2005, том 10, № 1

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ ВДОЛЬ ГРАНИЦЫ ДВУХ СЛОИСТО-ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР

Булгаков А. А., Ольховский Е. А.

7-12

Рассмотрены электродинамические свойства нового типа поверхностных волн, распространяющихся вдоль границы двух различных слоисто-периодических структур. Получены аналитические формулы для дисперсии этих волн и приведены расчеты дисперсионных кривых поверхностных волн. Установлено, что имеется два типа волн: поверхностные волны, дисперсионная кривая которых асимптотически стремится к гибридным плазменным частотам, и поверхностные волны между „диэлектрическими зонами”, когда w » w_гибр. Исследована фазовая скорость в зависимости от частоты столкновений в полупроводнике. Показано, что увеличение минимальной скорости волны обусловлено возрастанием доли энергии в слое с большой диссипацией.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ ОТКРЫТОГО ВОЛНОВОДА, ПОЛУЧЕННЫХ В РАМКАХ ТОЧНОЙ И АПЕРТУРНОЙ МОДЕЛЕЙ

Перов А. О., Ткаченко В. И., Кириленко А. А. 

13-19

Рассмотрены задачи расчета характеристик антенн с круглой апертурой излучения. Реализованы точные модели рупорных и волноводных излучателей, базирующиеся на ключевом решении методом Винера-Хопфа, которые и использованы для верификации приближения Кирхгофа.

ВЛИЯНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЗЕРКАЛА НА ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ШЕПЧУЩЕЙ ГАЛЕРЕИ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА

Кириченко А. Я., Когут А. Е., Блудов Ю. В., Голубничая Г. В., Кутузов В. В., Максимчук И. Г., Солодовник В. А. 

20-24

Изучен частотный спектр резонансных колебаний Н-типа диэлектрического полусферического резонатора с металлическим зеркалом в экваториальной плоскости и в его отсутствии. Установлено, что в отличие от Е-типа колебания Н-типа могут быть возбуждены и в отсутствии металлического зеркала, что ранее считалось невозможным, и при этом наблюдалось разрежение спектра и увеличение добротности резонансных колебаний. Кроме того, установлены границы областей локализации полей шепчущей  галереи и распределение их интенсивности вдоль поверхности диэлектрического резонатора.

ВОЛНОВОДНЫЕ ФИЛЬТРЫ НА ЕМКОСТНЫХ ДИАФРАГМАХ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ПОЛЮСАМИ ЗАТУХАНИЯ

Мосьпан Л. П., Сенкевич С. Л., Ткаченко В. И. 

25-39

Предложена новая конструкция полосовых фильтров с непосредственными связями, обеспечивающих внесение дополнительных полюсов запирания. Полюса запирания вносятся прорезанием в емкостных диафрагмах фильтра дополнительных щелей, параллельных широким стенкам волновода. Такой способ внесения дополнительных полюсов не приводит к увеличению размеров фильтра. Модификация диафрагм фильтра приводит к незначительному изменению их К-инверторов, последние легко подстраиваются до требуемого значения. Размеры дополнительных щелей, прорезанных в диафрагмах, определяют положение и добротность дополнительных полюсов затухания, последние при этом могут быть расположены как в паразитной полосе пропускания, так и в переходной области основной полосы. Приведены численные примеры для полосно-пропускающих фильтров в волноводах сечением 23´10 мм² и 19,05´9,53 мм², показывающие увеличение частотной избирательности и расширение полосы запирания, достигаемое без ухудшения потерь в полосе пропускания Приведен также пример синтеза фильтра нижних частот с низким уровнем потерь в полосе пропускания.

СТРОГАЯ ДВУМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ЭФФЕКТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН В ОБЪЕМНЫЕ

Кириленко А. А., Стешенко С. А. 

30-38

Построена строгая математическая модель рассеяния собственных электрических волн планарного диэлектрического волновода на конечном числе прямоугольных канавок, вырезанных на поверхности идеально проводящего экрана. Такие структуры широко используются в антеннах дифракционного излучения, использующих эффект преобразования поверхностных волн в объемные. Отдельно рассмотрены случаи конечного и нулевого зазоров между волноводом и экраном. Изучено влияние степени связи на дифракционные характеристики антенны.

