Ту хабаршысы

● Технические науки

№5 2014 Вестник КазНТУ  

88 

Оптимальное значение функции Q(x)= 7. Достигается в точке с координатами:  

x1=1, x2=2 

Данные  значения  удовлетворяют  поставленные  наши  уравнения.  Для  максимальной  выгоды 

предприятия необходимо запустить один цех первого типа и два цеха второго типа. 

ЛИТЕРАТУРА 

1. Балгабаева Л.Ш.,Модели и методы оптимизации. Алматы 2010

2. ШукаевД.Н. Анализ и моделирование информационных процессов: учеб. Для вузов. – Алматы: Эверо, 2005. 

3. Зуховицкий С.И., Авдеева Л.И. Линейное и выпуклое программирование. –М.: Наука, 1967, 2000.

4. http://math.semestr.ru/simplex/simplexsolve.php

REFERENCES  

1. Balgabayeva L.S.,Modeli I metody optimizacii. Almaty 2010

2. Shukayev D.N. Analiz i modelirovanie informacionnyh processov: ucheb. Dlya vuzov. –Almaty: Evero. 2005.

3. Zuhovitckii S.I., Avdeeva L.I. Lineinoe i vypukloe programmirovanie. – M.: Nauka, 1967, 2000.

4. http://math.semestr.ru/simplex/simplexsolve.php

Исабаев Н.С., Мамырова А.К. 

Математикалық модельдеу жəне еңбек қорғау саласында есептерді MS Excel көмегімен шығару 

Түйіндеме.  Əр  түрлі  процесстерді  модельдеу  бұл  күрделі  жүйелердіанализдеу  жəне  зерттеу  кезінде 

маңызды құрал болып есептелінеді. Математикалық əдістерді жəне есептейтін кұралдарды əр түрлі жүйелерді 

зерттеу кезінде қолдану өте маңызды. Экономикалық практикалық есептерді шығаруға математикалық əдістер 

кең қолданыста. Жəне де еңбек қорғау саласында кең қолданыста. 

Негізгі  сөздер:  социалдық  қорғау,  математикалық  модель,  тіке-симплекс  əдісі,  операцияларды  зерттеу 

қадамдыра 

Исабаев Н.С., Мамырова А.К. 

Математическое моделирование и решение задач по охране труда с использованием MS Excel 

Резюме.Моделирование  различных  процессов  является  важным  инструментом  анализа  и  исследования 

сложных систем. При исследовании различных систем важным является применение математических методов и 

вычислительных  средств  для  получения  искомых  результатов  и  анализа  полученных  результатов.  Методы 

математического  программирования  нашли  широкое  применение  при  решении  многих  практических  задач 

организационно-экономического  управления.  А  так  же  их  применение  привело  к  значительным  успехам  в 

решении широкого круга задач, относящихся и к такой сфере как охрана труда. 

Ключевые  слова:  Методология  исследования  операций,  охрана  труда,  социальная  защита, 

математическая модель, прямой-симплекс метод, этапы исследования операций. 

Issabayev N.S., Mamyrova A.K. 

Mathematical modeling and problem solving labor protection using MS Excel 

Summary.  Simulation  of  various  processes  is  an  important  tool  for  the  analysis  and  the  study  of  complex 

systems. In the study of the various systems is an important application of mathematical methods and computational 

tools  to get  the  desired  results  and  analysis  of  the results  .  Mathematical  programming  techniques have  been widely 

used  to  solve  many  practical  problems  of  organizational  and  economic  governance.  As  well  as  their  use  has  led  to 

significant advances in a broad range of problems relating to such a field as occupational health. 

Key words: Methodology of research operations, labor protection, social protection, mathematical model, direct-

simplex method, the steps of operations research. 

