Вісник Вінницького політехнічного інституту. 2021. № 3http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/334362024-03-29T05:41:47Z2024-03-29T05:41:47ZДослідження температурної нестабільності в активних НВЧ фільтрах та методи її зменшенняОсадчук, О. В.Осадчук, Я. О.Ліхашорський, С. В.Osadchuk, O. V.Osadchuk, Iа. O.Likhashorsky, S. V.http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/368332023-04-25T09:27:56Z2021-01-01T00:00:00ZДослідження температурної нестабільності в активних НВЧ фільтрах та методи її зменшення
Осадчук, О. В.; Осадчук, Я. О.; Ліхашорський, С. В.; Osadchuk, O. V.; Osadchuk, Iа. O.; Likhashorsky, S. V.
Досліджено методи зменшення температурної нестабільності в активних НВЧ фільтрах. Проаналізовано вплив температури на параметри активного НВЧ фільтра. Представлено також результати експериментальних досліджень температурних характеристик НВЧ фільтрів. В проектуванні цифрових систем, особливо сучасних, які працюють з тактовою частотою або використовують радіоканал в мікрохвильовому та УВЧ діапазоні, зазвичай існує проблема підвищення надійності або зменшення загальних розмірів зі збереженням високих електричних параметрів. Вимоги до мініатюризації мікрохвильового обладнання поставили завдання створення схем фільтрів, які придатні для інтегрального виробництва. На відміну від низькочастотних активних фільтрів, під час побудови мікрохвильових фільтрів необхідно враховувати реактивні властивості транзисторів. Тому в дослідженнях різних ланцюгів смугових активних мікрохвильових фільтрів використовують прохідні явища в транзисторі. Показана можливість їх температурної та динамічної стабілізації шляхом зміни струму емітера біполярного транзистора. Запропоновано різні схемотехнічні рішення реалізації цього методу. Як показали експериментальні дослідження з підвищенням температури, спостерігається зменшення коефіцієнта переносу фільтра на квазірезонансній частоті. Експериментальні дослідження показали, що для стабілізації коефіцієнта передачі росту температури, необхідно підвищення струму емітера, що може бути досягнуто загальним підвищенням напруги живлення. Таким чином, для термостабілізації АЧХ НВЧ-фільтра необхідно одночасно зі зміною температури регулювати струм транзисторного випромінювача. Величина регулювання струму випромінювача за зміни температури від –60 °С до +100 °С становить 3—4 порядки для кремнієвих транзисторів малої потужності.; The article presents a study of methods for reducing temperature instability in active microwave filters. The analysis of the effect of temperature on the parameters of an active microwave filter is carried out. The results of experimental studies of the temperature characteristics of microwave filters are also presented. When designing digital systems, especially mod-ern ones that operate with a clock frequency or that use a radio channel in the microwave and microwave range, there is usually a problem of increasing the reliability or reducing the overall size while maintaining high electrical parameters. Re-quirements for miniaturization of microwave equipment, the task is to create filter circuits that are suitable for integrated production. Unlike low-frequency active filters, when constructing microwave filters, it is necessary to take into account the inertial properties of transistors. Therefore, studies of various stripe active microwave filter circuits exploit reactive phenom-ena in the transistor. The possibility of their temperature and dynamic stabilization by changing the emitter current of a bipo-lar transistor is shown. Various circuit solutions for the implementation of this method are proposed. As experimental studies have shown, with increasing temperature, there is a decrease in the filter transfer coefficient at the quasi-resonant frequen-cy. Experimental studies have shown that in order to stabilize the transfer coefficient of temperature rise, an increase in the emitter current is necessary, which can be achieved by a general increase in the supply voltage. Thus, for thermal stabiliza-tion of the frequency response of the microwave filter, it is necessary to regulate the current of the transistor emitter simultaneously with the temperature change. The magnitude of the emitter current adjustment when the temperature changes from –60 °C to +100 °C is 3—4 orders of magnitude for low-power silicon transistors.
2021-01-01T00:00:00ZОцінювання впливу зовнішніх факторів на параметри бістабільних перемикальних пристроїв на базі аморфних напівпровідниківКичак, В. М.Вовк, В. Л.Барабан, І. О.Kychak, V. M.Vovk, V. L.Baraban, I. O.http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/368312023-04-25T09:14:10Z2021-01-01T00:00:00ZОцінювання впливу зовнішніх факторів на параметри бістабільних перемикальних пристроїв на базі аморфних напівпровідників
Кичак, В. М.; Вовк, В. Л.; Барабан, І. О.; Kychak, V. M.; Vovk, V. L.; Baraban, I. O.