РАСЧЕТ МАТРИЦЫ РАССЕЯНИЯ ПЛОСКОГО СОЕДИНЕНИЯ ПОЛЫХ РЕГУЛЯРНЫХ ВОЛНОВОДОВ ПРОИЗВОЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

Дон Н. Г. 

39-44

Описана схема решения задачи о плоско-поперечном соединении полых регулярных волноводов произвольного поперечного сечения c идеально проводящими стенками. Для вычисления коэффициентов связи между модами волноводов использовано контурное интегрирование. Метод протестирован на примере соосного соединения двух круглых волноводов. Описанный подход является ключевым этапом решения более общей задачи анализа сложных волноводных устройств.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИФРАКЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ НА РЕЗИСТИВНОМ ДИСКЕ

Балабан М. В.

45-50

Рассматривается задача дифракции электромагнитной волны на бесконечно тонком резистивном диске. Строится строгая математическая модель задачи – система связанных парных интегральных уравнений. Полученная система сводится к двум “каноническим” парным интегральным уравнениям, которые эквивалентны интегральным уравнениям Фредгольма второго рода.

АКСИАЛЬНО-СИММЕТРИЧНЫЕ СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТИПА В ОТКРЫТОМ РЕЗОНАТОРЕ СО СФЕРИЧЕСКИМИ ЗЕРКАЛАМИ

Свищев Ю. В. 

51-61

Построена строгая математическая модель, описывающая аксиально-симметричные собственные колебания электрического типа открытых резонаторов (ОР) со сферическими зеркалами. В предположении существования спектра комплексных собственных частот ОР доказано, что он дискретный, конечнократный с единственной точкой сгущения на бесконечности. Проведен теоретический анализ спектральных характеристик ОР в ситуации, когда длина волны соизмерима с размерами резонатора. Установлены границы применимости известных асимптотических моделей ОР.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФЛУКТУАЦИЙ СИГНАЛА СВЧ ДИАПАЗОНА ВО ВРЕМЯ СОЛНЕЧНЫХ ПРОТОННЫХ СОБЫТИЙ

Гончаренко Ю. В., Гутник В. Г., Кивва Ф. В. 

62-69

Рассмотрены результаты эксперимента по приему СВЧ сигнала геостационарного спутника, видимого из точки приема под углом места 4,5°. Показано, что характерной особенностью принимаемого сигнала является значительное увеличение флуктуаций во время мощного солнечного протонного события. На основе известных моделей проведена оценка влияния ионосферных и тропосферных эффектов, связанных с солнечными вспышками, на параметры канала связи. Показано, что, действуя независимо, рассмотренные механизмы солнечно-земных связей не могут обеспечить изменений интенсивности сигнала, зарегистрированных в эксперименте.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ СТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕЛОМЛЕНИЯ ТРОПОСФЕРЫ ПО КОРРЕЛЯЦИОННЫМ ФУНКЦИЯМ ПОЛЯ

Алексеев Г. А., Белоброва М. В. 

70-76

Проведен анализ метода численного решения обратной задачи радиопросвечивания турбулентной, стохастически неоднородной тропосферы сферической радиоволной, основанного на переходе к уравнению с самосопряженным оператором и последующем использовании метода регуляризации Бакушинского. Показано, что при оптимальных параметрах регуляризующего алгоритма метод позволяет восстанавливать высотный профиль структурной характеристики коэффициента преломления тропосферы по поперечным пространственным корреляционным функциям амплитудных флуктуаций с достаточно высокой точностью в широком диапазоне состояний турбулентной, стохастически неоднородной тропосферы.

УЛУЧШЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИНТЕЗИРОВАННЫХ ДИАГРАММ НАПРАВЛЕННОСТИ МЕТОДОМ КОМПАРИРОВАНИЯ

Гламаздин В. В., Лукин К. А., Скресанов В. Н.

77-84

Рассмотрен новый метод сжатия по азимуту при обработке сигналов цифровых радиолокаторов синтезированной апертуры. Метод основан на логической процедуре сравнения уровней двух синтезированных диаграмм направленности, рассчитываемых из одного и того же массива данных траекторного сигнала путем взвешивания с помощью соответствующих антенных окон. В зависимости от результата сравнения формируется компарированная диаграмма направленности. Показано, что применение компарированной диаграммы направленности увеличивает разрешающую способность, снижает уровень боковых лепестков и расширяет динамический диапазон обнаружения целей по сравнению с обработкой сигналов с помощью антенных окон оптимальных по дольф-чебышевскому критерию.

