2003, том 8, № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ОТКРЫТЫХ РЕЗОНАНСНЫХ СИСТЕМ
Булгаков Б.М., Натаров М.П.
175-179
На основе простой модели полусферического открытого резонатора рассмотрен процесс его возбуждения локальными источниками. Исследовано влияние смещения источника по отношению от оси резонатора и влияние величины нагруженной добротности на эффективность возбуждения резонатора. Показано, что синхронное возбуждение резонатора несколькими локальными источниками увеличивает эффективность возбуждения. При наличии нескольких локальных источников внутри открытого резонатора синхронный режим энергетически более выгоден. Это способствует взаимной синхронизации в системе автогенераторов, расположенных в общем резонаторе.
РАСШИРЕНИЕ МЕТОДА «ЗАКОРОЧЕННЫХ ПОРТОВ» ДЛЯ ПОИСКА S-МАТРИЦ С ПОМОЩЬЮ «РЕДУЦИРОВАННЫХ» ЧИСЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ
Кириленко А.А., Кулик Д.Ю., Сенкевич С.Л., Ткаченко В.И.
180-186
Рассмотрены дополнительные детали и возможности расширения сферы приложения метода, обеспечивающего расчет S-матрицы многопортового волноводного соединения по рассчитанным или измеренным S-матрицам того же объекта с несколькими закороченными портами. Предложены пути «восстановления» многомодовых S-матриц, уточнения неопределенности в знаках коэффициентов прохождения, алгоритмы выбора моделей, минимизирующих погрешность расчетов и др. Анализируемый подход особенно перспективен для решения задач анализa и оптимизации сложных многопортовых соединений обобщенным методом частичных областей, ориентированным на внутренние краевые задачи с произвольными координатными границами.
ОБЪЕМНЫЙ ПОЛУСФЕРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ В МАЛОМ ОБЪЕМЕ СИЛЬНО ПОГЛОЩАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
Еременко З.Е., Ганапольский Е.М.
187-196
Предложен новый метод измерения диэлектрической проницаемости на СВЧ в малом объеме сильно поглощающей жидкости. Метод основан на использовании объемного полусферического резонатора, в котором имеется малая сферическая полость, заполняемая измеряемой жидкостью. Получено и проанализировано характеристическое уравнение для колебаний электромагнитного поля в этом резонаторе. На этой основе найдены оптимальные размеры измерительной ячейки и рабочая мода колебаний. Показано, что в таком резонаторе, полость которого заполнена жидкостью с большими значениями действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости, возникает эффект выталкивания электромагнитного поля из полости. Метод реализован экспериментально в трех сантиметровом диапазоне. Обнаружен теоретически предсказанный эффект выталкивания поля. Найден алгоритм определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкости по измеренным значениям добротности и смещения частоты резонатора.
ИСКЛЮЧЕНИЕ СИНГУЛЯРНОСТИ В ЗАДАЧАХ РАССЕЯНИЯ НА ТРЕХМЕРНЫХ МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ С ВЫДЕЛЕННЫМ НАПРАВЛЕНИЕМ
Ячин В.В.
197-200
Рассматриваются интегро-дифференциальные уравнения в области источника. Интегрируемый объем разбивается на две части. Одно из слагаемых связано с функцией Грина в области вне источника, другое – полностью определяется геометрией объема, выбранного для исключения сингулярности функции Грина. Данная величина определяется математически и допускает и физическую интерпретацию: ее можно рассматривать как тензор деполяризации. Явное выражение тензора деполяризации можно получить для ряда физически бесконечно малых объемов простейшей формы, которые обычно используются для построения разностных схем при численном решении задач рассеяния. В статье вычислен тензор деполяризации, связанный с элементарной ячейкой в форме параллелепипеда. Предложенная в статье простая процедура позволяет улучшить сходимость и точность метода объемных интегро-дифференциальных уравнений.
СВОЙСТВА ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ РЕШЕТКИ ИЗ ЗАКОРОЧЕННЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ВОЛНОВОДОВ В АВТОКОЛЛИМАЦИОННОМ РЕЖИМЕ
Грибовский А.В.
201-205
Показана возможность реализации эффекта полного незеркального отражения при дифракции плоских ТЕ - и ТМ - волн на модели отражательной двумерно-периодической решетки из закороченных прямоугольных волноводов. Рассчитаны модули амплитуд пространственных гармоник в зависимости от длины закороченных волноводов в автоколлимационном режиме. Полученные результаты могут быть использованы, например, при конструировании открытых резонаторов, одно из зеркал которых представляет собой двумерно-периодическую решетку из закороченных волноводов.