Проведено оцінювання впливу температури та радіаційних опромінень на порогову напругу та час затримки перемикання перемикального пристрою на базі ХСН. Показано, що зі зміною температури від 250 до 350 К порогова напруга змінюється в межах ± 5 мВ, при цьому температурний коефіцієнт напруги становить близько 0,03 %/град, що значно менше у порівнянні з аналогічними пристроями на базі монокристалевих напівпровідників.
Отримано аналітичні вирази та проведено дослідження залежності часу затримки перемикання від температури та щільності пасток захоплення близько рівня Фермі.
Результати досліджень залежності часу затримки перемикання від температури показують, що зі зміною температури від 250 до 350 К час затримки змінюється на 0,35 пc, а температурний коефіцієнт часу затримки не перевищує 0,42 %/град. При чому зі збільшенням рухливості носіїв заряду час затримки зменшується. Дослідження залежності часу затримки перемикання від щільності пасток захоплення показав, що ця залежність є практично лінійною і зі збільшенням щільності пасток захоплення на порядок, час затримки змінюється також на порядок.
Отримано аналітичні залежності рухливості носіїв заряду, та часу затримки перемикання від щільності потоку нейтронів. Показано, що зі зміною щільності потоку нейтронів до 1016 н/см2 рухливість носіїв заряду повільно зменшується від 10–2 до 0,99 ⋅ 10–2 см2/В·с, а за подальшого збільшення дози до 1018 н/см2—рухливість зменшується у двічі і становить 0,5 ⋅ 10–2 см2/В·с. Час затримки пере-микання з ростом дози опромінення від 1010 до 1016 н/см2 зростає від 26,2 нс до 26,8 нс, а за подальшо-го збільшення щільності потоку нейтронів час затримки швидко зростає і становить 57 нс зі щільністю потоку нейтронів 1018 н/см2. Наведені результати досліджень свідчать про те, що перемикальні пристрої на базі халькогенідних склоподібних напівпровідників характеризуються вищою радіаційною стійкістю у порівнянні з пристроями на базі монокристалевих біполярних напівпровідникових компонентів, підсилювальні властивості яких вже за щільності потоку нейтронів до 1012 н/см2 зменшуються майже у двічі.; The influence of temperature and radiation on the threshold voltage and switching delay time of the switching device based on ChGS is evaluated. It is shown that when the temperature changes from 250 to 350 oК, the threshold voltage changes within ±5 mV, and the temperature voltage coefficient is about 0,03 %/deg, which is much less compared to simi-lar devices based on single-crystal semiconductors.
Analytical expressions were obtained and a study of the dependence of the switching delay time on the temperature and density of capture traps near the Fermi level was performed.
The results of studies of the dependence of the switching delay time on the temperature show that when the tempera-ture changes from 250 to 350 К, the delay time changes by 0,35 ps, and the temperature coefficient of the delay time does not exceed 0,42 %/deg. Moreover, with increasing mobility of the charge carriers, the delay time decreases. The study of the dependence of the switching delay time on the density of the capture traps showed that this dependence is practically linear and when the density of the capture traps increases by an order of magnitude, the delay time also changes by an order of magnitude.
Analytical dependences of charge carrier mobility and switching delay time on neutron flux density are obtained. It is shown that the change in neutron flux density up to 1016 N/cm2 the mobility of charge carriers slowly decreases from 10–2 to 0,99⋅10–2 cm2/V·s, and with a further increase in the dose to 1018 N/cm2 the mobility decreases twice and is 0,5⋅10–2 cm2/V·s. The switching delay time with increasing irradiation dose from 1010 to 1016 N/cm2 increases from 26,2 ns to 26,8 ns, and with a further increase in the neutron flux density, the delay time increases rapidly and is 57 ns at a neutron flux density of 1018 N/cm2. The results of the research indicate that switching devices based on chalcogenide glassy semiconductors are characterized by higher radiation resistance in comparison with devices based on single-crystal bipolar semiconductor components, the amplifying properties of which change at a neutron flux to 1012 N/сm2 decrease more than twice.
2021-01-01T00:00:00ZХвилеводно-щілинний фідерний тракт антен з коловою поляризацієюЗабегалов, І. В.Шуляк, В. В.Пільтяй, С. І.Булашенко, А. В.Булашенко, О. В.Zabegalov, I. V.Shuliak, V. V.Piltiai, S. I.Bulashenko, A. V.Bulashenko, O. V.http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/368302023-04-25T09:00:59Z2021-01-01T00:00:00ZХвилеводно-щілинний фідерний тракт антен з коловою поляризацією
Забегалов, І. В.; Шуляк, В. В.; Пільтяй, С. І.; Булашенко, А. В.; Булашенко, О. В.; Zabegalov, I. V.; Shuliak, V. V.; Piltiai, S. I.; Bulashenko, A. V.; Bulashenko, O. V.