АНАЛИЗ ВАРИАЦИЙ ПАРАМЕТРОВ ШУМАНОВСКОГО РЕЗОНАНСА, СВЯЗАННЫХ С СОЛНЕЧНЫМИ ПРОТОННЫМИ СОБЫТИЯМИ

Швец А. В., Николаенко А. П., Беляев Г. Г., Щекотов А. Ю. 

85-97

Проведен детальный анализ спектров естественного электромагнитного поля в диапазоне частот шумановского резонанса во время наиболее мощных солнечных протонных событий (СПС), произошедших за период 2000-2003 гг. Понижение пиковых частот, связанных с СПС подтверждено результатами измерений в двух глобально разнесенных пунктах (Карелия и Камчатка). Обнаружено существенное различие в величине эффектов по различным компонентам поля. В рамках теории распространения СНЧ радиоволн проинтерпретированы наблюдавшиеся эффекты аномальных отклонений пиковых частот резонансов, причины которых, в основном, связаны с возникновением полярных неоднородностей в нижней ионосфере.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАНАРНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДИСКОВЫХ АНТЕНН

Андренко А. С., Иванченко И. В., Попенко Н. А., Хруслов М. М. 

98-101

Проведены экспериментальные исследования планарных диэлектрических дисковых антенн с различными диэлектрическими подложками и излучающими элементами. Параметры антенных прототипов выбраны из условия возбуждения в рассматриваемой электродинамической структуре ТМ₀₁ моды в соответствии с теоретическими расчетами [1]. Установлено, что использование подложек с различными значениями диэлектрической проницаемости приводит к изменению формы диаграммы направленности и интенсивности поля в ее лепестках. Показано увеличение излучаемой в свободное пространство мощности и расширение полосы частот антенн данного класса при использовании диэлектрических дисков с более высокой диэлектрической проницаемостью (e_d = 90).

СПИНОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ТОКОВ В ПОЛУМАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ НАНОСТРУКТУРАХ

Белецкий Н. Н., Борисенко С. А. 

102-108

Исследована спиновая фильтрация электронного тока в наноструктурах на основе полумагнитных полупроводников типа ZnMnSe. Показано, что толщины слоев наноструктуры и концентрация Mn в слоях могут быть выбраны таким образом, что спиновая поляризация электронного тока может достигать очень больших значений в сравнительно малых внешних постоянных магнитных полях. Найдено, что степень и знак спиновой поляризации электронного тока можно изменять с помощью напряжения смещения на полумагнитной наноструктуре. Обнаружено, что изменение знака спиновой поляризации электронного тока связано с резонансным туннелированием электронов со спином вверх через двухбаръерный энергетический потенциал, сформированный в наноструктуре за счет выбора состава полумагнитных слоев.

МЕТОД РАСЧЕТА ЛАВИННЫХ P-N ПЕРЕХОДОВ В РЕЖИМЕ АВТОГЕНЕРАЦИИ

Лукин К. А., Максимов П. П. 

109-115

Предложен метод конечных разностей для расчета лавинных  переходов в режиме автогенерации. Показано, что найденное этим методом решение системы нелинейных уравнений диффузионно-дрейфовой модели  переходов удовлетворяет граничным условиям на подвижных границах обедненной области и условиям непрерывности на границе раздела  и  областей. Приведены результаты расчета плотности зарядов, электрического поля и электрического потенциала лавинных GaAs  переходов.

РЕЗОНАНСНОЕ РАССЕИВАНИЕ МАЛОЙ ЧАСТИЦЫ ОТ ПОЛНОСТЬЮ ОТРАЖАЮЩЕЙ ПЕРИОДИЧЕСКИ ШЕРОХОВАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Басс Ф. Г., Михайлова Д. В., Просенцов В., Ресник Л. 