ФИГУРНЫЕ ЧИСЛА (АРИФМЕТИЧЕСКАЯ ПРОГРЕССИЯ) И РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ РЕШЕТКАХ РЕЗОНАНСНЫХ МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СФЕР
А.И. Козарь
206-212
Рассмотрено решение задачи о рассеянии электромагнитных волн на специальных сложных пространственных решетках резонансных сфер, пространственное распределение которых подчинено фигурным числам. Получены выражения для рассеянных полей.
СЕЛЕКТИВНЫЕ СВОЙСТВА СОСТАВЛЯЮЩИХ ПЕРВОГО И ВТОРОГО ПОРЯДКОВ БРЭГГОВСКОЙ ДИФРАКЦИИ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СВЕТА С ПОПЕРЕЧНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВОЛНОЙ В ОДНООСНЫХ КРИСТАЛЛАХ
Черкашина Е.Л.
213-217
Представлены аналитические выражения, позволяющие произвести сравнительный анализ селективных свойств составляющих первого и второго порядков брэгговской дифракции света на поперечной ультразвуковой волне в одноосном кристалле. Проиллюстрированы различия в свойствах пространственных составляющих и определены параметры акустооптического взаимодействия, исходя из необходимых значений селективности и дифракционной эффективности пространственных компонент. Показано, что селективность вторых порядков дифракции в большей степени зависит от поляризации световой волны, чем селективность составляющих первых порядков.
ВОЛНОВОДНЫЙ ИЗЛОМ, СОГЛАСОВАННЫЙ СТУПЕНЧАТЫМ СРЕЗОМ
Кулишенко С.Ф., Кириленко А.А., Сенкевич С.Л.
218-220
Решены двумерные задачи рассеяния электромагнитных волн на E- и H-плоскостных волноводных изломах с согласующим элементом в виде ступенчатого среза. При анализе был использован модифицированный метод частичных областей (МЧО). Эффективный алгоритм позволил путем численной оптимизации найти минимальное число, размеры и положение ступенек, при которых обеспечивается наименьший уровень коэффициента отражения в требуемом частотном диапазоне.
ВЛИЯНИЕ АНИЗОТРОПИИ МОРСКОГО ВОЛНЕНИЯ НА УГЛОВЫЕ ЗАВИСИМОСТИ РАДИОТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ОКЕАНА
Комяк В.А., Шило С.А.
221-228
Обсуждаются экспериментальные результаты измерений азимутальной анизотропии собственного радиотеплового излучения взволнованной морской поверхности. Предлагается статистически обоснованная модель морской поверхности в виде набора двухскатных призм, ориентированных ортогонально направлению приводного ветра. Отмечается согласованность результатов с другими моделями и адекватность зависимостей для ветровых добавок к радиояркостной температуре излучения, рассчитанных в рамках этой модели и полученных экспериментально. Интерпретируются особенности ветрового волнения, ответственные за характер угловых зависимостей азимутальной анизотропии радиотепловых контрастов.
ОБ УРАВНЕНИИ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ РЕФРАКЦИИ ТИПА СВЕРТКИ
Алексеев Г.А., Белоброва М.В.
229-231
Проведен анализ возможностей численного решения обратной задачи рефракции (задачи восстановления профиля показателя преломления атмосферы Земли по приземным измерениям угла рефракции сигнала радиоисточника, расположенного на ИСЗ) при сведении ее к интегральному уравнению Фредгольма 1-го рода типа свертки. Показано, что методическая погрешность решения уравнения методом интегральных преобразований Фурье, обусловленная доопределением угломестной зависимости угла рефракции вне интервала измерений различными способами (в частности, нулевыми значениями) в реальных ситуациях превышает ошибки, связанные с регуляризацией и неточным измерением угла рефракции.
ТОЧНОСТЬ И ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЛЕНОК ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАЗИОПТИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ
Баранник А.А., Буняев С.А., Черпак Н.Т.
232-236
Проведен анализ наиболее вероятной погрешности измерения поверхностного сопротивления Rs высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) при использовании квазиоптических диэлектрических резонаторов (КДР) в зависимости от основных характеристик резонатора и свойств диэлектрика. Показано, что, применяя КДР, изготовленный из монокристалла лейкосапфира, достигаются рекордно низкие значения погрешности измерения Rs и наиболее высокая чувствительность измерения Rs при низких температурах. Численные оценки приведены для восьмимиллиметрового диапазона длин волн, в частности, вычислена минимальная измеряемая величина Rsmin< 1 мкОм при температуре Т < 4,2 К, основанная на свойствах лейкосапфира и характеристиках современных анализаторов микроволновых устройств.
ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВОМ ШАРЕ
Литвиненко В.С., Прокопенко Ю.В., Филиппов Ю.Ф.