UDK 681.511 

A.S. Goponenko, V.A. Kochumeev, A.B. Mirmanov, O.V. Stukach, K.A. Аkmalaev, A.C. Tolegenova

(Kazakh National Technical University named after K.I.Satpayev, Almaty, Kazakhstan) 

EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF CHARACTERISTICS OF THE X-BAND  PULSE 

GUNN DIODE GENERATOR 

Abstract. In the paper, the most important part of transfer microwave radio pulse module based on Gunn diode 

are  considered.  The  measurements  of  the  output  parameters  of  the  module  were  carried  out.  Dependences  of  the 

measured characteristics of pulse generator were investigated. Characteristics of transmitter are resulted. 

Index terms. Microwave pulse generator, Gunn diode characterization, stability of parameters. 

● Техникалыќ єылымдар 

 

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

 

89

 

Introduction.

 Nowadays development in the field of communication devices and systems, radio-wave 

imaging, short-range location and navigation for various purposes is intensively carried out. Generally the 

main  problem  is  to  improve  quality  characteristics.  The  most  important  parameters  are  the  range  and 

distortion level [1]. Output power improvement is needed when saving energy costs to increase the range of 

devices. Operation of instruments, devices and systems in pulse mode is used for low energy costs, which is 

connected  with  the  need  of  creating  of  new  electronic  components  and  studying  existing  electronic 

components. At present, devices based on a GaAs compound, operating in a pulse mode with the Gunn effect 

[2], are some of the most popular. 

Characteristics  of  the  transferring  module.  The  pulse-generating  module  consists  of  the  driving 

generator  and  the  waveguide  resonant  cavity  with  Gunn  diode  inside.  The  stage  of  modulating  signal 

formation  of  the  rectangular  form  is  intended  for  excitation  of  the  Gunn  diode  by  impulses  of  various 

duration and duty ratio.  

The block diagram of the generating module is shown in Fig. 1. 

 

   

Fig. 1. The block diagram of the generating stage 

 

The pulse signal of positive polarity with amplitude 2.5–5 V arrives to input of the generating module. 

Duration  and  repetition  frequency  of  the  start  signal  of  the  generating  module  define  parameters  of 

microwave pulse. The pulse signal of positive polarity with amplitude of 15–20 V arrives to microwave stage 

for start of the Gunn diode generating microwave pulse of 5–10 W. 

The working pulse voltage of Gunn diodes (3A750 series is used here) is individual and can be fixed 

in  the  range  of  27–30 V.  Therefore,  a  device  implemented  on  circuit  described  in  [3]  for  control  by 

amplitude of the run pulses is packaged between target of the amplifier and the plug of the Gunn diode. The 

important advantage of the control device is absence of recession of top of pulse in its output at inevitable 

presence  of  recession  on  output  of  amplifier  due  to  dividing  and  blocking  capacities  in  its  structure.  It 

stabilized the generation frequency of the Gunn diode during run pulse. 

Excitation of the microwave generator is carried out by powerful pulses of various amplitude near 20 

V and current of 25 A. The stabilized power supply is necessary for bias of the first stage of generator. Stage 

of  modulating  signal  formation  with  the  low-resistance  target  with  tenths  of Ohm  (Fig.  2)  is  available  for 

stable operation of the microwave generator.  

 

 

 

Fig. 2. The block diagram of the modulating signal formation stage 

 

The amplitude limiter provides stabilization of amplitude and duration of target pulses. The amplitude 

adjusting stage allows to stabilize amplitude of initial pulses. The voltage stabilizer provides a power supply 

of the limiter and the first stage of the activator. Input and final stage form the pulse amplifier loaded on the 

Gunn  diode.  The  waveguide  resonant  cavity  forms  the  microwave  stage.  The  paper  [4]  shows  the  basic 

circuit of the generator. 

● Технические науки 

 

     

                                               

№5 2014 Вестник КазНТУ  

          

90 

 

 

Fig. 3. The experimental setup 

 

This  experimental  setup  allows  to  measure  output  power,  the  resonant  frequency,  gain  and  output 

waveforms modulated and output microwave signals. 

