CC BY
12
3. А. Никонова, О. Ю. Небеснюк, Е. В. Друзева: АНАЛОГИЯ МЕЖДУ СИСТЕМАМИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ И ЗАКОНОМЕРНОСТЯМИ РАБОТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ СВЧ ДИАПАЗОНА
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Мак-Лахлан Н.В. Теория и приложения функций Матье. - М.: Иностр. литература, 1953. - 475 с.
2. Уитткер Э.Т., Ватсон Дж.Н. Курс современного анализа. Трансцендентные функции, Т.2. - М.: Физматгиз, 1962. -525 с.
3. Кисунько Г.В. Электродинамика полых систем. - Л.: Из-во Военной Краснознам. акад. связи, - 1949. - 425 с.
4. Бейтман Г., Эрдейн А. Высшие трансцендентные функции,
Т.2. /Пер. с англ. - М.: Наука, 1974. - 296 с.
5. Таблицы для вычисления функций Матье, собственные значения, коэффициенты, множители связи. - М.: ВЦ АИ СССР, 1967, вып. 42. - 610 с.
6. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Определения, теоремы, формулы. - Н.: Наука. Гл. ред. ФНЛ, 1974. - 832 с.
Надшшла 25.01.99 ГОсля доробки 14.09.99
УДК 621.385.6
АНАЛОГИЯ МЕЖДУ СИСТЕМАМИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ И ЗАКОНОМЕРНОСТЯМИ РАБОТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ СВЧ
ДИАПАЗОНА
3. А. Никонова, О. Ю. Небеснюк, Е. В. Друзева
Принципы построения многоустойчивой логической схемы на СВЧ микроэлектронных структурах, моделирующей КВЧ управляющую систему живых клеток.
Принципи побудови багатостткоЧ лог1чноЧ схеми на НВЧ мжроелектронних структурах, яка моделюе КХЧ управляючу систему живо'1 клгтки.
The principles of construction of multisteady logical scheme on super-high-frequency structures, simulating KHF controlling system of living cells.
Наиболее интересными областями нетрадиционного использования СВЧ электромагнитных колебаний (ЭМК) является медицина, биофизика, биотехнология. В результате исследований был обнаружен ряд закономерностей взаимодействия излучения с биологическими объектами. Как указывалось [1,2], в некоторых практически важных случаях взаимодействие носит не энергетический характер, т.е. не обусловлено тривиальным нагревом вещества. В этом случае обычно говорят об информационном характере взаимодействия. Биологический объект, как любое физическое тело, является источником равновесного электромагнитного излучения (ЭМИ). Для тела с температурой около 300К такое тепловое излучение наиболее интенсивно в инфракрасном диапазоне волн. В этом диапазоне биологический объект, например, человек, излучает очень большую мощность, примерно 10 мВт с квадратного сантиметра поверхности своего тела, в целом около 100 Вт [3]. Это излучение далеко уходит от человека, попадая в окно прозрачности атмосферы (длина волны 8 - 14 мкм). Интерес представляют не сами по себе ЭМИ, которые уходят от биологических объектов, а возможность переноса по этим каналам информации, связанной с работой внутренних органов. Измеряя распределение полей в пространстве, окружающем объект, можно получить информацию о распределении температуры и
источниках электрических, магнитных, акустических полей в глубине объекта. Это открывает возможность дистанционной диагностики функциональной активности внутренних органов. Установлено, что информационными могут быть воздействия от постоянных напряжений и до ЭМК самых высоких частот. При этом выбор частот ЭМК определяется рядом факторов: глубиной проникновения ЭМК в организм; достаточностью энергии квантов для разрыва внутримолекулярных связей; наличием собственных электромагнитных колебаний в организме и резонансных частот при воздействии на него ЭМК; использованием источников когерентных и некогерентных колебаний; выбором времени воздействия, возможность использования многократных воздействий.
Рассматривая аналогию между некоторыми системами живых организмов и техническими СВЧ устройствами, установлено, что особенности и закономерности работы технических устройств диапазона СВЧ, будучи приложенными к изучению влияния электромагнитных колебаний на процессы управления в живых организмах, могут облегчить понимание некоторых из этих вопросов.
Поступающие извне электромагнитные колебания по эффекту информационного воздействия на организм могут быть подобны сигналам, вырабатываемым системами обработки информации организма.