237-240
Впервые исследованы спектральные характеристики полупроводникового шара. Показано, что в нем, кроме объемных высокочастотных колебаний, возникает поверхностное колебание. Внутри шара амплитуда последнего экспоненциально спадает вдоль радиуса от поверхности резонатора. При больших значениях полярного индекса поверхностное колебание переходит в плазмон, существующий на плоской границе полупроводника.
СПЕКТР НЕЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПОЛЯРИТОНОВ В ПОЛУМАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ ВО ВНЕШНЕМ ПОСТОЯНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Белецкий Н.Н., Борисенко С.А.
241-246
Исследовано влияние внешнего постоянного магнитного поля на спектр нелинейных поверхностных поляритонов в полумагнитных полупроводниках, находящихся в фазе антиферромагнитного упорядочения. Показано, что во внешнем постоянном магнитном поле нелинейные поверхностные поляритоны обладают свойством невзаимности распространения. Определено влияние плазменной частоты электронов на дисперсионные свойства нелинейных поверхностных поляритонов, характеризующихся монотонным и немонотонным спаданиями электромагнитного поля от границы полумагнитных полупроводников.
ГЕНЕРАТОРЫ ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ОТКРЫТЫМИ РЕЗОНАТОРАМИ, ЧАСТИЧНО РАСПОЛОЖЕННЫМИ ВНЕ ВАКУУМА
Скрынник Б.К., Корнеенков В.К., Сенкевич Е.Б.
247-253
Исследованы пакетированные генераторы дифракционного излучения (ГДИ) с двумя видами открытых резонаторов (ОР): линейным (двухзеркальным) и кольцевым (трехзеркальным), которые частично расположены вне вакуумного пространства. Показано, что при возбуждении основного типа колебания (ТЕМ00q) в ГДИ с двухзеркальным полусимметричным ОР электронный поток взаимодействует с полем стоячей волны, фронт которой параллельный поверхности плоского зеркала, а дифракционное излучение (ДИ) направлено вдоль оси ОР. В ГДИ с кольцевым ОР электронный поток взаимодействует с полем бегущей волны, которая распространяется по замкнутой траектории вдоль осей трехзеркального ОР, т. е. под зеркальными углами к поверхности зеркал в том или ином направлении. В зависимости от скорости электронов ДИ будет направлено под одним из зеркальных углов вдоль осей ОР. При возбуждении высшего типа колебания (например ТЕМ01q) в ГДИ с полусимметричным ОР имеем наклонное падение волн на плоскость решетки, т.е. существуют при этом две “синхронные” гармоники и в зависимости от скорости электронов направление ДИ будет под тем или иным “зеркальным” углом к оси этого резонатора.
О ВЫБОРЕ ТИПА СТАРТОВОГО КАТОДА ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО МАГНЕТРОНА С ХОЛОДНЫМ ВТОРИЧНО-ЭМИССИОННЫМ КАТОДОМ
Суворов А.Н., Науменко В.Д., Мянд В.А
254-258
Излагаются результаты исследования долговечности различных металлопористых катодов с целью выбора типа стартового катода для магнетрона трехмиллиметрового диапазона, работающего на вторичной эмиссии с основного платинового катода. Были исследованы катоды со стандартной пропиткой, с добавками окиси кремния и окиси скандия к стандартной пропитке, а также катоды с нанесенной на эмитирующую поверхность пленкой осмия. Результаты испытаний показали, что все четыре типа катодов по запасу активного вещества способны обеспечить требуемую долговечность 5000 ч. Тем не менее, по долговечности и воспроизводимости свойств заметно выделялись катоды с пленкой осмия, которые и были выбраны для использования в качестве стартовых для долговечных магнетронов. Проведенные испытания таких магнетронов подтвердили правильность этого выбора, так как наработка на каждый из трех приборов превысила 5 тыс. часов. Это значительно превосходит результаты, достигнутые ранее в этом диапазоне.
МЕТОД КОНФОРМНЫХ ОТОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИСТЕМАХ.ЧАСТЬ 2. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ
Мильчо М.В.
259-268
Вторая часть из цикла работ в трех частях. Получено вспомогательное точное электродинамическое решение для разомкнутой гребенки, представляющее собой результат падения на поверхность гребенки совокупности волн как из свободного пространства, так и изнутри щелевых волноводов. Электрическое поле этого решения с большой точностью выражено через квазистатическое решение, полученное в первой части. Рассмотрены так называемые “высшие” вспомогательные решения, которые получаются при одинаковых потенциалах на пластинах разомкнутой гребенки. Решения для конкретных замедляющих систем, могут быть получены в виде линейной комбинации всех этих вспомогательных решений.