Сучасні інформаційні системи використовують сигнали з круговою поляризацією. Серед них можна виділити системи стеження, системи дистанційного зондування, супутникові телевізійні системи. Використання в супутникових системах зв’язку сигналів з коловою поляризацією дозволяє успішно протидіяти багатопроменевому поширенню сигналів у навколишньому середовищі, що зменшує інтерференційні завади. Завдяки відбиттю сигналів від різних об’єктів, вони перетворюють свою поляризацію. Це дозволяє зменшити спотворення сигналів в приймальному пристрої, що збільшує інформаційну ємність бездротових каналів передачі даних. У супутниковому зв’язку широко використовуються багатодіапазонні рупорні антени. Застосування таких пристроїв дозволяє передавати сигнали високої потужності та приймати сигнали з низьким рівнем завад. Такі системи застосовуються для живлення рефлекторних антен з широкими смугами пропускання. Для таких застосувань запропоновано рупорний антенний пристрій, в якому можна обробляти сигнали, що забезпечують формування сигналів з лівою круговою поляризацією та сигналів з правою круговою поляризацією. Живлення запропонованої рупорної антени здійснювалося через отвір у вигляді щілини, прорізаної в прямокут-ному хвилеводі. Завдяки тому, що щілина розташована під кутом 45º, антена може формувати сиг-нали з подвійною круговою поляризацією. Запропонована конструкція може використовуватися без поляризаційних пристроїв, які необхідно окремо розробляти. Створена конструкція рупорної антени на робочій частоті 16 ГГц забезпечує пікове значення коефіцієнта підсилення антени 24 дБ для сигналів з правого круговою поляризацією і пікове значення коефіцієнта підсилення 18 дБ для сигналів з лівою круговою поляризацією. Поляризаційна ізоляція перевищує 12 дБ. Більше того, на робочій частоті максимальне значення коефіцієнта відбиття набуває значення 17 дБ. Таким чином, розроблена рупорна антена з подвійною круговою поляризацією забезпечує ефективні характеристики у вузькій смузі частот.; Modern information systems use circularly polarized signals. Among them are tracking systems, remote sensing sys-tems, satellite television systems. The use of circularly polarized signals in satellite communication systems allows to com-bat multipath propagation of signals in the environment, which reduces interference. By reflecting signals from different objects, they transform their polarization. This makes it possible to reduce signal distortions in the receiving device, which increases the information capacity of wireless data transmission channels. In satellite communications, multi-band horn antennas are widely used. The use of such devices allows transmission of signals with high power and reception of signals with low noise level. Such systems are used as powering a reflector antenna with a wide bandwidth. For such applications, a horn antenna device has been proposed in which signals can be excited that produce left-hand circularly polarized signals and right-hand circularly polarized signals. The proposed horn antenna was powered through a slot that was cut in a rectan-gular waveguide. Due to the 45º angle of the slot, the antenna can generate signals with double circular polarization. The proposed design can be used without polarizing devices, which must be developed separately. The developed design of the horn antenna at the operating frequency of 16 GHz provides a peak antenna gain of 24 dB for signals with right circular polarization and a peak value of a gain of 18 dB for signals with left circular polarization. The polarization isolation is greater than 12 dB. Moreover, at the operating frequency, the maximum value of the reflection coefficient takes on a value of 17 dB. Thus, the developed waveguide slot feed section for antennas with circular polarization provide rather good charac-teristics in a narrow frequency band.
2021-01-01T00:00:00ZМатематична модель коробки перемикання передач типу ЯМЗ-239 як об’єкта діагностуванняБорисюк, Д. В.Borysiuk, D. V.http://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/368282023-04-25T08:38:32Z2021-01-01T00:00:00ZМатематична модель коробки перемикання передач типу ЯМЗ-239 як об’єкта діагностування
Борисюк, Д. В.; Borysiuk, D. V.
Особливості експлуатації автомобільного транспорту передбачають часті зупинки і подальші розгони, гальмування, перемикання передач тощо. Це призводить до зростання динамічного навантаження агрегатів автомобілів і, як наслідок, до інтенсифікації процесів зношування фрикційних поверхонь дисків зчеплення, зубчастих і карданних передач тощо. Дефекти складових частин коробки перемикання передач виникають також через порушення правил експлуатації. Вчасне та якісне діагностування коробки передач автомобіля дозволить підвищити термін безвідмовної роботи автомобіля та покращити його техніко-економічні показники.
