2005, том 10, специальный выпуск

МНОГОРЕЗОНАТОРНЫЕ МАГНЕТРОНЫ С ХОЛОДНЫМ ВТОРИЧНО-ЭМИССИОННЫМ КАТОДОМ: ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ

Грицаенко С. В., Еремка В. Д., Копоть М. А., Кулагин О. П., Науменко В. Д., Суворов А. Н.

499-529

Представлен обзор результатов исследований импульсных магнетронов с холодным вторично-эмиссионным катодом, работающих в миллиметровом диапазоне волн, магнетронов с боковым катодом и коаксиальных магнетронов сантиметрового диапазона волн, выполненных в Институте радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины (ИРЭ НАНУ) в 1955-2005 гг. и в Радиоастрономическом институте НАН Украины (РИ НАНУ) в 1985-2005 гг. Рассмотрены особенности конструкций магнетронов, режимы их работы, энергетические характеристики. Приведены параметры ряда конструкций магнетронов. Кратко описаны результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также применения магнетронов с холодным катодом. Показано, что применение холодных вторичноэмиссионных катодов позволяет существенно увеличить срок службы, как магнетронов сантиметрового диапазона, так и магнетронов миллиметрового диапазона, улучшить их энергетические характеристики и расширить функциональные возможности. Показано, что в интервале частот 35 – 150 ГГц магнетронные генераторы, работающие на высших пространственных гармониках не -вида колебаний, имеют параметры, которые соответствуют требованиям практики.

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКЕ РЕЗОНАНСНОГО ГЕНЕРАТОРА О-ТИПА С ДЛИТЕЛЬНЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ

Корниенко Ю. В.

530-549

В статье дан обзор результатов исследований, проведенных в последние годы в ИРЭ в области нелинейной динамики простейшего генератора О-типа с длительным взаимодействием. Проанализированы разные возможные подходы к описанию такого генератора, рассмотрен характер движения электронов в пучке и различные возможные способы его описания, исследованы условия мягкого и жесткого возбуждения колебаний в таком генераторе. Показано, что такой генератор в одномодовом режиме может иметь много устойчивых состояний генерации. Показано, что традиционное описание движения электронов с помощью ряда по малой безразмерной амплитуде волны пригодно для точного определения значений угла пролета, при которых начинаются зоны жесткого возбуждения, но не пригодно для оптимизации прибора по КПД.

РАЗВИТИЕ ДИФРАКЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ (ДОСТИЖЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ)

Цвык А. И.

550-569

Приводятся научные результаты дифракционной электроники, полученные при исследовании дифракционного излучения (ДИ), генерации и усиления электромагнитных волн электронным потоком в открытых электродинамических структурах с дифракционной решеткой. Анализируются  тонкая структура ДИ (излучения Смита-Парселла) и физические процессы преобразования энергии электронного потока в генераторах дифракционного излучения (ГДИ), включая отражательный ГДИ, импульсный ГДИ, малогабаритные ГДИ, ГДИ с дифракционной решеткой типа цепочки связанных резонаторов и в других предложенных и исследованных устройствах. Проводится сравнительный анализ достижений в дифракционной электронике в Украине, России, США и в других странах.

ТЕОРИЯ, ТЕХНИКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗРЫВОМАГНИТНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ РАДИОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА

Аджиев А. Х., Сошенко В. А., Сытник О. В.

570-580

Выполнен аналитический обзор конструкций радиочастотных взрывомагнитных генераторов (РЧ ВМГ) и исследованы особенности их работы в различных режимах. Определены условия возникновения и срыва колебаний. Исследованы частотные свойства генераторов различных конструкций. Предложены способы согласования РЧ ВМГ с нагрузкой и методы преобразования спектра сигнала по частотному діапазону.

МИКРОВОЛНОВЫЙ ЭЛЕКТРОДНЫЙ РАЗРЯД ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ ГАЗА

Кириченко А. Я., Мартынюк С. П., Моторненко А. П., Скуратовский И. Г.

581-585

Исследованы энергетические характеристики и геометрические параметры микроволнового электродного разряда в форме факела, инициируемого на конце штыревой антенны в потоке аргона. Произведено сравнение этих зависимостей с аналогичными данными, полученными на известном коаксиальном плазмотроне малой мощности.

ГИПЕРЗВУКОВЫЕ ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ СВЧ СИГНАЛОВ

Ганапольский Е. М.

586-600

Гиперзвуковые линии задержки (ГЛЗ) сигналов СВЧ были впервые предложены в ИРЭ НАН Украины в 1961 г. За прошедшее время созданы физические основы ГЛЗ и сформировано новое научно-техническое направление в разработке запоминающих устройств, предназначенных для обработки радиолокационных СВЧ сигналов. В статье дан обзор основных результатов выполненных в ИРЭ НАН Украины работ в этом направлении. Рассмотрены принципы, на которых основано преобразования электромагнитных волн в гиперзвуковые волны. Описаны метод возбуждения гиперзвука поверхностной замедленной электромагнитной волной и метод "точечного" преобразования с использование пьезоэлектрических пленок из ZnO. Рассмотрены основные механизмы поглощения гиперзвука в кристаллических звукопроводах при комнатной и криогенной температурах. Описан открытый и изученный в ИРЭ НАН Украины эффект обращаемого рассеяния продольного гиперзвука в диэлектрических кристаллах при низких температурах. Описаны конструкции широкополосных ГЛЗ с неохлаждаемым звукопроводом и ГЛЗ, в которых используется эффект обращаемого рассеяния гиперзвука.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА КИРАЛЬНЫХ ВОЛНОВОДОВ

Комарь Г. И., Поединчук А. Е.

