2016, т. 7(21), № 4

 

 

 

О «ДРЕВЕСНОЙ» ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СНЧ-АНТЕННЕ

Е. А. Величко, А. П. Николаенко

3-10

Разработка новых антенн для приема радиосигналов была и остается актуальной задачей. В работе с помощью моделирования оценивается работоспособность вертикальной электрической антенны необычной конструкции, предназначенной для  приема сигналов сверхнизкочастотного (СНЧ) диапазона. Антенна должна регистрировать вертикальную компоненту электрического поля радиоволны, распространяющейся в сферической полости «Земля–ионосфера» на частотах глобального электромагнитного (шумановского) резонанса в интервале 4…40 Гц. Она состоит из пары электродов, закрепленных на стволе дерева на разной высоте. Древесная антенна должна быть эффективным датчиком СНЧ-поля, особенно в условиях ясной погоды. Обсуждаются требования к антенному усилителю, работающему с древесной антенной.

 

 

КЛЮЧЕВОЙ АЛГОРИТМ МЕТОДА ЧАСТИЧНЫХ ОБЛАСТЕЙ В АНАЛИЗЕ РЕЗОНАНСНЫХ ШТЫРЕЙ, ТРОЙНИКОВЫХ, ТУРНИКЕТНЫХ И НЕКОТОРЫХ ДРУГИХ МНОГОПЛЕЧИХ СОЕДИНЕНИЙ

А. А. Кириленко, Д. Ю. Кулик, С. А. Стешенко

11-19

При проектировании волноводных узлов актуальной задачей является развитие метода частичных областей для расчета неоднородностей, заданных в различных системах координат. В данной работе представлен метод расчета ряда многоплечих соединений с помощью метода сшивания полей в радиальном и прямоугольном волноводах. Предложена модификация метода для соединений с несколькими закороченными плечами. Также были исследована точность и сходимость метода.

 

 

ЧИСЛЕННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДИФРАКЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА КРУГОВЫХ РАДИАЛЬНО НЕОДНОРОДНЫХ МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦИЛИНДРАХ

А. В. Бровенко, П. Н. Мележик, С. Б. Панин, А. Е. Поединчук

20-29

Предложен численно-аналитический метод определения дифракционных характеристик плоской линейно-поляризованной электромагнитной волны, падающей на круговой неоднородный изотропный магнитодиэлектрический цилиндр, материальные параметры которого зависят от радиальной координаты. Метод основан на построении специальных решений задачи Коши для уравнения Риккати и дает возможность в рамках единого подхода исследовать процессы дифракции волн как в радиально-слоистых, так и в непрерывных магнитодиэлектрических цилиндрических неоднородностях. Эффективность предложенного метода продемонстрирована на ряде примеров численного решения задач дифракции на круговых неоднородных изотропных диэлектрических цилиндрах.

 

 

СРАВНЕНИЕ ДОЛГОВРЕМЕННЫХ АНТАРКТИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ ШУМАНОВСКОГО РЕЗОНАНСА С РЕЗУЛЬТАТАМИ РАСЧЕТОВ НА ОСНОВЕ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ ОТD-МОДЕЛИ

Е. И. Яцевич, А. П. Николаенко, А. В. Швец, А. В. Колосков, О. В. Буданов

30-39

Организация непрерывных наблюдений шумановского резонанса (ШР) открывает широкие возможности постоянного мониторинга нижней ионосферы и мировых гроз. Методы мониторинга грозовой активности с использованием ШР детально разработаны только для точечных источников. Однако существующие модели слишком упрощенно описывают источники излучения. В связи с этим большое значение приобретает разработка полуэмпирических моделей источников, в которых распределение интенсивности задается на основе данных спутниковых наблюдений мировых гроз. В работе проводится сравнение долгосрочных экспериментальных данных ШР, накопленных на украинской антарктической станции «Академик Вернадский», с результатами расчетов ШР в двухкомпонентной ОТD-модели, которое показало, что модель, несмотря на подробное задание распределения грозовых источников по данным оптических наблюдений из космоса, согласуется с экспериментом лишь частично. На суточном временном масштабе двухкомпонентная OTD-модель достаточно хорошо отображает положение основного максимума мировых гроз и их интенсивность, однако положение индивидуальных источников описывается недостаточно точно для адекватного представления суточных вариаций пиковых частот. Модель описывает годовые и межгодовые вариации пиковой частоты магнитной компоненты H_y. Показано, что межгодовые вариации пиковых частот можно объяснить изменением высоты ионосферы и дрейфом источников от года к году, а долговременный дрейф пиковой частоты связан с модификацией ионосферы в течение солнечного цикла.