116-122

Используя методы локальных возмущений и интегрального уравнения, исследуется рассеяние волн на малой частице произвольной формы. Частица расположена над совершенно отражающей периодической шероховатой поверхностью. Рассчитано полное поле, распространяющееся в полупространстве над этой поверхностью. Для случая, когда частица находится на большом расстоянии от поверхности, получены резонансные частоты рассеянных полей.

АНАЛИЗ ЗОННОЙ СТРУКТУРЫ 1D И 2D ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ МЕТОДОМ CВЯЗАННЫХ ВОЛН

Фитьо В. М., Бобицкий Я. В., Лаба Г. П. 

123-131

В классическом методе расчета зонной структуры фотонного кристалла электромагнитное поле волны, которая распространяется в кристалле, разлагают по плоским волнам. Задача поиска разрешенных частот для волнового вектора в первой зоне Бриллюена сводится к поиску собственных значений и собственных векторов соответствующей матрицы размерностью, которая обеспечивает необходимую точность нахождения разрешенных частот. Благодаря медленной сходимости разложения по плоским волнам, необходимо решать матричное уравнение большей размерности, что требует значительного времени расчета. Предлагаемый метод нахождения разрешенных частот основывается на методе связанных волн (МСВ) при соответствующей постановке краевых периодических условий. Особенно этот метод прост для 1D фотонных кристаллов, который заключается в решении задачи на собственные значения типа ТХ = r RX, и проверки, равен ли единице модуль собственного значения r. Размерность квадратной матрицы Т равна 2 ´ 2. Задача такого типа на собственные значения возникает вследствие использования так называемого Т-алгоритма, который для 1D фотонного кристалла устойчивый. Для 2D фотонных кристаллов решение также сводится к задаче на собственные значения типа ТХ = r RX, которая возникает вследствие использования устойчивого численного S-алгоритма. Размерность матриц Т и R равна 2N ´ 2N, где N – число используемых связанных волн. Частота будет разрешена, если собственное значение за модулем равно единице. В предлагаемом методе с точки зрения точности расчетов размерность матричного уравнения 2N ´ 2N эквивалентна размерности N ² ´ N ² классического метода. Разработан устойчивый S-алгоритм расчета. Проведены расчеты зонной структуры 1D и 2D фотонных кристаллов самого простого строения. Получены зависимости точности расчета от числа связанных волн, причем N изменялось от 1 до 29.

РЕЖИМ ИНЖЕКЦИИ АНТИЗАПОРНОГО КОНТАКТА МЕТАЛЛ M ПОЛУПРОВОДНИК N-ТИПА

Шеховцов Н. А. 

132-138

Рассмотрены процессы в области пространственного заряда (ОПЗ) антизапорного m-n контакта, которые ограничивают ток инжекции, а также процессы, которые препятствуют уменьшению прямым напряжением контактной разности потенциалов U_k до нуля. Рассмотрены процессы нарастания тока через m-n контакт после уменьшения U_k до минимума.

О ВЛИЯНИИ ИОНОВ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА В ПРИБОРАХ О-ТИПА С ДЛИТЕЛЬНЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ

Алексеев Г. А. 

139-142

Решена задача о влиянии ионов остаточного газа на распределение статического потенциала в поперечном сечении плоскопараллельного канала, содержащего ленточный электронный пучок. Изучены особенности формирования естественной ионной ловушки в зависимости от параметра компенсации электронного заряда, температуры ионного газа, коэффициента заполнения канала электронным потоком и коэффициента асимметрии его расположения. Результаты могут быть использованы при конструировании приборов О-типа с длительным взаимодействием.

НЕЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОНОВ В СИСТЕМАХ ОРБИТРОННОГО ТИПА

Кириченко Ю. В. 

143-149

Проведен нелинейный анализ обмена энергией вращающихся нерелятивистских электронов с основной вращающейся волной коаксиального резонатора со скрещенными радиальным электростатическим и аксиальным магнитным полями. Предложен способ увеличения КПД систем орбитронного типа, основанный на фазовой селекции электронов, благодаря которой “отработавшие” электроны с неблагоприятной для генерации фазой выводятся из пространства взаимодействия. Получено соотношение для параметров электрона, волны и резонатора, позволяющих осуществить оптимальный режим фазовой селекции. Если вводить электроны с торца резонатора, то КПД такой системы более чем в два раза превысит КПД систем орбитронного типа. Показано, что включение аксиального магнитного поля дополнительно к радиальному электростатическому позволяет почти в два раза увеличить КПД.