The experimental setup consists of: 

- generator module based on Gunn diode; 

- oscilloscope Agilent DSO 1022A; 

- DC power supply AIP B5.120/0.75; 

- pulse generator Agilent 33250A; 

- directional coupler; 

- thermistor power meter M3-22A; 

- voltammeter M2018; 

- waveguide-to-coaxial adapter; 

Experimental results

. The degree of repeatability of the characteristics of module depending on the 

changing parameters, that affect the module, is estimated. The characteristics of the module include: output 

power, consumption current, frequency, related to the main lobe of the spectrum. The changing parameters 

include: the pulse amplitude and duration. Conducting the experiments, we consider the measurements of the 

variables  and  their  relationships,  which  are  essential  to  improve  the  characteristics  of  the  transferring 

module. The main problems are to increase the power output and the frequency range of the module [5], [6], 

to avoid loss of functionality of the module when fluctuating of some parameters of Gunn diode [7]. 

The measurements of the output parameters of the module were carried out at a constant duty ratio of 

S = 1000 of input pulse, the ambient temperature of t = 23

0 

C, the power supply voltage of U = 90 V. The 

current  consumption  of  the  generator  module,  the  output  power  and  frequency  of  the  central  lobe  of  the 

spectrum were measured, depending on the pulse amplitude of U = 20, 25, ... , 65 V and duration of T = 200, 

400, 500, 700, 1000 ns. It was noticed that the spectrum is defined at some pulse amplitude in the range U = 

30 ÷ 55 V, in other cases the spectrum is presented in the form of noise. When increasing of pulse duration, 

narrowing of the range of the frequencies is observed, and there is a transition region of the spectrum in the 

noise. 

 

Fig. 4. Dependence of output power as function of amplitude and duration of excitation pulse 

P

out

 = 

f (U

amp

, 

T) 

● Техникалыќ єылымдар 

 

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

 

91

The  dependences  between  the  measured  values  in  the  graphs  (Fig.  4–7)  are  considered.  The 

dependence of output power vs. the duration, amplitude of the pulse P

out

 = f (U

amp

, T) is shown in Fig. 4. 

Obviously, there is a parabolic dependence between output power and amplitude of excitation pulse. 

The  graph  has  a  group  of  points  corresponding  to  the  maximum  output  power  (P

out

  =  13.5–15.6  W)  that 

slightly vary in the range of U

amp

 = 40–45 V depending on the duration of excitation pulse. The dependence 

of output power vs the pulse duration and consumption current P

out

 = f (T, I) is shown in Fig. 5. In this case, 

the  power  function  has  a  maximum  depending  on  both  consumption  current  and  the  pulse  duration. 

Maximum  power  consumption  refers  to  current  of  I  =  22–25  A  for  all  considered  values  of  the  pulse 

duration. 

 

Fig. 5. Dependence of output power vs. current and duration of excitation pulse 

P

out

 = 

f (T, I) 

 

The next stage of experiments is to determine the dependence of the frequency of the central lobe of 

spectrum vs the duration and amplitude of the pulse f = f (U

amp

, T), that is shown in Fig. 6. 

 

 

 

Fig. 6. Dependence of the frequency of the central lobe of spectrum vs. the duration and amplitude  

of the pulse f = 

f (U

amp

, 

T) 

 

According to the graph the function of frequency has a minimum at a certain voltage approximately 

equals  U

amp

  =  45 V,  that  is  observed  with  small  deviations  for  the  entire  range  of  pulse  durations. 

Dependence of the frequency of the central lobe of spectrum vs. current and duration of excitation pulse P

out

 

= f (T, I) is shown in Fig. 7. 