ИССЛЕДОВАНИЕ ГДИ С ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ КОЛЛЕКТОРОМ-РЕКУПЕРАТОРОМ
Корнеенков В.К., Лопатин И.В., Мирошниченко В.С., Тищенко А.С.
269-274
Рассмотрены особенности применения метода рекуперации энергии “отработавших” электронов для повышения технического КПД генератора дифракционного излучения (ГДИ). Проведен траекторный анализ движения электронного пучка в ГДИ с одноступенчатым коллектором-рекуператором и определено предельно допустимое снижение потенциала коллектора не нарушающее стабильность работы ГДИ. В экспериментальном макете ГДИ с одноступенчатым коллектором-рекуператором при уровне выходной мощности P = 100 Вт получено повышение общего КПД с 11,5 до 25%.
О РЕЖИМАХ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ МАГНЕТРОННОГО ТИПА
Алексеев Г.А.
275-278
Проведен анализ режима возбуждения лучевого резонансного генератора М-типа с однородным распределением амплитуды синхронной поверхностной гармоники ВЧ поля вдоль пространства взаимодействия в зависимости от величины магнитного поперечного статического поля при учете изменения кинетической и потенциальной энергии электронов. Показано, что увеличение поперечного статического магнитного поля от «слабого» до «бесконечного» приводит к изменению режима возбуждения колебаний от мягкого – к жесткому.
О РАБОТЕ ДИОДА ГАННА С ДВУМЯ INP0,7AS0,3–IN0,4GA0,6AS АКТИВНЫМИ ОБЛАСТЯМИ
Аркуша Ю.В., Прохоров Э.Д., Стороженко И.П.
279-286
С помощью двухтемпературной модели междолинного переноса электронов в полупроводнике исследована работа диода Ганна с последовательно соединенными InP0,7As0,3 и In0,4Ga0,6As активными областями. Получены энергетические и частотные характеристики диодов с различным типом металлического контакта на катоде (высота барьера 0,04 эВ). Определено, что выходные характеристики диода с двумя активными областями и с запорным металлическим катодом являются результатом сложного взаимодействия физических процессов, происходящих одновременно в двух областях. Самый большой поток выходной мощности составляет ~40 кВт/см2 на частоте ~42 ГГц при эффективности генерации ~20%. Диод с антизапорным металлическим контактом работает, как диод с гетерокатодом, т. е. в генерации колебаний тока участвует только In0,4Ga0,6As область.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИОДОВ ГАННА НА ОСНОВЕ ВАРИЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Стороженко И.П.
287-294
Разработана двухтемпературная модель междолинного переноса электронов в варизонном полупроводнике. С помощью этой модели проведено исследование диодов Ганна на основе варизонного Inx(z)Ga1-x(z)As Состав полупроводника x(z) линейно зависит от координаты в активной области диода. Показано, что работу диода с варизонной активной областью определяет зависимость от координаты частоты релаксации электронов по концентрации в Г-долине Inx(z)Ga1-x(z)As. Если указанная частота, убывающая функция координаты (в Inx(z)Ga1-x(z)As это происходит, если x(z) возрастает) в диоде распространяются дипольные домены, если неубывающая, то заряженные слои. Максимальное значение потока выходной мощности ~6,5 кВт/см2 получено в GaAs-In0,4Ga0,6As - диоде на частоте ~37 ГГц с эффективностью ~12%.
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОМЕХ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА СИГНАЛЫ РАДАРА ЧАСТИЧНЫХ ОТРАЖЕНИЙ
Панасенко С.В., Черногор Л.Ф.
295-303
Исследованы основные статистические характеристики (распределения огибающих, авто- и кросс-корреляционные функции квадратов огибающих) радиопомех, присутствующих в канале распространения. Описаны основные виды помех, ориентировочные значения их мощности и относительный вклад в условиях проведения измерений на среднечастотном радаре частичных отражений. Показано, что распределение огибающих подчиняется закону Пуассона, что обусловлено преимущественно системными помехами от небольшого (не более 20) числа радиостанций, работающих, как правило, в импульсных режимах. Вычисленный из экспериментальных данных интервал автокорреляции интенсивностей помех определяется частотой опроса сигнала на выходе антенн, что говорит о широкополосности помехи. Отсутствие заметной пространственной и межполяризационной корреляций указывает на то, что антенны обычно принимают помеховые сигналы с различных направлений боковыми лепестками диаграмм направленностей.
МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ СТОХАСТИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ
Кривенко С.А.
304-309
Описан метод идентификации, который может быть реализован с помощью микропроцессоров. Новый метод позволяет повысить достоверность идентификации и не требует длительного обучения для каждого нового стохастического источника.