2011, том 16, № 1
CИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ ДОФРАКТАЛЬНЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК
Г. И. Кошевой
3-10
Работа посвящена разработке основ электромагнитной теории дофрактальных дифракционных решеток (ДФДР). Значительное внимание уделено системному анализу процесса построения двух классов самоподобных фракталов с переменной размерностью Хаусдорфа, которая является основой математического упорядочения ДФДР. Приведено несколько математических моделей процесса взаимодействия плоской Е-поляризованной электромагнитной волны с системой цилиндрических лент, образующих решетку. Детально рассмотрена асимптотическая модель слабо наполненных ДФДР, которая эффективна при исследовании их фрактальных свойств.
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ АЛГОРИТМА НА БАЗЕ МЕТОДА РОЯ ЧАСТИЦ ДЛЯ СИНТЕЗА АНТЕННЫХ РЕШЕТОК С СЕКТОРНОЙ ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ
А. Ю. Галан, А. В. Борискин
11-18
Разработан эффективный численный алгоритм глобальной оптимизации на базе метода роя частиц. Описана схема построения алгоритма и факторы, определяющие эффективность его применения для решения многопараметрических задач, типичных для электромагнитного синтеза. В качестве примера решена задача синтеза линейной антенной решетки с секторной диаграммой направленности. Определены оптимальные параметры алгоритма (тип граничных условий и весовые коэффициенты) для решения рассмотренной задачи.
ЭФФЕКТИВНЫЙ СВЧ-ОТКЛИК СЭНДВИЧ-ПОДОБНОГО МАГНИТНОГО КОМПОЗИТА
О. Н. Рыбин, А. И. Питафи, С. П. Вялкина
19-23
Изучено длинноволновое приближение для эффективного электромагнитного отклика двухмерной метаматериальной сэндвич-структуры, представленной как бесконечный двухкомпонентный плоский композит с цилиндрическими металлическими включениями, заключенный между Одинаковыми бесконечными двухкомпонентными композитами со сферическими металлическими включениями. Выражения для отклика получены путем обобщения выражений для электромагнитного отклика бесконечной цепочки бесконечно длинных металлических цилиндров, периодически вставленных в плоскую магнитодиэлектрическую матрицу. Обобще-ние сделано с помощью теории S- и T-матриц. Рассмотрен случай ферритоподобных металлических включений, намагниченных до насыщения. Проведена оценка точности полученных аналитических выражений путем сравнения результатов аналитического моделирования с результатами численного эксперимента.
ДЕФАЗИРОВКА СОБСТВЕННЫХ МОД КВАЗИОПТИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА СО СЛУЧАЙНО-НЕОДНОРОДНОЙ БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
Е. М. Ганапольский, Ю. В. Тарасов, Л. Д. Шостенко
24-32
Впервые рассчитан спектр квазиоптического цилиндрического резонатора со случайно-неоднородной боковой поверхностью. Для решения этой задачи разработан новый метод разделения переменных в волновом уравнении, основанный на операторных процедурах. Влияние случайных неоднородностей на спектр резонатора описывается с помощью одного универсального градиентного параметра Ξ, учитывающего степень «остроты» неоднородностей поверхности. Показано, что смещение и уширение спектральных линий за счет дефазировки, связанной с рассеянием резонаторных мод на неоднородностях, пропорционально диссипативному уширению. Выполнен численный эксперимент, который показал, что без учета диссипативных потерь спектр случайно-шероховатого цилиндрического резонатора является регулярным, независимо от уровня неоднородности его границ, но обладает существенно разными статистическими свойствами при малых и больших значениях параметра Ξ.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДВУХЧАСТОТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ДОЖДЯ
А. М. Линкова
33-38
Приведены результаты исследования двухчастотного метода измерения интенсивности дождей с использованием трехпараметрического гамма-распределения капель по размерам. Для устранения неоднозначности измерения параметров распределения с помощью двухчастотного радиолокационного зондирования предложено использовать данные контактных измерений зависимости параметров гамма-распределения от интенсивности дождя. Приведены результаты численного моделирования в рамках теории рассеяния Ми, которые позволяют оценить применимость предложенного метода для полидисперсной среды и сформулировать рекомендации по выбору диапазонов частот двухчастотного радара.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА СПЕКТРАЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МИКРО- И НАНОРАССТОЯНИЙ
К. А. Лукин, Ю. П. Мачехин, М. Б. Данаилов, Д. Н. Татьянко
39-45
Представлены результаты исследований оптической интерферометрии на основе низкокогерентных источников излучения вне зоны когерентности. Показано, что когда разность плеч интерферометра Майкельсона превышает длину когерентности излучения светодиода, явление спектральной интерференции обеспечивает абсолютные измерения микро- и нанорасстояний в соответствии со временем задержки и относительной фазой между опорным и зондирующим сигналами.
