Квазиоптическая техника мм и субмм диапазонов волн

1989

ТЕОРИЯ ГДИ С ВНУТРЕННЕЙ ЗАПАЗДЫВАЮЩЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Лукин К. А., Шестопалов В. П.

5-19

С помощью метода разностных уравнений решена начально-краевая задача об автоколебаниях в плоско параллельном резонаторе, содержащем активный слой с нелинейной зависимостью тока от электрического поля. Сделано ее обобщение на случай квазиоптических волновых пучков, в частности, получены граничные условия для их медленно меняющихся амплитуд и фаз и показано, что в первом приближении динамика амплитуд не зависит от динамики фаз. На основе полученных результатов построена приближенная теория ГДИ с внутренней запаздывающей обратной связью и показана возможность стохастизации автоколебаний в такой системе.

АППАРАТУРНЫЙ КОМПЛЕКС МИКРОВОЛНОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ПЛАЗМЕННОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ТОКАМАКА Т-IС

Зубань А. В., Леонов И. И., Молдавский Ю. Э., Орлова И. М., Павельев Д. Г., Федосеев Л. И., Шанин В. Н.

20-28

Описаны квазиоптический тракт, выполненный на основе сверхразмерного волновода квадратного сечения и зеркальной линии передачи, гомодинный приемник с балансным смесителем, автоматизированная система сбора и обработки информации. Описаны результаты опробования комплекса на установке Т-I0. В качестве важного направления дальнейшего совершенствования комплекса намечается осуществление измерений знака доплеровских составляющих спектра рассеянного сигнала.

КВАЗИОПТИЧЕСКИЙ ЗЕРКАЛЬНЫЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР

Филиппов Ю. Ф., Харьковский С. Н.

28-34

Приведены аналитические соотношения для резонансных частот и структуры полей с учетом влияния импеданса зеркала. Показано, что влияние проводимости слабо сказывается на величине собственной частоты, но может существенно уменьшить добротность резонансного колебания. Экспериментально наблюдались межтиповые взаимодействия и гибридизация полей ЕН_n11 и НЕ_n11 колебаний в точках совпадения их частот. Предлагаемый резонатор может быть использован в качестве колебательных систем твердотельных генераторов, фильтров миллиметрового диапазона длин волн, а также в качестве датчика для исследования неразрушающего контроля различных материалов.

РАСЧЕТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПОТОКА С ПОЛЕМ ЗАМЕДЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ РЕЗОНАНСНОГО СВЧ ГЕНЕРАТОРА ТИПА О НА СИНФАЗНОМ ВИДЕ КОЛЕБАНИЙ

Балаклицкий И. М., Мильчо М. В., Гончаров В. В.

34-41

В приближении заданного поля проведено численное исследование взаимодействия электронного потока с полем стоячей волны замедляющей системы, которое представлено тремя низшими пространственными гармониками. Определены условия и режимы, обеспечивающие достижение максимального электронного КПД. Показана необходимость учета однородной составляющей поля.

КВАЗИОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО СДВИГА ЧАСТОТЫ

Щербов В. А., Нестеров П. К.

41-46

Описан доплеровский механический сдвигатель частоты субмиллиметрового диапазона волн для квазиоптической линии передачи (лучевода). Он позволяет получить одновременно колебания верхней f +F и нижней f - F боковых частот. Показано, что при их смешивании можно получить промежуточную частоту 2F = 400 кГц в случае использования диска диаметром 184 мм, вращающегося со скоростью 8000 об/мин. Приведена схема включения сдвигателя частоты и результаты его экспериментального исследования, в частности, рассмотрены спектральные характеристики преобразованного сигнала.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ИНТЕГРАЛЬНЫХ р-i-n СТРУКТУРАХ КВАЗИОПТИЧЕСКИХ МОДУЛЯТОРОВ

Гримальский В. В., Кошевая С. В., Кишенко Я. И., Смойловский М. И.

46-54

Проведено численное моделирование переходных процессов в интегральных р-i-n структурах квазиоптических модуляторов. Экспериментально исследовано быстродействие (время нарастания и спада импульса) и коэффициент прохождения СВЧ сигнала в диапазоне температур. Показано, что интегральные р-i-n структуры с глубокими р, n областями имеют преимущества перед структурами с плоскими контактами, а управлением двуполярным импульсом и понижением температуры можно улучшить быстродействие на 25...30 %.

