 4605. pp. 119-123.

239. Баруздин С.А. Устинов В.Б. Устранение мешающих типов откликов при обработке сигналов в эхо-процессорах // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1983. Т. 26. №11. С. 12-17.

240. Устинов В.Б, Баруздин С.А. Релаксационные искажения при обработке сигналов на основе эффекта эха // Применение ядерного магнитного резонанса в народном хозяйстве. (Ядерный магнитный резонанс. Выпуск 7). Л.: ЛГУ, 1988. С. 130-135.

241. Вяресова О.В., Густов Ю.А. Оптимизация пиковой мощности сигналов возбуждения в спектрометрах спинового эхо // Изв. ЛЭТИ. 1975. Вып. 178. С. 27-30.

242. Радиотехнические системы. Учеб. для вузов по спец "Радиотехника" /

243. Ю.П. Гришин, В.П Ипатов, Ю.М. Казаринов и др., под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Высшая школа, 1990. 496 С.

244. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. М.: Советское радио, 1971.258 С.

245. Баруздин С.А. Насыщение двухуровневых систем в условиях импульсного стохастического резонанса // ЖТФ. 1999. Т. 69. № 12. С. 6569.

246. А.С. № 991832 G01S 13/02. Радиолокационная станция / Баруздин С.А.,

247. Устинов В.Б.; 28.10.1981 (21.09.1982).

248. Баруздин С.А. Нелинейная фильтрация узкополосных гауссовских помех в спиновых и фотонных процессорах // Тезисы докладов 54 НТК НТО РЭС. С-Пб. 1999. С. 7.

249. Баруздин С.А. Подавление узкополосных гауссовских помех на основе импульсного насыщения неоднородно уширенных систем // Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46. № 3. С. 328-334.

250. Баруздин С.А. Нелинейная фильтрация узкополосных помех на основе ядерного магнитного резонанса//Радиотехника. 2001. № 5. С. 12-16.

251. Баруздин С.А. Амплитудные характеристики возбуждения стимулированного фотонного эха шумовыми и когерентными импульсами // Квантовая электроника. 2001. Т. 31. № 8. С. 719 -722.

252. Баруздин С.А. Нелинейное преобразование узкополосных помех в спиновых и фотонных процессорах // Международная научная конференция "Информация, коммуникация, общество". Тезисы докладов и выступлений. Санкт-Петербург: СПбГЭТУ. 2002. С. 19-20.

253. Баруздин С.А. Нелинейные алгоритмы работы процессоров на основе спинового и фотонного эха//Радиотехника. 2003. № 4. С. 33-37.

254. Нелинейная фильтрация узкополосных гауссовских помех на основе ядерного магнитного резонанса: Отчет / СПбГЭТУ "ЛЭТИ". № ГР 01200108789. СПб. 2002.

255. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1976. 576 С.

256. Краснов М.Л., Киселев А.И., Макаренко Г.И. Сборник задач по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Высшая школа, 1978. 267 С.

257. А.С. № 987544 G01S 7/28. Устройство обработки импульсных радиосигналов / Баруздин С.А., Устинов В.Б. // Б.И. 1983. № 1. 14.07.1981 (07.09.1982).

258. А.С. № 1205051 G01R 23/175. Анализатор спектра / Баруздин С.А., Скобликов С.Н.; 29.06.1983 (15.09.1985).

259. А.С. № 1299299 G01S 7/28. Способ управления эхо-процессором / Баруздин С.А., Иванов В.А., Скобликов С.Н.; 14.12.1984 (22.11.1986).

260. А.С. № 1607585 G01S 7/28. Способ сжатия сигнальных частотно-модулированных радиоимпульсов на основе эффекта спинового эха / Баруздин С.А., Скобликов С.Н.; 06.07.1987 (15.07.1990).

261. Баруздин С.А. О подавлении двухимпульсных эхо-сигналов // Межвуз. сб. Вопросы анализа и синтеза радиосигналов и их обработки. Рязань: РРТИ, 1978. Вып. 3. С. 106-109.

262. Баруздин С.А. Спиновое эхо в случае магнитного поля с изменяющейсяiво времени неоднородностью // Изв. ЛЭТИ. 1979. Вып. 245. С. 56-60.

263. Баруздин С.А., Скобликов С.Н., Устинов В.Б. Работа эхо-процессора в ^ режиме согласованного фильтра пачки радиоимпульсов // Изв. вузов. Сер.

264. Радиоэлектроника. 1985. Т. 28. № 4. С. 63-66.