ДЕКОМПОЗИЦИЯ ЛАЗЕРНО-ИНДУЦИРОВАННЫХ ЭМИССИОННЫХ СПЕКТРОВ
М. И. Дзюбенко, Д. Ф. Кулишенко, А. А. Приемко, С. Н. Колпаков
46-49
Предложен метод разделения эмиссионных спектров на отдельные линии с помощью оптимизации модели полного спектра. Построены модели спектров на трех различных контурах спектральных линий, проведено сравнение результатов.
ПРИМЕНЕНИЕ HCN-ЛАЗЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОДНОМЕРНЫХ ПРОВОЛОЧНЫХ РЕШЕТОК
С. А. Андренко, Ю. Е. Каменев
50-53
Предложен новый способ определения фазового сдвига электромагнитной волны, прошедшей сквозь одномерную проволочную решетку при нормальном падении на нее. Для реализации предложенного способа использовался HCN-лазер, широко применяемый в качестве источника излучения в терагерцевом диапазоне длин волн. Выходное зеркало такого лазера было выполнено в виде измеряемой решетки и сплошного зеркала с отверстием. Методологически способ основан на определении разностной длины лазерного резонатора при поочередной генерации лазерного излучения на двух поляризациях: параллельной проволокам решетки и перпендикулярной.
ИМПЕДАНСНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИОДА С ТУННЕЛЬНЫМИ И РЕЗОНАНСНО-ТУННЕЛЬНЫМИ ГРАНИЦАМИ
Э. Д. Прохоров, О. В. Боцула, О. А. Клименко
54-57
Рассматриваются импедансные характеристики диодов, в которых при определенных напряжениях возникает отрицательная дифференциальная проводимость (ОДП) вследствие туннелирования или резонансного туннелирования электронов через боковые грани диода, которая может быть использована для генерации, усиления, умножения. Определяются зависимости активной и реактивной составляющих импеданса диода с туннельными и резонансно-туннельными границами для реальных параметров диодов. Показано, что предельная частота ОДП диода находится в терагерцевом диапазоне и зависит от его параметров.
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИОДОВ ГАННА НА ОСНОВЕ GaN, AlN И InN
И. П. Стороженко, Ю. В. Аркуша
58-63
Представлен анализ транспортных свойств, идеализированного режима c ограничением накопления объемного заряда и резонансно-пролетного режима в n+-n-n+- и n+-n+-n–-n-n+-диодах Ганна на основе GaN, AlN и InN. Показаны перспективность, особенности и проблемы использования полупроводниковых нитридов в диодах Ганна.
О РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТЕ ДИОДОВ ГАННА НА ОСНОВЕ ВАРИЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ AlGaAs, GaPAs И GaSbAs
И. П. Стороженко, Е. Н. Животова
64-69
Изучено исчезновение дрейфующего домена в приборах на основе варизонных полупроводников. Показано, что длина области дрейфа домена и частота генерируемых колебаний тока в n+-n-n+-приборах на основе варизонных полупроводников зависит от приложенного к прибору напряжения. Найдены условия существования этого эффекта. Показано, что применение варизонных полупроводников позволяет увеличить ширину рабочего диапазона частот диодов Ганна. Проведен обзор варизонных полупроводников А3В5 с подобным эффектом.