ВЛИЯНИЕ ДИФРАГМИРОВАНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ДИЭЛЕКТРИКОВ КВАЗИОПТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Мериакри В. В., Никитин И. П.

55-59

Рассмотрено влияние не плоского фазового фронта волны в квазиоптической линии передачи на погрешность измерений, даны рекомендации по её снижению. Рассмотрено влияние диафрагмирования образцов на результаты измерений в поле плоской волны и в линзовой линии передачи. Приведены некоторые результаты экспериментального исследования влияния диафрагмирования диэлектрических образцов, иллюстрирующие преимущества измерений в лучеводной линии по сравнению с открытой линией.

ЦИКЛЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ВОЛНОВОГО ФРОНТА В КРИСТАЛЛАХ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ГРАНИЦЕЙ

Тараканов В. В., Юрченко Л. В.

59-65

Исследовано движение трехмерных волновых пакетов (гиперзвуковых импульсов) в звукопроводах с криволинейной отражающей поверхностью, применяемых в устройствах задержки СВЧ сигналов. Указаны условия, выполнение которых необходимо для неискаженного воспроизведения, с задержкой во времени, исходного электромагнитного импульса.

ИСКУССТВЕННЫЙ ДИЭЛЕКТРИК С ДИСПЕРСИЕЙ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ

Мериакри В. В., Никитин И. П.

65-70

Рассмотрен искусственный диэлектрик, представляющий собой объемную решетку из стержней, имеющих диэлектрическую проницаемость , помещенную в диэлектрик с диэлектрической проницаемостью q₂. Представлены экспериментальные исследования подобного ИД: проведенные в диапазоне длин волн от 8 до 1,8 мм. Показано, что коэффициент пропускания ИД в зависимости от частоты имеет резонансные провалы, что связано с резонансной дисперсией эффективного коэффициента преломления и эффективного тангенса угла потерь среды. Предложены варианты приложения рассмотренного ИД в качестве фильтров для диэлектрического полоскового волновода.

ИНТЕРФЕРОМЕТР ФАБРИ-ПЕРО С НАСЫЩАЮЩИМСЯ ПРИ МАГНИТНОМ ДИПОЛЬНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ АНСАМБЛЕМ СПИНОВ

Вертий А. А., Гаврилов С. П.

70-78

Приводятся результаты анализа и численного исследования электродинамических характеристик плоскопараллельного нелинейного интерферометра Фабри-Перо с неограниченным размером апертуры, заполненного насыщающимся ансамблем спинов. Предполагается, что насыщение происходит при дипольном взаимодействии спинов с магнитным компонентом линейно-поляризованного, гармонического во времени плоского электромагнитного поля.

ТОЛЩИНОМЕР НА БАЗЕ ИНТЕРФЕРОМЕТРА МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН

Вертий А. А., Иванченко И. В., Сошенко В. А.

79-82

Разработан макет толщиномера для контроля в динамическом режиме отклонений по толщине листового проката. Макет представляет собой двухканальный интерферометр, работающий в миллиметровом диапазоне длин волн. Приведена блок-схема и описание принципа работы. Предлагаемое устройство позволяет компенсировать возможные поперечные колебания металлического листа. Крутизна преобразования равна 10 мВ/град. Величина разрешения составляет 5·10^-3 мм при быстродействии системы не хуже 10^-2 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ КРЕСТООБРАЗНОГО РАЗВЕТВЛЕНИЯ КВАЗИОПТИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ

Костенко A. A., Хлопов Г. И.

83-89

Приведен сопоставительный анализ свойств крестообразного разветвления квазиоптических волноводов различного типа. Обоснован выбор поперечных размеров линии передачи и показано, что их максимальное значение, а следовательно и потери в СВЧ тракте определяются, в первую очередь, достижимой точностью изготовления разъемных соединений квазиоптических узлов. Приведены результаты экспериментального исследования крестообразного разветвления, выполненного на основе сверхразмерного волновода круглого сечения с волной H₁₁.

ХАРАКТЕРИСТИКИ РАССЕЯНИЯ МНОГОГРАННЫХ УГОЛКОВЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ

Кириленко А. А., Чумаченко В. П.