600-617

Проанализированы физические особенности поведения мод в волноводе, заполненном киральной средой. Построены математическая и физическая модели их распространения, предложена классификация мод. Показано, что для мод кироволновода характерна та же корневая особенность в дисперсии, что и для некирального волновода; однако для всех мод кироволновода свойственна модовая трансфигурация, что определяет сложный характер поведения итоговых дисперсионных кривых. Для мод кироволноводов характерны: связи между поляризациями, связи между типами волн, перехлесты дисперсионных кривых, пространственные биения и последовательные изменения собственной функции при перемещении рабочей точки вдоль дисперсионной кривой (модовая трансфигурация). Кироволновод осуществляет поляризационную селекцию распространяющихся в нем волн, так что при больших значениях постоянной распространения в кироволноводе могут существовать только право-поляризованные волны; причина этого - модовая трансфигурация.

ЗАГОРИЗОНТНАЯ РАДИОЛОКАЦИЯ В ДЕКАМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ РАДИОВОЛН

Хоменко С. И. 

618-632

Представлены результаты работ по разработке и созданию загоризонтной радиолокационной станции (ЗГ РЛС) поверхностной волны декаметрового диапазона, выполненные в ИРЭ НАН Украины. Начаты работы по созданию ЗГ РЛС под руководством С. Я. Брауде в 1949-1951 гг. и продолжены И. С. Тургеневым в отделе радиолокации и радионавигации. Показано, что надводные объекты могут обнаруживаться на дальностях 200 - 250 км. Такой РЛС решается ряд задач в интересах различных министерств и ведомств Украины.

ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РАЗВИТИЯ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНОЙ ВИДЕОИМПУЛЬСНОЙ ГЕОРАДИОЛОКАЦИИ

Масалов С. А., Почанин Г. П. 

633-640

Проанализирован ряд проблем, существующих в современной сверхширокополосной (СШП) видеоимпульсной георадиолокации. Рассмотрены возможные пути дальнейшего развития радиолокационной техники. Предложены подходы к решению задачи повышения качества первичной радиолокационной информации.

ИСТОРИЯ ОБНАРУЖЕНИЯ РАСЩЕПЛЕНИЯ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ РЕЗОНАТОРА ЗЕМЛЯ – ИОНОСФЕРА

Николаенко А. П.

641-652

Описана история обнаружения расщепления собственных частот резонатора Земля–ионосфера. Снятие вырождения собственных частот глобального резонатора возникает из-за анизотропии ионосферная плазмы, находящейся в магнитном поле Земли. Расщепление не обнаруживается в спектрах мощности естественного радиосигнала, поскольку различия собственных частот меньше, чем ширина резонансных пиков. Эффект можно обнаружить используя различия пространственного распределение поля, включая его поляризацию поля: центральным частотам мультиплетов отвечают стоячие волны, а боковым собственным частотам – волны, бегущие с запада на восток и с востока на запад. Пространственное распределение вертикального электрического поля исследовалось в конце 1960-х – начале 1970-х гг. Была выполнена синхронная и когерентная регистрации в разнесенных пунктах приема. Результаты наблюдений интерпретировались как обнаружение расщепления собственных частот. Позднее обнаружилось, что данные допускают и иное объяснение. Расщепление собственных частот проявляется также и в том, что скрещенные горизонтальные магнитные компоненты поля сдвинуты по фазе, и появляется эллиптическая поляризация. Измерения 1980-х годов обнаружили эллиптическую поляризацию, но ее зависимость от частоты отличалась от ожидаемой из элементарных соображений. Соответствующие расчеты были выполнены и опубликованы недавно, проведено их сравнение со специальным современным экспериментом. Так было доказано, что расщепление собственных частот полости Земля – ионосфера действительно обнаруживается экспериментально. На частотах глобального резонанса преобладают боковые частоты мультиплетов, и в большей части промежутка Земля – ионосфера наблюдаются волны, бегущие с запада на восток. Использование опытных данных позволило получить оценку параметра гиротропии для плазмы нижней ионосферы, равного приблизительно единице.

СТАТИСТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ФИЛЬТРАЦИИ И ИНФОРМАТИВНОСТЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Корниенко Ю. В.

652-676

Излагается байесовский статистический подход к фильтрации сигналов, сформировавшийся еще во времена Лапласа и Гаусса и развитый в последующие века, и его применение к фильтрации изображений. Рассматривается информативность эксперимента, приводящего к получению изображений. В качестве естественной аддитивной количественной меры информативности используется информационный оператор Фишера. Приводятся примеры конкретных результатов применения этого подхода к решению практических задач: разработанные в ИРЭ НАН Украины фотоклинометрический метод определения рельефа поверхности и интерферометрический метод формирования изображения объекта при его наблюдении сквозь турбулентную атмосферу. Дается краткий обзор других результатов в области обработки изображений, полученных в ИРЭ НАН Украины с 1970 г.

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БИОПОЛИМЕРОВ

Малеев В. Я., Шестопалова А. В. 

677-699

Представлен обзор основных результатов в области молекулярной биофизики, полученных в отделе биофизики Института радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины. Главным направлением исследований отдела в этой области является изучение физических принципов построения и особенностей важнейших макромолекул биологического происхождения – белков и нуклеиновых кислот, прежде всего, ДНК. Эти исследования включают: проблему связи структуры макромолекул с их спектральными свойствами; проблему стабильности биополимеров в водном окружении и связанную с ней проблему гидратации биополимеров при различных внешних условиях, в том числе при взаимодействии биообъектов с электромагнитными излучениями миллиметрового и сантиметрового диапазонов длин волн; проблему выяснения молекулярных механизмов влияния ионизирующей радиации на биосистемы; проблему взаимодействия ДНК с низкомолекулярными биологически активными веществами.