СУБМИЛЛИМЕТРОВЫЙ ЛАЗЕР С ПЛАВНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРЕДЕЛАХ КОНТУРА УСИЛЕНИЯ

Радионов В. П. 

150-153

Описан лазер субмиллиметрового диапазона, настраиваемый на заданную частоту в пределах диапазона перестройки, определяемого шириной спектральной линии активного вещества. Измерения и настройка проводятся с помощью микрометрического механизма перемещения зеркала, снабженного дополнительной подвижной шкалой с рассчетными значениями частоты.

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВЧ И КВЧ ДИАПАЗОНОВ НА СЕМЕНА РАСТЕНИЙ И МИКРООРГАНИЗМЫ

Коваленко О. И., Кивва Ф. В., Калиниченко С. В., Сукач Л. А. 

154-163

В течение 2000-2003 гг. проведены теоретические и экспериментальные исследования особенностей воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) сверхвысокочастотного (СВЧ) и крайне высокочастотного (КВЧ) диапазонов на семена ячменя, подсолнечника, редиса и культуры коринебактерий: C.d. gravis tox+, C.d. gravis слабо tox+, C.d. mitis tox+, C.d. belfanti tox+, C. ulcerans tox+. При облучении объекты проходили подготовку и обработку в соответствии с ГОСТами и рекомендованными методиками [1-3]. В СВЧ диапазоне облучение проводилось на частоте f₀ = 2450 ± 50 МГц при средней мощности P_ср = 100 – 1000 Вт (импульсная мощность Р_и = 1 кВт, скважность n = T / Τ_и = 1 -10). В КВЧ диапазоне использовались генераторы Г4-141 и Г4-142, работающие в дискретных полосах частот f = 37,5 – 78,33 ГГц при средней мощности Р_ср = 1-5 мВт. Показаны отличия биологических процессов при нагреве в СВЧ поле и в термостате, а также возможность модификации показателей биологической активности семян растений и культур бактерий ЭМИ малой интенсивности в КВЧ диапазоне в дискретных полосах. Особого внимания заслуживает репарация энергии прорастания семян, предварительно угнетенной тепловым воздействием.

ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ ПРОНИКНОВЕНИЯ ПОЛЯ В ЖИДКОСТЬ С БОЛЬШИМИ ПОТЕРЯМИ НА СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСКОВОГО КВАЗИОПТИЧЕСКОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА

Лавринович А. А. 

164-168

Приводятся результаты экспериментальных исследований влияния жидкостей с большими потерями на характеристики дискового квазиоптического диэлектрического резонатора с волнами  типа “шепчущей галереи”. Впервые обнаружено, что в ацетоне, как и воде, наблюдается эффект отрицательного частотного сдвига при изменении диаметра капилляра d. Точка изменения знака смещения частоты для ацетона наблюдается при больших значениях d, чем у воды, что вызвано  глубиной проникновения поля в жидкость. Определены максимальные значения диаметра капилляра, которые можно использовать при исследовании жидкостей с большими потерями.

КВАЗИОПТИЧЕСКИЙ ФАЗОВЫЙ СДВИГАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ТЕРАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА С ФАЗОВЫМИ СЕКЦИЯМИ ИЗ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КВАРЦА

Безбородов В. И., Киселев В. К., Яновский М. С. 

169-172

Рассмотрен фазовый сдвигатель частоты (ФСЧ) для квазиоптической линии передачи с фазовыми секциями из кристаллического кварца и поляризаторами, выполненными на основе частопериодных проволочных решеток. ФСЧ предназначен для работы в терагерцовом диапазоне на частоте f₀ = 0,89 ТГц. Рассмотрено влияние отклонения дифференциального фазового сдвига в секциях на спектр выходного сигнала, а также влияние рассогласования секций на спектр отраженного сигнала. В полосе частот ± 5% f₀ уровни побочных составляющих спектра выходного сигнала ФСЧ составляют не более -40 дБ, а уровни сдвинутой и зеркальной спектральных компонент отраженного сигнала - не более -70 дБ относительно уровня полезного сигнала сдвинутой частоты.