 

 

ФОКУСИРОВКА ИЗЛУЧЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДИПОЛЯ ЛИНЗОЙ ПЕНДРИ

А. М. Стадник, А. О. Силин

40-48

Концепция плоской линзы впервые была рассмотрена в работе В. Г. Веселаго, посвященной распространению электромагнитных волн в средах с одновременно отрицательными диэлектрической и магнитной проницаемостями (согласно современной терминологии – в левосторонних метаматериалах). Позднее Дж. Б. Пендри выдвинул идею так называемой «суперлинзы», разрешающая способность которой могла бы превышать дифракционный предел. Ввиду перспективности для практических приложений это вызвало дискуссию, посвященную возможности как антипараллельности фазовой и групповой скоростей, так и самой реализации сверхразрешения для источника излучения в виде монополя. Однако использованные при этом приближения лучевой теории уменьшили общность полученных результатов, пренебрежение потерями радикально исказило их, а ошибки в теоретическом анализе привели к неправильной физической трактовке. В данной работе получено строгое решение задачи о фокусировке излучения элементарного электрического диполя, ориентированного вертикально относительно плоского слоя конечной толщины из левостороннего метаматериала с поглощением. Численно промоделировано пространственное распределение электромагнитного поля в слое, а также прошедшее и отраженное от него поле при различных высотах диполя, толщинах слоя и потерях в каждой среде. Анализ рассчитанной пространственной структуры электромагнитного поля подтвердил фокусирующие способности границ раздела обычной и левосторонней сред, а также плоской линзы.

 

 

КОМПЛЕКС ДЛЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ СНЧ–ОНЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

А. В. Швец, А. П. Кривонос, В. К. Иванов

49-55

При исследованиях нижней ионосферы методом радиопросвечивания волновода «Земля–ионосфера» низкочастотными радиоволнами возникает задача измерений как узкополосных сигналов, излучаемых навигационными и связными радиостанциями, так и широкополосных сигналов – излучений разрядов молний. Создание универсального приемного комплекса для синхронных измерений естественных и искусственных сигналов представляет интерес для увеличения информативности получаемых данных. В работе рассмотрены вопросы расчета конструктивных параметров датчиков магнитного и электрического полей для обеспечения широкой полосы пропускания, требуемого динамического диапазона и согласования с входными цепями антенных усилителей по шумовым параметрам. Представлены алгоритмы расчета конструктивных параметров датчиков поля и описание программно-аппаратного комплекса для измерений импульсных и узкополосных электромагнитных полей в диапазонах СНЧ и ОНЧ. Программная часть комплекса, реализованная на персональном компьютере, позволяет оценивать абсолютный уровень, спектральный состав, а также поляризационные характеристики регистрируемых импульсных, узкополосных полей в реальном времени и накапливать полученные данные в круглосуточном режиме.

 

 

РАЗРАБОТКА ДОЖДЕМЕРА ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ И БЫСТРОДЕЙСТВИЯ С ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ ВРЕМЕННОГО ХОДА ИНТЕНСИВНОСТИ ДОЖДЯ

Ю. В. Левадный, Ю. И. Малышенко, Т. Е. Чистова

56-59

Сильные дожди значительно ослабляют радиосигналы, передаваемые современными скоростными миллиметровыми линиями передачи. Поэтому эти помехи в виде быстрых и глубоких изменений их интенсивности требуют дополнительного изучения. Для этого не подходят дождемеры промышленного производства из-за их инерционности и недостаточной точности измерений. В связи с этим в работе предложена и изготовлена модификация дождемера челночного типа с двухкамерной кюветой. В результате несколько улучшилась точность и существенно (более чем в десять раз) увеличилось быстродействие – вплоть до единиц секунд – вследствие значительного уменьшения размеров и веса кюветы и придания ей формы, препятствующей прилипанию капель воды к ее поверхности. Повышению точности также способствовало включение в состав дождемера недорого контроллера, позволившего более качественно выводить данные о временном ходе интенсивности дождя на встроенный дисплей и на  интерфейс к компьютеру для регистрации.

