Электроника, фотоника и киберфизические системы

КОЛОНКА ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА

2026-10-07T09:38:17+03:00

В колонке главного редактора дается обзор статей в номере.

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНФИГУРАЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА С ПЕТЛЕВОЙ СВЯЗЬЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТАХ

2026-10-07T10:30:20+03:00

Статья посвящена оптимизации конструкции измерительной ячейки на основе цилиндрического объемного резонатора с двумя петлевыми элементами связи для определения комплексной диэлектрической проницаемости цилиндрических материалов в диапазоне частот 3–7 ГГц. Методом численного моделирования в среде CST Studio Suite 2025 исследовано влияние размеров петель связи и их глубины ввода на параметры передачи (S21) и добротности резонатора. Установлено, что использование петель связи минимального диаметра и с минимальным выступом от стенки резонатора обеспечивает наилучшее совпадение резонансной частоты с расчетной, и максимальную добротность. Проведено компьютерное моделирование влияния диэлектрической проницаемости, тангенса угла потерь и диаметра образца на показатели S21 и вид преобразовательной функции. Выявлено, что для сохранения однозначности измерений диаметр исследуемого материала не должен превышать 25% от общего диаметра резонатора.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АДРЕСНЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ СТРУКТУР КАК СЕНСОРОВ «ФОТОННОЙ КОЖИ» ПРИ ИХ НЕОДНОРОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

2026-10-07T10:37:37+03:00

Функционирование «фотонной кожи» спортсмена основано на использовании различных оптических явлений, возникающих при взаимодействии света с биологическими тканями. Световое излучение может поглощаться, рассеиваться, отражаться или изменять свои спектральные характеристики в зависимости от состояния кровотока, уровня оксигенации тканей, температуры, биомеханики мышц и других физиологических факторов, в том числе при использовании волоконно-оптических датчиков. Анализ данных изменений позволяет получать информацию о функциональном состоянии организма без необходимости применения инвазивных методов контроля. Задача данной статьи состоит в том, чтобы показать возможности нового типа чувствительного элемента брэгговского типа – адресной волоконной брэгговской структуры (АВБС) и определить возможные варианты его применения для различных носимых датчиков «фотонной кожи» для спортсменов с широким диапазоном нагрузок на мышечные ткани (бодибилдеры, штангисты и т.д.). В основу заложена идея использования необратимых изменений спектра ВБР (уширение пика, падение коэффициента отражения, гистерезис) в диапазоне 0,7–1% в качестве индикатора предельной нагрузки. Деформация в 1% для мышцы – это абсолютно нормальный, рабочий диапазон. Однако, такой датчик может стать отличным персональным дозиметром усталостных микротравм для бодибилдеров и штангистов. Он сигнализировал бы о том, что мышца получила достаточный объем микроразрывов для запуска гипертрофии,
и дальнейшее «качение» веса не имеет смысла и ведет к перетренированности. Статья носит чисто математический характер и показывает изменения спектра отдельных элементов АВБС. Знание этих изменений будет заложено в основу обработки информации «фотонной кожи» как сигнальные признаки для принятия решений тренером или самим спортсменом. Для примера выбрана 3π-АВБС, представляющая собой ВБР с тремя фазовыми сдвигами.

СИНТЕЗ ПРОФИЛЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЛНОВЫХ И ФАЗОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОМБИНИРОВАННЫХ АДРЕСНЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ СТРУКТУР С ГЕОМЕТРИЧЕСКИ ЛИНЕЙНЫМ СПЕКТРОМ КАК СЕНСОРОВ «ФОТОННОЙ КОЖИ»

2026-10-06T11:33:45+03:00

Комбинированные адресные волоконные брэгговские структуры (КАВБС) представляют собой разновидность АВБС, спектральная характеристика которых состоит из двух узкополосных отражающих (волновых) или пропускающих (фазовых) составляющих волоконных брэгговских решеток (ВБР), или их комбинации, разнесенных на определенную частоту, лежащую в радиодиапазоне, которая называется адресной и неизменна при любых внешних воздействиях. Как правило, в практике сенсорных систем индустриального мониторинга рассматриваются и применяются составляющие с гауссовыми отражающими и лоренцевыми пропускающими профилями спектра. Применение КАВБС в составе «фотонной кожи» (чувствительных оптических покрытий для робототехники, протезов или медицинского и спортивного мониторинга) связано с созданием высокоточных сенсорных сетей для измерения деформаций, давления и температуры. Для решения этих задач требуются волновые и фазовые составляющие КАВБС с геометрически линейным профилем спектра, которые представляют собой треугольные, прямоугольные и трапециевидные ВБР, причем с фазовым π-сдвигом, имеющим также геометрически линейный профиль спектра. В данной работе рассмотрены вопросы синтеза профиля показателя преломления волновых и фазовых элементов КАВБС – ВБР – с геометрически линейным спектром как сенсоров «фотонной кожи».

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ЗРЕЛОСТИ ВНЕДРЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ГОТОВНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ВБР

2026-10-06T11:34:17+03:00

Датчики на основе волоконных брэгговских решёток (ВБР) заняли устойчивое место среди ключевых технологий волоконно-оптических измерений благодаря высокой чувствительности, возможности мультиплексирования, компактности и работоспособности в сложных условиях эксплуатации. Несмотря на значительный объём исследований, переход измерительных систем на основе ВБР от лабораторной верификации к практическому применению остаётся неравномерным для различных областей использования. В настоящем обзоре этот переход рассматривается на основе многоуровневой оценки, объединяющей публикационные тенденции, зрелость внедрения, прикладные области и заявленные измерительные характеристики. Анализ публикаций за период 2021–2026 гг. показывает, что большинство описанных систем по-прежнему находится на стадии лабораторной проверки, тогда как примеры внедрения в реальные условия и применения в реальных условиях эксплуатации остаются сравнительно ограниченными. Между областями применения выявлены существенные различия. Мониторинг технического состояния конструкций и отдельные приложения, связанные с измерениями в жёстких условиях эксплуатации, дают наиболее убедительные свидетельства практического внедрения. В то же время биомедицинские и химические измерительные системы, несмотря на высокую исследовательскую активность, в основном остаются на более низких уровнях зрелости. Полученные результаты показывают, что зрелость внедрения определяется не только измерительными характеристиками, но и взаимосвязью между механизмом преобразования и целевым измеряемым параметром, требованиями к интеграции, устойчивостью к внешним воздействиям, сложностью системы и востребованностью конкретного приложения. В целом анализ показывает, что основной вызов для технологии датчиков на основе ВБР в настоящее время связан не столько с достижением высоких измерительных характеристик, сколько с обеспечением надёжной, масштабируемой и устойчивой работы в реальных условиях эксплуатации.

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ ДИАГРАММООБРАЗУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ФАЗИРОВАННЫХ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИНЦИПОВ РАДИОФОТОНИКИ

2026-10-07T11:16:50+03:00

В статье представлено исследование и разработка методов для создания управляемых фазовых сдвигов, которые могут быть использованы в сверхширокополосных активных фазированных антенных решетках (АФАР). В ней подробно рассматривается проблема частотной зависимости фазы, возникающая при использовании фиксированных временных задержек и смоделирована гибкоперестраиваемая фотонная диаграммообразующая схема, основанная на волоконно-брэгговских решетках (ВБР), которая управляется изменение длины волны лазерного излучения. В процессе работы в программной среде OptiSystem было проведено имитационное моделирование четырехканальной распределительной сети, где функции задержки выполняли компоненты для компенсации дисперсии

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА АДАПТИВНОГО АЛГОРИТМА ФИЛЬТРАЦИИ АТМОСФЕРНЫХ ПОМЕХ В ОБЛАКАХ ТОЧЕК ЛИДАРНЫХ СИСТЕМ

2026-10-07T11:23:32+03:00

Выполнена экспериментальная проверка адаптивного алгоритма фильтрации атмосферных помех в облаках точек лидарных систем на данных датасета Boreas. Алгоритм сравнён с методами SOR, DSOR и LIOR по плотности шумовых точек, доле сохранённых отражений на дальности свыше 100 м, проценту удалённых точек и времени обработки кадра. В условиях сильного снегопада плотность атмосферного шума снижена более чем в 15 раз при сохранении около 58 % точек дальней зоны. Показано преимущество адаптивного подхода перед статическими и динамическими фильтрами без ручной перенастройки параметров.

РАДИОФОТОННЫЙ МОДУЛЬ ИЗМЕРЕНИЙ УГЛА ПРИХОДА НА ОСНОВЕ ДВУХКАНАЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ ТАНДЕМНОЙ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ И ЕГО МОДЕРНИЗАЦИЯ

2026-10-06T11:35:42+03:00

В статье предлагается радиофотонный модуль измерений угла прихода (УП) эхо-сигналов в системах телекоммуникации и связи, интегрированных с системами сенсорики и радиолокации, который позволяет удобно и точно получать информацию путем сравнения фазы огибающих биений сигналов двух каналов, разделенных по поляризации, и преобразования их разности в мощность. В модуле используются два параллельных тандемных амплитудно-фазовых модулятора (ТАФМ), реализованных на последовательно соединенных амплитудном и фазовом модуляторах Маха-Цендера, для получения двухчастотных сигналов с подавленной несущей и разностной частотой, равной микроволновой частоте сигналов отражения (активный режим) или определения местоположения (пассивный режим) с соседних элементов линейной антенной решетки. В первой части статьи приведен сравнительный анализ существующих радиофотонных методов и средств измерения УП, и описан принцип действия предложенного модуля, оценочно показаны его преимущества и недостатки. Целевые характеристики, предполагаемые к достижению, заключаются в измерении УП в диапазоне от 0 до π/2 с погрешностью менее ±1,7 мрад при идеальном вычислительном и лабораторном эксперименте по классическим методикам преобразования фазы в мощность. Применение новой методики преобразования фазы, основанной на постоянной фазе коммутации опорного и измерительного сигналов, позволили предложить применение нейронной сети для измерения УП. Результаты применения нейронной сети позволили уменьшить погрешность измерения фазы отраженного сигнала до ±1,25 мрад, практически во всем диапазоне измерений. Во второй части статьи рассматривается модернизация модуля с переходом к реализации ТАФМ на базе одного амплитудного модулятора в каждом канале. Полученные характеристики ненамного хуже, представленных в первой части при расширенном диапазоне однозначного определения угла прихода от -π/2 до π/2 с погрешностью менее ±3,5 мрад при идеальном вычислительном и лабораторном эксперименте, что позволяет говорить об эффективности упрощения и удешевления системы в целом.

ПАТЕНТНЫЙ ЛАНДШАФТ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЕЛЫ В ОБЛАСТИ ГИБКИХ ТЕКСТИЛЬНЫХ СЕНСОРОВ ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ДВИЖЕНИЙ

2026-10-06T11:36:29+03:00

Проведён патентный анализ 27 документов за 2011–2026 гг., посвящённых гибкой электронике, интегрированной в текстиль для распознавания движений человека. Цель работы – систематизировать существующие технические решения по трём критериям (способ измерения, тип сенсора, метод интеграции) и выявить неразработанные направления для последующего патентования. Использованы базы данных Google Patents, Espacenet, Patentscope и ФИПС, глубина поиска – 15 лет. Выявлены четыре основных физических принципа работы датчиков (резистивный, ёмкостный, пьезоэлектрический, оптоволоконный), пять конструктивных типов сенсоров и четыре метода интеграции в текстильную основу. Установлено, что основные патентообладатели – зарубежные корпорации (Google, Meta, Adidas) и университеты (Yale University, ETH Zurich), в то время как патентная активность Российской Федерации крайне низка (единичные патенты). Сформулированы пять технологических «белых пятен»: комбинированные резистивно-ёмкостные датчики, алгоритмы автоматической калибровки и компенсации дрейфа, методы различения движений человека и внешних деформаций одежды, адаптация к контактным видам спорта, стандартизация интерфейсов. Предложены рекомендации для российских разработчиков, направленные на импортозамещение и создание конкурентоспособных систем «умной одежды».

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И КОМПЕНСАЦИЯ ГИСТЕРЕЗИСА РЕЗИСТИВНОГО ТЕКСТИЛЬНОГО ДАТЧИКА ИЗГИБА ДЛЯ СИСТЕМ РАСПОЗНАВАНИЯ ДВИЖЕНИЙ

2026-10-07T13:53:07+03:00

Резистивные текстильные датчики изгиба перспективны для систем непрерывного распознавания движений, однако их применение сдерживается нелинейностью, гистерезисом и дрейфом. Цель работы – разработать математическую модель датчика и сравнить два метода обратного преобразования «сопротивление → угол»: полиномиальная аппроксимация без учёта гистерезиса (метод А) и двухкривая модель с зависимостью от знака скорости деформации (метод Б). Модель включает квадратичную нелинейность (β = 5×10⁻⁵ град⁻²), гистерезис (γ = 10 Ом/град), аддитивный шум (SNR ≈ 48 дБ) и линейный дрейф (0,05% за цикл). Компьютерное моделирование выполнено в MATLAB. В условиях шума и дрейфа метод А показал RMSE = 3,90°, максимальную ошибку 12,62°; метод Б – RMSE = 3,84°, максимальную ошибку 12,96°. Существенного преимущества метода Б не выявлено. Сделан вывод, что для эффективной компенсации гистерезиса в реальных условиях необходима адаптивная фильтрация или использование рекуррентных нейронных сетей.

VIII НАУЧНЫЙ ФОРУМ «ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ: ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИИ» ТТТ-2026

2026-10-07T14:14:50+03:00

Информация о предстоящей конференции.

9-11 ноября 2026 г. на базе Казанского национального исследовательского технического университета им. А. Н. Туполева-КАИ будет проводиться VIII НАУЧНЫЙ ФОРУМ «ТЕЛЕКОМ-МУНИКАЦИИ: ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИИ» ТТТ-2026.

К 85-ЛЕТИЮ ЛАВРУШЕВА ВЛАДИМИРА НИКИФОРОВИЧА

2026-10-06T11:39:43+03:00

К 85-ЛЕТИЮ ЛАВРУШЕВА ВЛАДИМИРА НИКИФОРОВИЧА

К 65-ЛЕТИЮ ФАЙЗУЛЛИНА РАШИДА РОБЕРТОВИЧА

2026-10-06T11:40:05+03:00

К 65-ЛЕТИЮ ФАЙЗУЛЛИНА РАШИДА РОБЕРТОВИЧА

95 ЛЕТ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ПОЛЬСКОГО ЮРИЯ ЕХИЛЕВИЧА И ДАУТОВА ГАЛИ ЮНУСОВИЧА

2026-10-06T11:40:29+03:00

В 2026 году исполнилось бы 95 лет со дня рождения Польского Юрия Ехилевича И Даутова Гали Юнусовича

ПАМЯТИ НАШИХ КОЛЛЕГ АХТЯМОВА РИШАДА АБДРАШИТОВИЧА И КОЛЕСНИКОВА ВЛАДИМИРА ЮРЬЕВИЧА

2026-10-06T11:42:22+03:00

Памяти наших коллег Ахтямова Ришада Абдрашитовича и Коллесникова Владимира Юрьевича.