265. Баруздин С.А. Релаксационные искажения в согласованном фильтре на базе эхо-процессора//Изв. ЛЭТИ. 1985. Вып. 353. С. 88-91.

266. Баруздин С.А. Влияние нерезонансного импульсного магнитного поля на ядерное спиновое эхо в магнитоупорядоченных веществах // ФТТ. 1986. Т. 28. № 7. С. 2203-2205.

267. Баруздин С.А., Василевский Е.С. Возбуждение широкополосных спектров ядерного магнитного резонанса // Изв. ЛЭТИ. 1989. Вып. 409. С.28.33.

268. Баруздин С.А., Иванов В.А., Скобликов С.Н. Многоимпульсный режим возбуждения эхо-процессора // Межвуз. сб. Обработка сложных сигналов с применением цифровых устройств и функциональной электроники. Рязань: РРТИ, 1989. С. 82-87.

269. Баруздин С.А., Иванов В.А. Увеличение времени когерентной обработки в эхо-процессорах // Актуальные проблемы развития радиотехники, электроники, связи. Л: ЛДНТП, 1990. С. 15-16.

270. Баруздин С.А., Иванов В.А., Пестриков Н.И. Обработкаfsширокополосных радиосигналов в устройствах на основе эффектаспинового эха // IV семинар по функциональной магнитоэлектронике. Тезисы докладов. Красноярск, 1990. С.273-274.

271. Баруздин С.А. Особенности нелинейных ЯМР фильтров на основе магнитоупорядоченных сред // Тезисы докладов 55 НТК НТО РЭС. С-Пб. 2000. С. 16-17.

272. Баруздин С.А., Мокеров А.Ю. Амплитудные характеристики спиновых процессоров на основе магнитоупорядоченных сред в режиме согласованной фильтрации // Известия СПбГЭТУ (ЛЭТИ). Сер. Радиоэлектроника и телекоммуникации. 2002. Вып. 1. С. 3-6.

273. Бакшеев Н.В., Логинов В.М., Мушаилов Э.С., Цифринович В.И. Ядерная поперечная релаксация в магнетиках, индуцированная низкочастотным полем//ЖЭТФ. 1983. Т. 85. Вып. 3 (9). С. 962-966.

274. Zalesskij A.V., Zheludev I.S. Application on the NMR Technique to studies of the Domain Structure of Ferromagnets // Atomic Energy Review. 1976. V. 14. № l.p. 133-163.

275. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. 1. М.: Советское радио, 1974. 552 С.

276. Заездный A.M. Основы расчетов по статистической радиотехнике. М.: Связь, 1969. 448 С.

277. Чекмарев В.П. Экстремальные возможности усиления ЯМР в многодоменных ферро- и ферримагнетиках // ФТТ. 1987. Т.29. № 10. С. 2881-2885.

278. Климшин Ю.Н., Рассветалов JI.A. О возможности когерентной обработки сигналов в спиновом устройстве // В Межвуз. сб. Вопросы обработки сигналов. JI.: ЛЭТИ. 1976. Вып. 1. С. 3-7.

279. Хасанов О.Х., Смирнова Т.В. Эволюция стимулированного светового эха в оптически плотных средах // Квантовая электроника. 1996. Т. 23. № 5. С. 447-450.

280. Смирнова Т.В., Федотова О.М., Хасанов О.Х. Многократное фотонное эхо в оптически плотных средах // Оптика и спектроскопия. 1998. Т. 85. № 5. С. 829-832.

281. Новоселов О.В.Дифринович В.И. Ядерное спиновое эхо при скоростном перемагничивании ферромагнетика / Препринт № 392Ф. Красноярск.: Ин-т физики им. Л.В. Киренского АНСССР. 1986. 35 С.

282. Карманов М.В., Кравцов И.А., Сургучев И.А., Каразеев В.Н. Температурная стабильность параметров ЯМР в тонких магнитных пленках кобальта и его сплава // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТПО. 1986. Вып. 3. С. 16-20.

283. Карманов М.В., Кравцов И.А., Сургучев И.А., Шубарев В.А. Спиновый резонатор в виде линии задержки на основе симметричного микрополоскового волновода // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТПО. 1988. Вып. 1.С. 3-8.

284. Карманов М.В., Кравцов И.А., Сургучев И.А. Определение параметров спинового резонатора с тонкими ферромагнитными пленками // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТПО. 1988. Вып. 2. С. 182.

285. Карманов М.В., Кравцов И.А., Сургучев И.А. Амплитуда сигнала спинового эха в спиновом резонаторе типа линии задержки // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТПО. 1988. Вып. 3. С. 73-80.