 

 

ПОСТРОЕНИЕ РАДИОМЕТРОВ МИЛЛИМЕТРОВОГО И САНТИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНОВ НА ОСНОВЕ КОНВЕРТОРОВ СПУТНИКОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

И. М. Мыценко, Д. Д. Халамейда

60-67

Рассмотрены особенности построения радиометров миллиметрового и сантиметрового диапазонов на основе конверторов спутникового телевидения. Представлены рабочие характеристики макета радиометра сантиметрового диапазона на основе конвертора спутникового телевидения. Предложен метод его калибровки. Результаты экспериментальных исследований сопоставлены с известными данными. Рассмотрена возможность применения конвертора спутникового телевидения в качестве высокочастотного тракта промежуточной частоты радиометров миллиметрового диапазона, а также двухдиапазонного – миллиметрового и сантиметрового диапазонов. Сделаны выводы о целесообразности применения конверторов спутникового телевидения для построения радиометров и других приемных устройств.

 

 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОТОКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ТРУБЧАТОГО ПУЧКА С СОБСТВЕННЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРА

Ю. О. Аверков, Ю. В. Прокопенко, В. М. Яковенко

68-76

В последнее время большое внимание уделяется вопросам генерирования электромагнитных колебаний на основе взаимодействия потоков заряженных частиц со структурами, содержащими диэлектрические и плазмоподобные среды. Это связано с достаточно высокой эффективностью преобразования кинетической энергии пучка в электромагнитное излучение. Имеющиеся на сегодняшний день теоретические результаты позволяют лишь качественно описывать эксперименты, поэтому представляется важным дать детальное описание подобных эффектов, максимально приближенное к условиям реального эксперимента. В настоящей работе выполнено подробное теоретическое исследование эффекта неустойчивости нерелятивистского бесконечно тонкого трубчатого электронного пучка, движущегося в вакууме над диэлектрическим цилиндром. Показано, что в зависимости от величины зазора (прицельного расстояния) между пучком и диэлектриком в системе реализуется либо черенковский механизм неустойчивости, либо механизм, обусловленный аномальным эффектом Доплера.

 

 

ТЕРАГЕРЦЕВЫЕ TM-ВОЛНЫ, ЛОКАЛИЗОВАННЫЕ НА ДЕФЕКТЕ ИЗ СЛОИСТОГО СВЕРХПРОВОДНИКА В ФОТОННОМ КРИСТАЛЛЕ

С. С. Апостолов, Д. А. Якушев, Н. М. Макаров, А. А. Шматько, В. А. Ямпольский

77-82

Теоретически исследованы собственные состояния электромагнитного поля в одномерном фотонном кристалле, содержащем дефектную пластину из слоистого сверхпроводника. Основываясь на методе трансфер-матрицы, с использованием электродинамики джозефсоновской плазмы, получены дисперсионные соотношения, описывающие терагерцевые электромагнитные моды, локализованные на дефекте. Рассмотрены симметричная и антисимметричная конфигурации дефекта в фотонном кристалле. Сравнение дисперсионных спектров локализованных состояний для сверхпроводящего и диэлектрического дефектов позволяет выявить особенности изучаемой системы.

 

 

УДАРНАЯ ИОНИЗАЦИЯ В КОРОТКИХ ДИОДАХ НА ОСНОВЕ Al_zGa_1–zN

О. В. Боцула, К. Г. Приходько, В. А. Зозуля

83-88

Освоение миллиметрового и терагерцевого диапазонов является одной из актуальных задач радиофизики. Однако на сегодняшний день набор активных элементов, способных работать в указанных диапазонах, ограничен. Ударная ионизация в широко-зонных нитридных соединениях является быстропротекающим процессом и может быть использована в активных элементах указанных диапазонов. В данной работе исследуется перенос заряда в коротких (с длиной активной области менее 0,3 мкм) диодных структурах на основе Al_zGa_1–zN с целью определения условий возникновения и особенностей ударной ионизации, а так же ее влияния на характеристики приборов. Показана возможность получения локализованной области с высокой напряженностью электрического поля, достаточной для возникновения ударной ионизации и управления ею путем изменения распределения состава Al_zGa_1–zN по длине диода. Результатом исследований является определение основных закономерностей развития ударной ионизации в предложенных диодных структурах. Они являются ориентиром для дальнейшего детального анализа физических процессов и практической реализации таких структур.