Значне зростання кількості транспортних засобів, збільшення марок і моделей вимагають розробки сучасних засобів та методів діагностування. Значення загальних принципів функціонування коробок передач дозволяють локалізувати область несправностей, мінімізувати процес спроб і помилок.
Наразі в більшості випадків несправності коробки передач типу ЯМЗ-239 виявляються за зовнішніми ознаками. Підвищити якість процесу діагностування коробок передач можна зокрема і створенням нових математичних моделей їх функціонування.
Аналізуючи літературні джерела, встановлено, що існуючі методи та засоби діагностування коробок передач автомобільного транспорту не повною мірою дозволяють визначати їх поточний технічний стан, що вимагає розроблення математичних моделей їх вузлів та деталей як об’єкта діагностування.
Як об’єкт діагностування вибрано коробку перемикання передач типу ЯМЗ-239, яка входить до складу силового агрегату вантажних автомобілів.
В статті подано огляд конструкцій модельного ряду коробок перемикання передач типу ЯМЗ-239, як об’єктів діагностування.
Заміна реальних технічних пристроїв їх ідеалізованими моделями дозволяє широко застосовувати різні математичні методи. В цьому випадку коробка передач, як об’єкт діагностування, представлена у вигляді «чорної скриньки», вхідні і вихідні параметри якої мають кінцеву множину значень. Для представлення об’єкта діагностування у вигляді «чорної скриньки» задаються: кількість всіх вхідних дій Y; кількість всіх вихідних ознак несправності S; кількість всіх несправностей об’єкта діагностування X; оператор А, який перетворює кількості X та Y в кількість S.
В загальному вигляді математична модель є системою функціональних залежностей між кожним діагностичним сигналом і структурними параметрами.
Для коробки передач ЯМЗ-239 складена матриця діагностування, яка включає перелік несправно-стей та ознак несправностей.
Визначено, що процес постановки діагнозу на основі моделі об’єкта діагностування можливий, якщо зворотне перетворення кількості ознак несправностей у кількість структурних параметрів (несправностей) об’єкта є однозначним.
Запропонована математична модель діагностування коробки перемикання передач типу ЯМЗ-239 дозволить виявити несправності її вузлів та деталей в залежності від їх ознак, що значно підвищить термін безвідмовної роботи як самої коробки передач, так і всього транспортного засобу.; Features of the operation of road transport provide for frequent stops and further acceleration, braking, gear changes, and the like. This leads to an increase in the dynamic load of vehicle units, and, as a consequence, to an intensification of the processes of wear of the friction surfaces of clutch discs, gear and cardan gears, and the like. Defects of the compo-nents of the gear box also arise due to improper use. Timely and high-quality diagnostics of the car’s gear box will increase the uptime of the car and improve its technical and economic indicators.
A significant increase in the number of vehicles, an increase in brands and models require the development of modern diagnostic tools and methods. The value of the general principles of operation of gear boxes allows you to localize the area of malfunctions, minimize the process of trial and error.
Now, in most cases, malfunctions of the YaMZ-239 type gear box are detected by external signs. It is possible to im-prove the quality of the process of diagnosing gear boxes, among other things, by creating new mathematical models of their functioning.
That the existing methods and means of diagnosing gear boxes of motor vehicles do not fully allow determining their current technical condition, which requires the development of mathematical models of their units and parts as an object of diagnostics it was found when analyzing the literary sources.
The YMZ-239 type gear box, which is part of the power unit of trucks, was selected as the object of diagnostics.
An overview of the designs of the model range of gear boxes of the YaMZ-239 type, as objects of diagnostics are pre-sents in the article.
Replacing real technical devices with their idealized models makes it possible to widely apply various mathematical methods. In this case, the gear box, as an object of diagnostics, is presented in the form of a "black box", the input and output parameters of which have a finite set of values. To represent this diagnostic object in the form of a "black box", the following are set: the number of all incoming actions Y; the number of all output signs of malfunction S; the number of all faults of the diagnostic object X; operator A, which converts the quantities X and Y into the number S.
In general, the mathematical model is a system of functional dependencies between each diagnostic signal and struc-tural parameters.
For the YaMZ-239 gear box, a diagnosis matrix has been compiled, which includes a list of faults and symptoms of faults. That the process of making a diagnosis based on the model of the object being diagnosed is possible if the reverse transformation of the number of signs of malfunctions into the number of structural parameters (malfunctions) of the object was unambiguous it has been determined.
The proposed mathematical model for diagnosing a gear box of the YaMZ-239 type will make it possible to identify mal-functions of its assemblies and parts, depending on their signs, which will significantly increase the uptime of both the gear box itself and the entire vehicle.
2021-01-01T00:00:00Z