89-94

Проведено исследование в строгой постановке задачи дифракции Е- и Н-поляризованных волн на симметричной проводящей цилиндрической структуре, инженерное сечение которой состоит из N исходящих из одной точки отрезков одинаковой длины. Изучены частотные и угловые зависимости поперечников рассеяния объекта при N =3, 5, 6, 15.

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОПЛАСТИНЧАТОЙ ЛИНЗЫ, ОБЛУЧАЕМОЙ РУПОРОМ, ПРИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОМ СКАНИРОВАНИИ

Кириленко А. А., Пьянков В. П., Чумаченко В. П.

95-102

Строгим методом, основанным на использовании функций Матье, осуществлен численный электродинамический анализ излучения из двумерной Н-плоскостной антенной структуры, состоящей из секториального рупора и облучаемой им металлопластинчатой линзы небольших размеров. Линза имеет освещенную преломляющую поверхность с эллиптическим профилем и плоскую неосвещенную. Приводятся рассчитанные параметры согласования антенны с питающим волноводом и диаграммы направленности излучения в дальней зоне при различных положениях облучателя на линии, проведенной через фокус линзы перпендикулярно оси линзы.

ВЫЧИСЛЕНИЕ КАНОНИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ГРИНА ДЛЯ ОДНОМЕРНО-ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР

Крутинь Ю. И., Тучкин Ю. А.

102-109

Разработан эффективный алгоритм вычисления канонической одномерно-периодической функции Грина, ее первой и второй нормальных производных. Алгоритм основан на улучшении сходимости ряда, задающего каноническую функцию Грина.

МЕТОД СПЛАЙН-ИНТЕРПОЛЯЦИИ ПОСТРОЕНИЯ ПАРАМЕТРИЗАЦИИ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ ПЛОСКОГО КОНТУРА

Крутинь Ю. И.

109-116

Разработан алгоритм построения новой параметризации с заданными свойствами по известной старой параметризации. Это позволило получить оптимальную для рассматриваемого рассеивателя параметризацию в зависимости от частотного параметра.

ИССЛЕДОВАНО ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ В КВАЗИОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ ЗАДЕРЖКИ

Юрченко Л. В.

116-123

Исследовано преобразование пространственной структуры волновых полей при многократных прохождениях и переотражениях СВЧ импульса внутри линии задержки.

С помощью численных расчетов на ЭВМ показано влияние различных неидеальностей кристалла - звукопровода (непараболичности фокусирующего зеркала, наклона отражающих поверхностей относительно оси звукопровода) как на пространственную структуру поля, так и на величину считываемого эхо-сигнала. Показано, что для снижения потерь при переотражениях импульса необходимо использовать звукопроводы с наименьшим разрешенным фокусным расстоянием зеркала, производить запуск сигнала со стороны этого зеркала и ограничить разориентацию осей углом < 0,25°.

ИССЛЕДОВАНИЕ СВЧ СВОЙСТВ YBa₂Cu₃O_7-x И BiSrCaCuO С ПОМОЩЬЮ КВАЗИОПТИЧЕСКОГО РУБИНОВОГО РЕЗОНАТОРА

Кириченко А. Я., Черпак Н. Т., Ижик Э. В., Кондрашин С. К.

123-128

Показано, что квазиоптические диэлектрические резонаторы, возмущенные высокотемпературными сверхпроводниками, являются удобным инструментом для изучения этих материалов. С помощью дискового рубинового резонатора в восьмимиллиметровом диапазоне волн получена температурная зависимость импедансных свойств сверхпроводящих керамики YBa₂Cu₃O_7-x и поликристалла BiSrCaCuO в интервале температур 300-10 К. Показано, что иттриевую керамику не удается характеризовать одним значением энергетической щели в соответствии с теорией Маттиса-Бардина. В температурной зависимости СВЧ поглощения в сверхпроводнике BiSrCaCuO обнаружены особенности в интервале Т = 75-115 К, которые указывают, что по-видимому в этом интервале температур существует третья сверхпроводящая фаза.

РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ ТОНКИМ ИМПЕДАНСНЫМ ПРОВОДНИКОМ КОНЕЧНОЙ ДЛИНЫ

Пазынин Л. А.

