Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых волн

1986

ДИФРАКЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВУХ ОТКРЫТЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ РАЗНОГО ДИАМЕТРА И ДЛИНЫ

Мисюра Н. Н., Сологуб В. Г.

3-13

С использованием метода частичного обращения оператора, основанного на решении задачи Римана-Гильберта для одного отрезка вещественной оси, численно исследована задача о возбуждении продольным электрическим диполем симметричных колебаний в системе двух отрезков круглого волновода разного диаметра и длины. Основное внимание уделено случаю, когда характерные размеры отрезка соизмеримы с длиной волны. Выяснено влияние дифракционной связи между отрезками на спектр и амплитуды возбуждаемых колебаний.

О ВЛИЯНИИ УЗКОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ КОЛЬЦЕВОЙ ЩЕЛИ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ СИММЕТРИЧНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЛН В КРУГЛОМ МНОГОМОДОВОМ ВОЛНОВОДЕ

Лапта С. И., Мисюра Н. Н.

13-22

Методом Ритца решена задача о влиянии узкой поперечной кольцевой щели в круглом многомодовом волноводе на распространение в нем симметричных электрических волн. Аппроксимирующие функции выбраны с учетом особенности поля. В приближении двух аппроксимирующих функций (что эквивалентно методу "заданного поля") исследованы частотные зависимости поля излучения из щели, а также элементы матрицы рассеяния волн по току и по мощности в широкой области изменения параметров задачи.

ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КВАЗИ-Т-ВОЛН В СИСТЕМАХ ОТКРЫТЫХ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЙ С УЗКИМИ ПОЛОСКАМИ

Кошевой Г. И.

22-28

На основе метода возмущений проведено исследование дисперсионных характеристик квази-Т-волн в системах открытых СМПЛ. В предположении, что токонесущие полоски узки, а длина волны велика по сравнению с толщиной диэлектрической подложки, удается получить асимптотические выражения основных характеристик квази-Т-волн в периодической и двухполосковой системах, удобные как для аналитического исследования, так и для численного расчета. Проведено сравнение характеристик для различных типов квази-Т-волны и сопоставление результатов численного расчета с известными опубликованными.

СИНТЕЗ, АНАЛИЗ И ЧИСЛЕННАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПОЛОСКО-ПРОПУСКАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ НА ПРОДОЛЬНЫХ ЛЕНТОЧНЫХ ДИАФРАГМАХ

Кириленко А. А., Сенкевич С. Л., Свердленко Е. А., Яцик В. В.

28-34

Описано математическое обеспечение для анализа и синтеза полосовых фильтров перспективных в технике мм диапазона. Обсуждаются вопросы решения задачи анализа амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) одной или последовательности лент в волноводе, детали приближенного радиотехнического синтеза, последующей численной оптимизации характеристик на ЭВМ, конкретные примеры синтеза фильтров с разными исходными требованиями к АЧХ.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ГРЕБЕНКИ ДЛЯ РЕЛЯТИВИСТСКИХ УСТРОЙСТВ

Кусайкин А. П., Сиренко Ю. К.

35-42

На основе результатов, полученных в процессе численных экспериментов, изучены основные закономерности в изменении интенсивности дифракционного излучения гребенки при возбуждении ее модулированным по плотности потоком электронов, скорость которого близка к скорости света.

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ СВОЙСТВ РЕШЕТОК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ВЕЩЕСТВ

Кусайкин А. П., Сиренко Ю. К.

42-52

Сформулированы основные закономерности проявления эффектов полного отражения волн полупрозрачными периодическими решетками и аномального рассеяния, обусловленного сбоем периода структур. Проанализированы возможности использования соответствующих режимов в качестве опорных при измерении и контроле относительной диэлектрической проницаемости веществ. Приведены и обоснованы рекомендации, связанные с повышением точности проводимых измерений.

ПРОХОДНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР С ПОДСТРОЕЧНЫМИ ПАТРУБКАМИ

Яшина Н. П.