ПАРАМЕТРЫ ВТОРИЧНО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ОДНОРОДНЫХ ВЧ-СВЧ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ РЕЗОНАТОРНЫХ СТРУКТУР
Л. Д. Лобзов
70-76
Показано, что энергии электронов, эмитируемых с параллельных электродов диодного промежутка автоколебательной системы ВЧ-СВЧ единичной резонаторной ячейки, определяются не только амплитудой и фазой возбуждаемого в данный момент полупериода напряжения, но и динамической добротностью ячейки Q. При Q >> 1, в начальной части полупериода, когда мгновенные значения амплитуд напряжений малы, конечные энергии ускоренных первичных электронов, падающих на противоположный электрод и передающих приобретенную энергию его внутренним электронам, также малы. При этом вторично-электронные (ВЭ) эмиссионные свойства облучаемого электрода характеризуются коэффициентом ВЭ-эмиссии d, как максимальные с d > 1. В последующей части полупериода значения указанных амплитуд напряжений и, соответственно, энергии ускоренных первичных электронов, передаваемые внутренним электронам этого электрода, больше начальных. Его ВЭ эмиссионные свойства характеризуются коэффициентом d, как обычные с d < 1. Падение добротности контура до Q ~ 10…1 приводит к сужению интервала фаз и диапазона малых энергий первичных электронов в начальной части полупериода напряжения. При этом энергии, передаваемые внутренним электронам противоположного электрода в течение всего полупериода времени, характеризуют его ВЭ эмиссионные свойства как обычные с коэффициентом ВЭ-эмиссии d < 1.
ЗАГРАЖДАЮЩИЙ ФИЛЬТР ПОБОЧНЫХ ГИБРИДНЫХ МОД ПОЛОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВОЛНОВОДА СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН
А. И. Горошко, В. К. Киселев
77-80
Проведен анализ и экспериментальное исследование макета заграждающего фильтра гибридных мод НЕ12 и НЕ–11+31 в круглом полом диэлектрическом волноводе. Фильтр образован отрезком волновода, ограниченным двумя плоскими одномерными проволочными решетками. Фильтр позволяет обеспечить подавление побочных мод до 15¼20 дБ при затухании рабочей моды НЕ11 до 3 дБ на частоте 300 ГГц в волноводе диаметром 20 мм.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ПРИРОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ХАРЬКОВСКОГО РЕГИОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ИХ КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕЛОМЛЕНИЯ
А. Я. Кириченко, Г. В. Голубничая
81-84
С использованием метода колеблющейся струны в мм диапазоне длин волн исследованы коэффициенты преломления и их температурные зависимости серии образцов питьевых вод из разных источников. Установлено, что температурную зависимость коэффициентов преломления в исследованном диапазоне температур можно с достаточной точностью аппроксимировать прямой. Показано, что с помощью определения коэффициента прямолинейной регрессии температурной зависимости коэффициента преломления можно установить принадлежность образца питьевой воды к тому или другому источнику.
ОПТИЧЕСКАЯ ПЕРЕСТРОЙКА СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КВАНТОВО-КАСКАДНЫХ СТРУКТУР ДЛЯ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
C. И. Петров, М. В. Клименко, А. В. Шулика
85-90
Предложен новый метод перестройки спектральных характеристик усиления квантово-каскадных структур. Перестройка осуществляется с использованием оптической накачки в непрерывном режиме и основана на эффекте заполнения фазового пространства. Согласно результатам математического моделирования оптических свойств квантово-каскадных структур, предложенный метод позволяет реализовать перестройку спектральной характеристики усиления в пределах до 1,1 мэВ без значительного изменения величины коэффициента усиления в максимуме. Полученные результаты представляют интерес для спектроскопического обнаружения взрывчатых веществ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЖИДКОСТЕЙ КОАКСИАЛЬНЫМИ ЗОНДАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОДЛОЖЕК ИЗ МЕТАМАТЕРИАЛА
В. К. Иванов, А. О. Силин, А. М. Стадник
91-98
Предложена модификация метода определения комплексной диэлектрической проницаемости жидких сред коаксиальными зондами, основанная на использовании подложек из метаматериала с известными характеристиками. Показано, что при определенных соотношениях электрических параметров и толщин слоя зондируемой среды и подложки возникают резонансные уменьшения отражений от конца зонда, нагруженного на такую двухслойную структуру. Это позволяет определять комплексную диэлектрическую проницаемость исследуемой среды в широком диапазоне ее изменения, основываясь только на амплитудных измерениях коэффициента отражения зонда в ограниченном диапазоне частот в сочетании с подбором оптимальной толщины зондируемого слоя.