128-133

Используя процедуру последовательных приближений, на основе вариационного принципа для поля в дальней зоне, построен алгоритм определения характеристик рассеяния тонкого импедансного проводника, который позволяет продвинуться в коротковолновую область, когда вдоль провода укладываются десятки длин волн. Проведено сравнение с известными результатами для случаев, когда импеданс описывает проводники с конечной проводимостью: медь, платину, висмут.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ДИФРАКЦИИ НА ОТРЕЗКЕ КРУГЛОГО ВОЛНОВОДА МЕТОДОМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ-ОРТОГОНАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ

Веремей В. В., Черпак А. Н.

133-140

Исследовано экранирующее действие отрезка кругового цилиндра на поле электрического диполя, расположенного на его оси. Для сведения задачи дифракции на таком экране к решению системы линейных алгебраических уравнений Фредгольма второго рода относительно коэффициентов разложения функции плотности поверхностного тока на цилиндре в ряд по полной системе ортогональных полиномов методом полуобращения и методом моментов. Получены частотные зависимости сопротивления излучения, диаграммы направленности поля, излучаемого диполем, расположенным на оси отрезка волновода.

ОСОБЕННОСТИ ПОЛНОГО ОТРАЖЕНИЯ ВОЛНЫ ПЛАНАРНОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВОЛНОВОДА НА СКАЧКЕ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

Крыжановский В. В., Скрынник О. Б.

140-145

Экспериментально исследован режим полного внутреннего отражения собственной Е₁ волны планарного диэлектрического волновода от неоднородности в виде несимметричного скачка поперечного сечения. Проведены зондовые измерения ближнего поля в окрестности неоднородности, на основании которых определена фаза коэффициента отражения. Рассчитан коэффициент замедления гребневого волновода в предположении, что поле в гребне можно представить в виде двух собственных волн планарного волновода, испытывающих полное внутреннее отражение от границы гребня и подложки.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОЛН В ЛЕНТОЧНОМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ВОЛНОВОДЕ С ПОГЛОЩАЮЩИМИ БОКОВЫМИ СТЕНКАМИ

Крыжановский В. В., Шестопалов В. П., Скрынник О. Б.

145-149

Диэлектрические волноводы находят все более широкое применение в технике миллиметрового диапазона. На их основе разрабатываются высокоэффективные излучатели с использованием преобразования медленных поверхностных волн в объемные дифракционными решетками.

Основными характеристиками волноводов в таких устройствах являются коэффициент замедления, структура поля и потери. Они определяют эффективность взаимодействия решетки с волноводом, структуру ближнего поля и, следовательно, форму диаграммы направленности и КПД.

СОГЛАСОВАННОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ КВАЗИОПТИЧЕСКИХ ОТКРЫТЫХ РЕЗОНАТОРОВ

Кузьмичев И. К., Хлопов Г. И.

149-156

Рассмотрены потери энергии при возбуждении открытых резонаторов (ОР) сосредоточенными источниками, обусловленные несогласованием полей в ОР и подводящем волноводе. Показано, что при возбуждении ОР щелевым элементом связи потери на несогласованное возбуждение составили не менее -5,0 дБ. Предложен и осуществлен способ согласованного возбуждения ОР с помощью апертурной связи в виде рупорной антенны, в раскрыве которой расположена дифракционная Е-поляризованная ленточная решетка. При этом показано, что спектр колебаний ОР является унимодальным, а потери на несогласованное возбуждение не превышают -1,0 дБ.

СУБМИЛЛИМЕТРОВЫЕ ЛАЗЕРЫ С ПЕРЕМЕННОЙ КВАЗИОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ

Каменев Ю. Е., Кулешов Е. М.

156-162

Предложен поляризационный метод изменения коэффициента связи субмиллиметровых лазеров. Резонатор лазера включает одномерную проволочную решетку и 90°-ное двугранное зеркало, установленных с небольшим углом между направлением проволок и ребром двугранного зеркала.

В работе исследовались волноводные НCN-лазеры с разрядом на постоянном токе и ВЧ разрядом. Представлены экспериментальные зависимости мощности лазерного измерения от угла между направлением проволок и ребром двугранного зеркала для решеток с различными параметрами.

Описанное устройство применимо в широком частотном диапазоне.