52-59

На основе метода полуобращения построена строгая математическая модель задачи рассеяния симметричных волн на проходном резонаторе с подстроечными патрубками в круглом волноводе. Адекватный вычислительный алгоритм, реализованный на БЭСМ-6 на языке ФОРТРАН-IV, обеспечил проведение всестороннего исследования электродинамических свойств резонатора. Даны конкретные рекомендации для подавления нежелательных резонансов на "запертых" модах, для разрежения спектра частот проходного резонатора.

ПОГЛОЩАЮЩИЕ СВОЙСТВА РЕЗОНАНСНЫХ МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЯЧЕЕК В КРУГЛОМ ВОЛНОВОДЕ

Сенкевич С. Л., Цаконян И. С.

59-67

Рассматриваются поглощающие свойства металлодиэлектрических ячеек в круглых волноводах в момент резонанса одной из высших волн. Показано, что потери в структуре не могут превышать 0.5-0,6. Предлагаются способы, позволяющие довести потери энергии в структуре до 0,99 даже в случае "резонансного" диэлектрика.

ДИФРАКЦИЯ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ВОЛН НА СКАЧКЕ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ КРУГЛОГО ВОЛНОВОДА

Васильева Т. И., Кириленко А. А., Рудь Л. А.

67-75

Методом частичных областей получено решение задачи дифракции  и  волн на аксиально симметричном скачке поперечного сечения круглого волновода. Построенный алгоритм обеспечивает возможность расчета с заданной точностью элементов полной матрицы рассеяния  и волн, набегающих на скачок со стороны узкого и широкого волноводов. Исследованы свойства скачка поперечного сечения сверхразмерного волновода при дифракции  волны и распределение энергии потерь этой волны по паразитным волнам. Установлены закономерности, определяющие влияние поперечных резонансов по высшим  и волнам на ход частотных зависимостей коэффициента прохождения волны при различных высотах ступеньки.

ВЛИЯНИЕ ПРОВОДЯЩИХ ЭКРАНОВ НА РАБОТУ ПРОДОЛЬНО-ЩЕЛЕВОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ

Комарь Г. И., Купpиян А. А., Шестопалов В. П.

75-85

Показано, что антенну на основе цилиндрического продольно-щелевого излучателя, работающего в режиме быстрой вытекающей волны, можно использовать в качестве частотного сканера в миллиметровом диапазоне длин волн. Такая конструкция имеет малые габариты (15-20) , вес и отличается технологической простотой. Средняя углочастнотная чувствительность, достигающая значительных величин (18 град/% и более), а также рабочий диапазон антенны определяются только эффективной диэлектрической проницаемостью. Антенна является низкосилуэтной. Использование цилиндрического зеркального отражателя позволяет получить остронаправленную диаграмму направленности типа "карандаш".

ОСОБЕННОСТИ АМПЛИТУДНО- И ФАЗОЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УЗКОПОЛОСНЫХ ФИЛЬТРОВ НА ОСНОВЕ ОТКРЫТЫХ РЕЗОНАТОРОВ

Сошенко В. А., Чумак В. Г., Шкодин В. И.

91-97

Аналитически показана асимметричность амплитудно-частотных и фазовых характеристик узкополосного фильтра на основе открытого резонатора (ОР). Получено выражение для определения сдвига фазы в ОР. Изложены результаты экспериментальных исследований, подтвердившие основные выводы теории.

АКТИВНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДРЕЙФУЮЩИХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА И ПОЛЯ В СИСТЕМЕ ПОЛУПРОВОДНИК – ПЕРИОДИЧЕСКАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ

Абдулкадыров В. А.

97-102

Рассмотрено активное взаимодействие дрейфующих носителей заряда в полупроводнике с полем пространственно-периодической структуры в самосогласованной постановке. Найдены постоянные распространения волн пространственного заряда с утечкой на излучение. Исследован инкремент нарастания волн в системе.

ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА СРЕДНЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В СЛУЧАЙНОЙ СЛОИСТОНЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ

Жук Н. П.

103-109

С применением электродинамической теории возмущений для слабонелокальной среды показано, что пространственная гармоника среднего поля в случайной слоистонеоднородной среде выражается через два скалярных потенциала, удовлетворяющих системе связанных уравнении. На основе анализа ее фундаментальной системы решений выяснено векторное строение гармоник. Найдены обобщенные формулы Френеля для задачи о падении плоской волны определенной линейной поляризации на слоистонеоднородную случайную среду.

НЕУСТОЙЧИВОСТИ ВОЛН ПРИ ДВИЖЕНИИ ЭЛЕКТРОННОГО ПОТОКА В ЩЕЛИ, ОГРАНИЧЕННОЙ НЕОДНОРОДНЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ

Притула Г. М.

110-112

Показано, что при движении пучка заряженных частиц в щели, ограниченной диэлектриком с одномерными неоднородностями диэлектрической проницаемости, масштаб изменения которой мал по сравнению с длиной волны в среде, быстрые поверхностные волны пространственного заряда затухают, а медленные - усиливаются. Подсчитаны в случае узкой щели инкременты усиления медленных волн для периодически неоднородного диэлектрика с  и случайно неоднородного диэлектрика с гауссовым распределением флуктуаций диэлектрической проницаемости.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОКОНЕЧНОЙ КОНУСНОЙ НАГРУЗКИ ДЛЯ ЛУЧЕВОДНОГО ТРАКТА КОРОТКОВОЛНОВОЙ ЧАСТИ МИЛЛИМЕТРОВОГО И СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНОВ РАДИОВОЛН

Киселев В. К., Литвинов Д. Д.

112-117

Предложена оконечная лучеводная нагрузка новой конструкции, предназначенная для применения в квазиоптических трактах на основе полого диэлектрического лучевода коротковолновой части миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов радиоволн. Нагрузка выполнена в виде отрезка полого диэлектрического лучевода с соосно установленным в нем металлическим круговым конусным рассеивателем, обращенным носовой частью навстречу падающей волне. В диапазоне длин волн  мм экспериментально исследована зависимость коэффициента отражения от угла раскрыва конуса. Показано, что при соответствующем выборе угла раскрыва конусного рассеивателя этот тип квазиоптической нагрузки при относительно небольших размерах обеспечивает получение весьма малых (менее 40 дБ) значений коэффициента отражения в данном диапазоне волн. Описана методика измерений, измерительная установка и приведены результаты экспериментального исследования.

УРАВНЕНИЕ ДИНАМИКИ ГЕНЕРАТОРА ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В НЕАВТОНОМНОМ РЕЖИМЕ

Лебедев А. Б., Лукин К. А.

118-123

Рассмотрены неавтономные режимы работы генератора дифракционного излучения (ГДИ). Получены усредненные нелинейные нестационарные уравнения динамики ГДИ, позволяющие анализировать изменения амплитудных, частотных и фазовых характеристик, вызванные внешним ВЧ-сигналом. Учтены параметры отверстия связи открытого резонатора ГДИ с нагрузкой. Получены аналитические выражения для нагруженной и внешней добротности открытого резонатора. Приведен пример применения полученных уравнений для анализа ГДИ в автодинном режиме.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЕЛЯТИВИСТСКОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПОТОКА С ПРОСТРАНСТВЕННО НЕОДНОРОДНЫМ ПОЛЕМ

Евдокименко Ю. И., Лукин К. А.

124-127

Рассмотрены особенности взаимодействия прямолинейного релятивистского электронного потока (РЭП) с волной, амплитуда и фаза которой изменяются вдоль движения электронов по произвольному закону. Анализ проведен в линейном приближении для различных значений фазовой скорости при учете кулоновских сил расталкивания с использованием интегрального преобразования Фурье и уравнения Власова. Показано, что мощность взаимодействия определяется разностью интенсивности пространственного спектра поля в точках, соответствующих медленной и быстрой волнам пространственного заряда в РЭП.

ШУМЫ МАГНЕТРОНОВ ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЛНЫ

Левин Г. Я.

127-134

В рамках предложенной физической модели магнетронов поверхностной волны исследованы их шумовые свойства. Показано, что они определяются случайными волнами плотности на поверхности заряженной жидкости. Проанализирован механизм подавления этих шумовых электромеханических волн плотности пространственного заряда электромагнитными волнами замедляющей системы.

ОБ ОЦЕНКЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Бурьянов П. Д., Ефимов Б. П., Гуреев А. В., Чурилова С. А.

134-138

Выполнен расчет отклонения электронов зондирующего луча поперечным электростатическим полем ленточного электронного потока в прямоугольном волноводе электровакуумных СВЧ-приборов миллиметрового диапазона волн с учетом неравномерного распределения отклоняющего поля по ширине волновода и изменения продольных скоростей электронов зондирующего луча, вызванного "провисанием" потенциала от одной стенки волновода до другой.

ФОКУСИРОВКА ЭЛЕКТРОННОГО ПОТОКА КОМБИНИРОВАННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Штанько А. А.

1З8-142

Рассмотрена фокусировка аксиально-симметричного электронного потока комбинированным магнитным полем, образованным наложением периодического магнитного поля на однородное. Получено уравнение граничного электрона и проведено решение этого уравнения методом последовательных приближений и численным методом.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ШИРОКИХ ПОЛЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДАХ

Епишин В. А., Маслов В. А., Рябых В. Н., Свич В. А., Топков А. Н.

143-151

Установлена возможность отображения входного распределения поля пучка, по крайней мере, в одном сечении волноводного тракта. Для изменения диаметра пучка излучения предложено применение переходных секций в виде диэлектрических усеченных конусов, имеющих малые затухания, а также не искажающих форму пучка и не изменяющих направление его поляризации. Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие основные результаты работы.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПОТОКА С ПОЛЕМ РЕЗОНАТОРА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН

Ефимов Б. П., Максимов П. П.

151-157

В линейном приближении найдено самосогласованное решение задачи о взаимодействии моноскоростного электронного потока с полем двухмерного резонатора с гребенкой. На ЭВМ М-222 численными методами решено дисперсионное уравнение для случая синхронизма скорости электронного потока с фазовой скоростью пространственной гармоники (). Построены дисперсионные характеристики пространственных гармоник плоского резонатора с гребенкой, а также зависимость длины волны от вида колебаний для различных полос пропускания. Приведено поведение максимального инкремента нарастания от номера вида колебаний.

КОМПАКТНЫЕ ВОЛНОВОДНЫЕ HCN-ЛАЗЕРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Каменев Ю. Е., Кулешов Е. М.

157-162

Создана серия компактных электроразрядных волноводных HCN-лазеров ( мкм) с длиной активной области разряда 1 м; 0,5; 0,25 и 0,15 м. С использованием законов подобия для HCN-лазеров оптимизированы их параметры. Исследованы основные характеристики лазеров: уровень мощности, стабильность мощности, распределение амплитуд в пучке, спектральный и модовый состав лазерного излучения.

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ БИОПОЛИМЕРОВ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ

Щеголева Т. Ю.

162-169

Представлен метод измерения в миллиметровом диапазоне длин волн с повышенной точностью диэлектрических характеристик образцов любой консистенции, гетерогенных по составу, включающих компоненты с большим поглощением (). Метод разработан специально для исследования широкого класса биофизических объектов: макромолекул, их агрегатов, суспензий клеток, образцов тканей. Показано, что фиксируемое этим методом состояние гидратного окружения является чувствительным параметром, характеризующим как структуру объекта, так и его функциональные изменения.

РАССЕИВАЮЩИЕ СВОЙСТВА ЦИЛИНДРА С ПРОДОЛЬНОЙ ЩЕЛЬЮ, ПОМЕЩЕННОГО В МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВОЛНОВОДЫ

Крыжановский В. В.

169-174

Приведены результаты экспериментального исследования рассеивающих свойств цилиндра со щелью, помещенного в диэлектрический, H-образный металлодиэлектрический и зеркальный диэлектрический волноводы. Показано, что система, состоящая из H-образного диэлектрического волновода и цилиндра со щелью, обладает режимами полного отражения и полного прохождения падающей волны. Резонансные режимы в других волноведущих структурах соответствуют минимальному рассеянию энергии в свободном пространстве.

ВЕРОЯТНОСТНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ СВЯЗИ НА МИЛЛИМЕТРОВЫХ ВОЛНАХ С УЧЕТОМ ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА РАБОТЫ

Быков В. Н., Вильчинский А. С., Кулаков В. А., Овсянников Ю. В., Султанов А. С., Черных А. А.

174-179

Разработана методика вероятностного прогнозирования, которая позволяет оценивать надежность систем радиосвязи миллиметрового диапазона волн с учетом временного режима их работы. Результаты оценки вероятности позволяют сделать вывод о возможности снижений требуемого потенциала радиолиний миллиметровых волн при определенном соотношении временных параметров сеансов связи и дождей различной интенсивности. Зависимость надежности от параметра k может быть использована для обоснованного выбора числа повторений передачи одной и той же информации в течение сеанса связи для обеспечения требуемой вероятности передачи. Расчеты вероятности отсутствия отказов функционального блока по данной методике справедливы при выполнении условия единственности ячейки дождя на трассе, т.е. для трасс протяженностью не более 20-25 км.

ОБ ОДНОМ МЕТОДЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИФРАКЦИИ ОДНОРОДНЫХ ПЛОСКИХ ВОЛН НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РАССЕИВАТЕЛЯХ

Крыжановский В. В.

179-184

Рассмотрен метод моделирования дифракции однородных плоских волн на цилиндрических рассеивателях. В основе моделирования лежит дифракция неоднородных плоских волн планарного диэлектрического волновода на пропорционально уменьшенных образцах. Применение диэлектрического волновода позволяет располагать измерительный зонд в произвольной точке над его плоскостью, включая внутренние области цилиндрических экранов.

ГИБКАЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ЩЕЛЕВАЯ ЛИНИЯ

Глотов Ю. И., Ген Н. С., Дензанов Г. А., Сергиенко А. Ф., Соломонов В. М., Хлопов Г. И., Шестопалов В. П.

184-187

Экспериментально исследованы характеристики распространения электромагнитной энергии в цилиндрической щелевой линии (ЦЩЛ) в диапазоне 25-30 ГГц, выполненной из полистирола ПСМД-Э с ; . Поверхность ЦЩЛ металлизирована химическим осаждением (вакуум-термическим напылением) меди, в которой прорезана фотолитографическим методом продольная щель шириной 100 мкм. Приведены данные влияния технологии изготовления и качества щели, а также величины изгиба на рост затухания и изменение замедления.

СОБСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ И ТИПЫ РЕЗОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ ОТКРЫТОГО КОАКСИАЛЬНОГО ЩЕЛЕВОГО РЕЗОНАТОРА

Кошпаренок В. Н., Мележик П. Н., Поединчук А. Е.

188-196

В работе проводится теоретическое (с применением ЭВМ) исследование основных физических характеристик (спектра собственных частот, типов резонансных колебаний) открытого резонатора, образованного двумя идеально проводящими соосными незамкнутыми цилиндрическими экранами. Построен спектр собственных частот исследуемой структуры в длинноволновой и средневолновой областях. Проанализированы структуры резонансных полей для собственных частот и проведена классификация типов этих колебаний. Установлен ряд новых физических эффектов резонансного возрастания добротностей колебаний при изменении размеров щелей и вращении цилиндров. Дано наглядное физическое объяснение обнаруженным эффектам.