● Технические науки 

 

     

                                               

№5 2014 Вестник КазНТУ  

          

92 

 

Fig. 7. Dependence of the frequency of the central lobe of spectrum vs. current and duration  

of excitation pulse P

out

 = 

f (T, I) 

 

The  frequency  of  the  central  lobe  of  spectrum  depends  essentially  on  the  current  and  duration  of 

excitation pulse. Minimum frequency refers to current in the range of I = 22–25 A for all considered values 

of the pulse duration. 

Characteristics of generator.

  Waveguide  resonator  is  designed  as  a  waveguide  of  23×10×50 mm. 

Oscillating diode is installed in waveguide on λ/4 or 3λ/4 from shorted edge distance, where λ is the required 

wavelength of the oscillation. The waveguide generator is shown in Fig. 8. 

 

 

 

Fig. 8. The waveguide generator 

 

Up to now, the following characteristics of the generator are reached:  

 amplitude of input pulse is 2.5–15 V; 

 working frequency band is 9.3–9.5 GHz;  

 target pulse power is not less than 15 W;  

 duration of start pulses is 0.05-1.5 usec; 

 duty ratio of microwave pulse is not less 450; 

 operating temperature range is ±50° С; 

 voltage of the power supply is 80 V;  

 maximum consumption current is 30 mA. 

 

Conclusion. 

The  powerful  receiving-transferring  module  on  the  Gunn  diode  is  developed. 

Investigations of increase of target power are carried out. It is established that the further increase in voltage 

of  lunch  does  not  lead  to  linear  increase  of  power.  Comparing  the  graphs  in  Fig.  4–7,  we  can  see  the 

similarity  in  coordinate  values  that  are  needed  for  either  a  maximum  of  the  power,  or  a  minimum  of  the 

frequency.  Thus,  we  can  conclude  that  the  extension  of  the  frequency  range  of  the  receiving-transferring 

module  is  connected  with  the  problem  of  increasing  its  power  output.  The  received  characteristics  of  the 

receiving-transferring  module  allow  to  recommend  one  to  apply  in  systems  of  a  near-zone  radar  and 

navigation. 

● Техникалыќ єылымдар

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

93

REFERENCES 

[1]  S.  Liu,  M.  Sato,  K.  Takahashi,  "Application  of  Borehole  Radar  for  Subsurface  Physical  Measurement". 

Journal of Geophysics and Engineering. No. 1, 2004, pp. 221–227.  

[2]  I.P. Storozhenko, Y.V. Arkusha, E.N. Zhivotova, “Gann diodes on basis of variband semiconductors”. In 

Microwave  and  Telecommunication  Technology  (CriMiCo),  2010  20th  International  Crimean  Conference,  2010,  pp. 

202-203. 

[3]  A.A.  Titov,  A.V.  Semenov,  V.P.  Pushkarev,  V.I.  Yurchenko,  “The  Control  Device  for  Amplitude  of 

Powerful Unipolar Pulses”. Patent of the Russian Federation N 2395897. Publ. 27.07.2010. B.I. N 21. 

[4]  A.A.  Titov,  V.P.  Pushkarev,  “Amplifier  of  Unipolar  Pulses  of  Near-Zone  Radar”.  Izvestiya  Tomskogo 

Polytechnicheskogo Universiteta, 2006, Vol. 309, No. 4, pp. 147-148. 

[5]  Chong Li, Lai Bun Lok, Ata Khalid, Iain G. Thayne, and David R. S. Cumming, “Investigation of Loading 

Effect  on  Power  Performance  for  Planar  Gunn  Diodes  Using  Load-Pull  Measurement  Technique”,  IEEE  Microwave 

and Wireless Components Letters, Vol. 21, No. 10, 2011, pp. 556-558. 

[6]  S.  D.  Votoropin,  “Autodyne  Sensors  of  the  EHF  Range  on  Gunn  Diodes”,  Proceedings  of  the  38th 

European Microwave Conference (EuMC '08), Amsterdam, The Netherlands, 2008, pp. 1330-1333. 