Задачей исследований явилось определение максимального повышения скорости перестройки элементов, представляющих аналогию клетки, с помощью внешнего сигнала. Для решения этой проблемы разработана модель КВЧ управляющей системы живых клеток, которая представляет собой многоустойчивую логическую схему на КВЧ микроэлектронных структурах. Принципы построения: многоустойчивая логическая схема состоит из СВЧ приборов, управляющие электроды которых расположены на расстоянии « 0, 25X собственных колебаний
РАДЮЕЛЕКТРОН1КА
приборов. Необходимо было определить минимальный уровень сигнала, обеспечивающий переключение многоустойчивой логической схемы в зависимости от близости к пусковым режимам и от разноса частот при переключении.
Для этого исследованы зоны генерации партии приборов отобраны пары приборов с одинаковыми резонансными частотами. Затем эта пара располагалась в системе на расстоянии « 0, 25X собственных колебаний и исследовалось влияние пусковых условий на характе ристики отдельных приборов и связанных контуров Устанавливалась частота генерации на управляющем СВЧ приборе, равная частоте прибора, на которую необходимо переключить систему связанных контуров, работающую на частоте первого прибора. Анализ гистерезисных кривых (рис. 1, 2) для пар приборов показал, что в не подходящих по частоте приборах, проявляются дополнительные явления в дополнительных пиках по краям основной зоны генерации. Такое же явление возникает в приборах, где зоны генерации возникают близко одна от другой. Поэтому необходим тщательный подбор приборов для разработки многоустойчивых логических схем. Далее определена связь времени переключения многоустойчивой логической схемы моделирующей управляющую живую клетку, с минимальным уровнем управляющего сигнала. Установлено, что при таких воздействиях необходимо чтобы мощность возбуждаемого сигнала превышала некоторый пороговый (минимальный уровень), требуемый для возбуждения передающей системы. Дальнейшее увеличение сигнала в широких пределах не влияет или слабо влияет на реакцию системы, на которую осуществляется воздействие. При этом следует отметить важность уста новления максимального повышения скорости пере стройки элементов, представляющих собой аналогию клетки, с помощью внешнего сигнала. Для этого в многоустойчивую логическую схему включены две пары связанных СВЧ приборов. На первом этапе на второй паре приборов поддерживалось постоянное напряжение (15 и 10В, соответственно) не позволяющее им генерировать на резонансной частоте. На первой же паре напряжение на управляющих электродах изменялось. На втором этапе напряжение изменялось на управляющих электродах второй пары, а на первой паре СВЧ прибора поддерживалось напряжение, соответственно 40 и 50В. На третьем этапе модулировался входной сигнал, подаваемый на управляющий электрод первого СВЧ прибора первой пары, а на втором приборе этой пары выставлено 35В. При этом контролировалась частота на выходе системы. При положительной полярности сигнала частота, фиксируемая на выходе, составила величину, равную 8204,7 МГц, при смене полярности на противоположный знак частота изменяется до величины, равной 8197,1 МГц, что дает возможность предположить факт переключение одной системы приборов на частоту
работы второй системы приборов с помощью внешнего видеоимпульса. Проводя аналогию между многоустойчивой логической схемой и биообъектом установлено, что длительность облучения при информационных воздействиях определяется не временем реакции организма на облучение, а временем перестройки организма для "запоминания" воздействия ЭМК, для реакции же живого организма на информационное воздействие требуется
Рисунок 2
1. В некотором ограниченном диапазоне частот высокодобротная резонансная система имеет два близко расположенных вида колебаний с резонансными частотами.
32
"Радюелектрошка, шформатика, управлшня" № 2, 1999
В. М. Онуфр1енко, П. О. Самолчев, Т. I. Слюсарова: ДЕФОРМАЦ1Я ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ ЦИЛ1НДРИЧНИМ Т1ЛОМ 3 ФРАКТАЛЬНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ ПОВЕРХН1
2. Кроме того генерируют колебания одним генератором, но при этом необходимо, чтобы он возбуждался на одном виде колебаний, особенно когда резонансные частоты колебательной системы лишь незначительно различаются между собой.
3. Чем меньше разнос резонансных частот, тем труднее обеспечить работу генератора на фиксированной частоте, соответствующей одному виду колебаний.
4. Длительность нестационарных процессов в многоустойчивой логической схеме, моделирующей живую клетку, оказалась соизмеримой с длительностью фронтов импульсов модулирующего сигнала, а время переключения из одного устойчивого состояния в другое равно длительности управляющего импульса плюс длительность фронта импульса модулирующего сигнала.
Предполагаем, что предложенная модель КВЧ управляющей системы живых клеток с нетрадиционным использованием СВЧ электромагнитных колебаний
найдет широкое применение в медицине, биофизике, биотехнологии и позволит разобраться в сложной картине физических полей, окружающих биологические объекты, в том числе, человека, выяснить возможность использования этих полей для дистанционной медицинской диагностики.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Девятков Н.Д. Влияние электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн на биологические объекты. //Спецэлектроника, 1983г., вып. 3, С. 453-454.
2. Девятков Н.Д., Гельвич Г.А., Голант М.Б. Радиофизические аспекты использования в медицине энергетических и информационных воздействий электро-магнитных колебаний. //Электронная техника, серия " Электроника СВЧ", 1984 г., вып. 9, С. 43-50.
3. Левинзон Д.И., Никонова З.А., Небеснюк О.Ю. Исследование особенностей многоустойчивой логической схемы, моделирующей живую клетку. Киев, электроника и связь, 1999г., № 6.
Надшшла 25.06.99 ГОсля доробки 04.10.99
УДК 537.871
ДЕФОРМАЦ1Я ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ ЦИЛ1НДРИЧНИМ ИЛОМ 3 ФРАКТАЛЬНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ П0ВЕРХН1
В. М. Онуфр1енко, П. О. Самолчев, Т. i. Слюсарова
Представлены результаты проектирования электростатических полей для дифферинтегральных моделей цилиндрического проводника и диэлектрического цилиндра. Исследование базируется на фрактальных представлениях о структуре поверхности и распределении диэлектрической проницаемости. Полученные а -характеристики электрического поля описывают деформацию однородного поля вблизи фрактальной цилиндрической поверхности. Для 0-характеристик результаты численных расчетов совпадают с классическими данными.
Наводяться результати проектування електростатичних полгв для дифергнтегральних моделей цилгндричного провгд-ника та дгелектричного цилгндра. Дослгдження базуеться на фрактальному уявлент про структуру ¿х поверхш та розпод1лу д(електричноЧ проникност1. Одержат а -характеристики складових електричного поля надали можливгсть для опису деформацп однородного поля поблизу фрактальноi поверхт пров1дного та д1електричного цил1ндр1в. Для 0-характеристик результати чисельних розрахунтв для фрактальних меж збггаються з класичними даними.
The outcomes of designing of electrostatic fields for differin-tegral models of a cylindrical conductor and dielectric cylinder is represented. The reviewing is founded on fractal representations about a surface texture and about allocation of dielectric permeability. The а-feature of an electrical field are obtained. The deformation of a homogeneous field near to a fractal cylindrical surface is defined. The outcomes of numerical calculations for the 0- feature coincide classical data.
ВСТУП
Р1зномаштш задач1 електродинамжи, побудоваш на р1вняннях Максвелла в штегральнш форм1, вимагають вим1рювання "величини" множин точок (в1дстаней, око-л1в, площ, об'ем1в) на контурах, поверхнях та просто-рових областях. На цей час добре в1дом1 результати класично! теорп електричного поля, яка дослщжуе його макроскошчш властивост (див.,наприклад, [1]). Про-анал1зовано взаемод1ю хвил1 з гладкою поверхнею розд1лу середовищ (явища часткового i повного вщбиття), проходження хвиль в середовишд, явище дифракцп тощо. Але за допомогою сучасних технологш виявлено ряд нев^повщностей теоретичних моделей стосовно взаемоди електричних хвиль з реальними поверхнями роздту середовищ [2]. Особливо'! уваги потребують поверхш, яю мають нерiвностi (гострi кути, ребра, шорстюсть, пориспсть, густу порiзанiсть поверхш тощо), порiвнюванi з довжиною хвиль Дуже важливим е аналiз розповсюдження радюхвиль у природних умовах з урахуванням впливу меж розд^у середовищ на поверхш земль
Введення а -характеристик компонент поля [3] дае можлившть врахувати нерiвностi реальних поверхонь та структуру середовища. Далi наведено побудову штегро-диференщально! моделi електростатичного поля, яка