[7]  V.P.  Pushkarev,  A.A.  Titov,  V.I.  Yurchenko.  "Operating  Characteristic  of  the  Pulse  Generator  on  Gunn 

Diodes 3A762". TUSUR Reports, no. 2, vol. 2, December, 2010, pp. 138–141. 

A.S. Goponenko, V.A. Kochumeev, A.B. Mirmanov, O.V. Stukach, K.A. Аkmalaev, A.C. Tolegenova  

X-band pulse ганна диод генераторының сипаттамасын тəжірибе жүзінде зерттеу 

Түйіндеме.  Қазіргі  кезде  коммуникация  жүйесіндегі  радио-толқынды  аз  ара  қашықтықта  орналасқан 

томографияны  жасау  жəне  əр  түрлі  мақсаттағы  навигация  үдемелі  жүргізіліп  келеді.  Əдетте,  негізгі  мақсат 

оның сапалық сипаттамасын жақсарту болып табылады. Қондырғының диапазонын арттыруға кететін энергия 

қорының шығынын үнемдеу үшін оның қуаттылығын жақсарту қажет. Импульстегі жүйедегі аспаптарды жəне 

жабдықтарды  пайдаланғанда  аз  энергия  шығыны  кетеді,  бұл  жаңа  электронды  компоненттерді  жасаумен 

байланысты болады. 

Goponenko A.S., Kochumeev V.A., Mirmanov A.B., Stukach O.V., Аkmalaev K.A., Tolegenova A.C. 

Экспериментальные исследования характеристик диод генератора x-band pulse ганна 

Резюме.    В  настоящее  время  разработки  в  области  коммуникационных  систем  и  устройств,  радио-

волновой  томографии,  расположенной  малой  дальности  для  различных  целей,  интенсивно  проводится.  Как 

правило,  главной  проблемой  является  улучшение  качественных  характеристик.  Требуются  улучшение 

выходной  мощностью,  для  увеличения  диапазона  устройств  при  экономии  затрат  на  энергоресурсы. 

Эксплуатации  приборов,  устройств  и  систем  в  импульсном  режиме  используется  для  низких  энергетических 

затрат, что связано с необходимостью создания новых электронных компонентов. 

УДК  

681.3:

378.147 

Д.Г. Мухамбетов  

(Алматинская академия экономики и статистики, Алматы, Республика Казахстан  

e-mail:  dmukh@mail.ru) 

ВИРТУАЛЬНАЯ АУДИТОРИЯ КАК СРЕДА ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ  

В СПЕЦИАЛЬНОМ ОБРАЗОВАНИИ 

Аннотация.  Одним  из  наиболее  незащищенных  слоев  общества  являются  лица  с  ограниченными 

возможностями  здоровья  (ОВЗ).  Поэтому  создание  условий  для  предоставления  им    равного  доступа  к 

качественному  образованию    с  учетом  особенностей  их  психофизиологического  развития  –  одно  из 

приоритетных  направлений  государственной  политики  многих  развитых  стран.    В  настоящей  статье 

рассмотрены  возможности  использования  дистанционных  образовательных  технологий      для  обучения  лиц  с 

ОВЗ на основе модели виртуальной аудитории. Рассмотрены четыре вида  обеспечения виртуальной аудитории:   

аппаратное,  программное,  ресурсное  и  технологическое.      Аппаратное  обеспечение  кроме  компьютера,  

включает  веб-камеру с широкоугольным объективом и  специализированные устройства, учитывающие нужды 

и потребности лиц с ОВЗ.  Особое внимание уделено программному обеспечению,   которое включает  помимо 

системного  программного  обеспечения  прикладные  программы:  средство  организации  общения  в  реальном 

времени, систему  дистанционного обучения, программу для удалённого управления компьютером обучаемого. 

Показано,  что  использование      виртуальной  аудитории  позволяет    максимально  реализовать  преимущества  

информационных технологий при дистанционном обучении  лиц с ограниченными возможностями здоровья. 

жүктеу/скачать 15,98 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: