Физические исследования с использованием миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов

1991

НАБЛЮДЕНИЕ ГИСТЕРЕЗИСНОЙ БИСТАБИЛЬНОСТИ В МАЗЕРЕ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

Маковецкий Д. Н., Лавринович А. А.

5-11

Сообщается о первом экспериментальном наблюдении независимых устойчивых стационарных ветвей инверсии в активной среде мазера, сосуществующих в одной и той же области управляющих параметров. Переходы между этими ветвями бистабильной мазерной системы носят ярко выраженный гистерезисный характер и сопровождаются эффектами критического замедления. Эксперименты выполнены на мазере бегущей волны миллиметрового диапазона с активным кристаллом андалузита, причем в системе накачки 6ыли дополнительно обеспечены условия для эффективного самовоздействия поля накачки через систему прецессирующих в статическом магнитном поле спинов.

ПОГЛОЩЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА СЛАБО ЛЕГИРОВАННЫМ n-ГЕРМАНИЕМ

Шеховцов Н. А.

12-20

Исследована зависимость поглощения излучения диапазона частот 53,57-78,33 ГГц n-германием с удельным сопротивлением Р_n 52 Ом·см от концентрации пар электрон-дыpкa при частичном заполнении поперечного сечения отрезка волновода германием. Концентрация пар электрон-дырка изменялась током инжекции p+-u и n+-n переходов и температурой германия. Показано, что у германиевых p+-u –u+ модуляторов с = 52 Ом·см с ростом тока инжекции поглощение излучения u-областью в диапазоне частот 61-71 ГГц уменьшается, а в диапазонах частот 53,57-60 ГГц и 72-78,33 ГГц вначале увеличивается, а затем слабо уменьшается. Увеличение температуры модулятора изменяет зависимость с минимумом поглощения на зависимость с непрерывным уменьшением поглощения. Полагается, что аномальная зависимость поглощения излучения от концентрации пар электрон-дырка объясняется изменением эффективности трансформации энергии излучения в энергию гармоник поверхностным р-n переходом u-области.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАРЯДНАЯ ЕМКОСТЬ u+-i И p+-i ПЕРЕХОДОВ

Шеховцов H. А.

20-28

Получены формулы дифференциальной зарядной емкости n+-i(p+-i) перехода при прямом и обратном включениях для малых приложенных напряжений. Условие малости приложенных напряжений означает, что распределения концентраций электронов и дырок при прямом и обратном включениях подчиняются закону Больцмана. Показано, что дифференциальная зарядная емкость n+-i перехода экспоненциально убывает с увеличением потенциального барьера n+-i перехода. Экспериментально исследована емкость германиевого р+-р перехода с различным удельным сопротивлением р-области. Показано, что с ростом обратного тока дифференциальная емкость р+-р переходов с удельным сопротивлением р-области 45 и 10 Ом·см, уменьшаясь до нуля, изменяет знак, а р+-р переходов с удельным сопротивлением 30 Ом·см асимптотически приближается к нулю.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАТНЫХ ОТРАЖЕНИЙ ОТ ВОДНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СПЕКТРАЛЬНЫМИ МЕТОДАМИ С ВЫСОКИМ РАЗРЕШЕНИЕМ

Разсказовский В. Б., Сугак В. Г.

28-38

Описываются результаты экспериментальных исследований обратных отражений от водных поверхностей, проведенных синхронно на двух волнах 3,2 см и 0,8 см. Применена методика изучения коротких выборок исследуемых сигналов спектральными методами с высоким разрешением, позволяющая в рамках резонансной теории рассеяния уточнить особенности формирования структуры таких сигналов.

МНОЖИТЕЛЬ ВЛИЯНИЯ ЗЕМЛИ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ПРИ РАДИОЛОКАЦИИ МОРСКИХ СУДОВ

Зуйков В. А., Ничипоренко Н. Т., Педенко Ю. А., Разсказовский В. Б.

39-48

Описываются результаты экспериментальных исследований множителя влияния Земли при радиолокации морских судов в восьмимиллиметровом диапазоне, дополненных измерениями в трехсантиметровом диапазоне. Предложена методика расчета множителя влияния поверхности раздела при учете протяженности цели по высоте на дистанциях прямой видимости и за радиогоризонтом. Проведено сравнение результатов экспериментов и расчета в указанных диапазонах.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДОВ НЕЛИНЕЙНОЙ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ, ПОЗВОЛЯЮЩИХ ПОВЫСИТЬ УГЛОВОЕ РАЗРЕШЕНИЕ ОБЪЕКТОВ

Кулиш С. H., Майков К. А., Ударов И. Ю.

49-54

Рассматриваются два способа нелинейной обработки, изменяющих фазовый объем принимаемого сигнала, позволяющих достигать значительной эффективности от способа обработки, изменяющего фазовый объем принимаемого сигнала.

ИЗМЕРЕНИЕ ОТРАЖЕНИЯ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ ОТ ПРОСТЕЙШИХ ТЕЛ

Крымский В. В., Исерсон М. К.

54-57

В ра6оте представлены экспериментальные данные по измерению отраженного от шара, плоской пластины, и цилиндра видеоимпульсного сигнала длительностью 1,5 нс. В измерительной установке использовались генератор ФНИ-1,5/2,5, антенны П6-23А, осциллограф С1-75. Получено, что амплитуда отраженного сигнала на 70-80 дБ меньше амплитуды излучаемого сигнала при расстояниях менее 10 м.

Анализ причин большого ослабления сигнала показал, что в основном ослабление происходит в излучающей и приемной антеннах.

РАСЧЕТ НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО ПОЛЯ ЛИНЕЙНОЙ АНТЕННЫ

Крымский В. В.

57-61

На основе строгого решения уравнения Максвелла во временной области решается задача излучения линейной антенны, возбуждаемой видеоимпульсным сигналом наносекундной длительности. Для расчета распределения тока используется модель длинной линии. В качестве численного метода используется метод сплайн-аппроксимации. Применение сплайнов третьей степени обеспечивает необходимую точность расчетов. Приводится пример расчета.

ГЕНЕРАТОР НА ДИОДЕ ГАННА СО СВЯЗАННЫМИ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ВОЛНОВОДАМИ В ЗЕРКАЛЕ ОТКРЫТОГО РЕЗОНАТОРА

Булгаков Б. М., Натаров М. П., Скресанов В. Н., Шубный А. И.

62-66

Предложена новая разновидность квазиоптической колебательной системы, технологически реализуемая в диапазоне ближних миллиметровых волн, имеющая высокую добротность и приспособленная для суммирования излучений нескольких диодов. Найдены условия минимизации потерь колебательной системы, приведена структура поля в плоско-параллельных волноводах. Приведены характеристики генераторов на одном и на двух диодах Ганна.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОТКРЫТЫХ БОЧКООБРАЗНЫХ РЕЗОНАТОРОВ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН

Вертий А. А., Деркач В. Н., Свердленко Б. Е.

66-78

Приведены результаты экспериментального излучения открытых бочкообразных резонаторов (ОБР) с высоким отношением диаметра к длине волны () в двух- и четырехмиллиметровом диапазонах длин волн. Исследованы одноканальные ОБР с сосредоточенным и многоканальные ОБР с распределенным возбуждением. Проведен анализ спектров ОБР и структуры резонансных полей. Получены картины визуализации полей в ОБР в экваториальном и меридиальном сечениях. Показано, что в ОБР с большим отношением существуют высокодобротные колебания в широком диапазоне изменения индексов m и р -типов волн - от колебаний без внутренней каустики (m = 0, р = р_max) до колебаний типа «шепчущей галереи» (р = 1, m = m_max). В многоканальных ОБР, наряду с селекцией типов волн, наблюдается раздельное возбуждение в каждом из каналов различающихся наборов мод.

ФЕРРИТОВЫЙ КВАЗИОПТИЧЕСКИЙ ВЕНТИЛЬ НА МЕТАЛЛО-ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ВОЛНОВОДЕ

Киселев В. К., Кулешов Е. М., Полупанов В. Н.

79-82

Приведены результаты исследования квазиоптического ферритового вентиля на базе металло-диэлектрического волновода сечением 10x10 мм.

Магнитное поле в исследованном вентиле составляло 0,18-0,22 Тл. Прямые потери не превышали 2 дБ, обратные - не менее 20 дБ КСВН со стороны входа и выхода не более 1,3 в диапазоне частот 150 ÷ 180 ГГц.

МОДЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВЧ ЧАСТИ ОДНОКАНАЛЬНОГО СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА-ПОЛЯРИМЕТРА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПЛАЗМЫ ТОКАМАКОВ

Нестеров П. К., Щербов В. А.

82-87

Описаны модельные исследования разработанной экспериментальной схемы СВЧ части одноканального субмиллиметрового интерферометра-поляриметра, показавшие её работоспособность и возможность достижения в ней погрешности измерений угла фарадеева вращения 0,1°÷0,2° при инструментальной эллиптичности 11 дБ.

КВАЗИОПТИЧЕСКИЙ ЧАСТОТНЫЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬ ЦИКЛОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАЗМЫ

Безбородов В. И., Яновский М. С., Князьков Б. Н.

88-94

Рассмотрен квазиоптический частотный разделитель, выполненный на основе каскадного включения поляризационных интерферометров. Показано, что разделение без дополнительных потерь имеет место только для эквидистантной последовательности частот, кратных интервалам между ними. В общем же случае их некратности ухудшаются коэффициенты передачи и избирательность разделителя. Получены формулы, описывающие работу оптимизированного разделителя, которые проиллюстрированы графиками. Приведены параметры девятиканального частотного разделителя циклотронного излучения плазмы для установки токамак-15.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ МОД В КРУГЛЫХ КОНУСНЫХ ПЕРЕХОДАХ ДЛЯ КВАЗИОПТИЧЕСКИХ ТРАКТОВ СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ВОЛН

Киселев В. К., Кушта Т. М.

94-97

Рассмотрены конусные переходы между квазиоптическими трактами коротковолновой части миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн, выполненными на основе линий передачи класса «полый диэлектрический канал» (ДК-волноводов) круглого сечения. Получены расчетные формулы для потерь преобразования основной моды ЕН₁₁ в высшие моды ЕН_1j в таких переходах в зависимости от длины волны и параметров перехода.

ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ РЕШЕТКА: ИДЕАЛЬНЫЙ И РЕАЛЬНЫЙ РЕЖИМЫ РАБОТЫ В ПОЛЕ ПЛОСКИХ ВОЛН

Крутинь Ю. И., Сиренко Ю. К.

97-103

Показано, что алгоритм расчета дифракционных характеристик отражательных решеток с произвольным профилем штриха может быть использован при определении сечений рассеяния единичных площадок произвольных профилей. Эта возможность реализована для подтверждения априорных предположений о том, что в резонансном диапазоне частот (период структур сравним с длиной волны) увеличение числа периодов, захватываемых пятном поля возбуждения или помещающихся на ограниченной структуре, приводит к сближению лучевых диаграмм и диаграмм рассеяния.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЗДУХА НАД ОКЕАНОМ ПО ДАННЫМ АКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Леонидов В. И., Кивва Ф. В.

103-111

Для прогнозирования используются алгоритмы, основанные на обнаруженных связях между классами высотных профилей <N(z)> и классами акустических сигналов, отраженных атмосферой при ее вертикальном зондировании акустическими импульсами с частотой заполнения 1800 Гц в диапазоне высот от 30 до 1000 м. Учитываются также результаты стандартных метеорологических измерений, выполненных в одной или нескольких точках трассы.

Показано, что наличие конвекции над морской поверхностью приводит к возникновению волновода испарения, М-дефицит которого может быть вычислен через интенсивность акустического эхо-сигнала, отраженного конвективными потоками. Как правило, температурные инверсии приподнятые или приводные, создают существенно закритичные градиенты коэффициента преломления во всем слое инверсии, волноводы испарения имеют трехслойную структуру, первые два из которых располагаются в диапазоне высот до 2-2,5 м.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАССЕЯНИЯ СРЕДНЕГО ПОЛЯ ОТ СЛУЧАЙНОГО СЛОЯ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО

Величко Л. Г., Синицын Ю. А., Тимченко А. И., Васильев Ю. Ф.

111-120

Метод Монте-Карло применяется для моделирования на ЭВМ процесса рассеяния волн дискретными рассеивателями точечного типа, расположенными случайным образом в диэлектрическом слое с шероховатыми границами. Обсуждаются диаграммы рассеяния и кривые обратного рассеяния, полученные для различных значений параметров рассеивающей системы.

НЕКОТОРЫЕ ЧИСЛЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В ОБРАТНЫХ ЗАДАЧАХ ДИФРАКЦИИ ДЛЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СЛОЕВ

Левченко Е. В.

120-132

Получен явный вид решения обратной задачи - задачи синтеза профиля диэлектрической проницаемости неоднородного одномернопериодического диэлектрического слоя с потерями на заданной фиксированной частоте. Исходными данными для синтеза служат сведения о рассеянном структурой поле плоской монохроматической волны, формируемом в зоне доступной для измерений. При рассмотрении тонких и (или) частопериодических слоев возможно восстановление функции профиля диэлектрической проницаемости.

Предложен алгоритм решения задач синтеза диэлектрических слоев с заданными амплитудно-частотными характеристиками в полосе частот. Использование при этом сходящихся итерационных процедур позволяет выходить на возможность диагностики соответствующих структур по их отклику на возбуждение плоской волной, длина которой изменяется на произвольном интервале.

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА НА ДИОДЕ ГАННА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТА ПЕРЕСТРОЙКИ

Архипов А. В., Анненко Р. В., Булгаков Б. М., Канарик Г. Г.

133-140

В работе исследуется эквивалентная схема генератора Ганна с электрической перестройкой частоты, осуществляемой с помощью последовательно включенного варактора. Особенностью конструкции генератора является размещение генераторного диода и варактора вдоль оси посредине широкой стенки прямоугольного волновода. Диапазонные характеристики генератора рассчитанные численным методом хорошо согласуются с экспериментом. В работе даны конкретные рекомендации в отношении выбора конструктивных параметров генератора. Материалы исследований могут быть положены в основу математической модели генератора данной конструкции.

АНТЕННЫ В РЕЖИМЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ВИДЕОИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Почанин Г. П., Ротарь С. В.

140-146

Приводятся результаты экспериментального исследования характеристик некоторых антенн в режиме излучения видеоимпульсных сигналов. Анализируются зависимости КСВН в полосе частот 10÷1250 МГц и искажения излучаемых видеоимпульсных сигналов.

К ТЕОРИИ ПАРНЫХ СУММАТОРНЫХ УРАВНЕНИЙ СО «СВОБОДНОЙ КОНСТАНТОЙ»

Свищев Ю. В., Тучкин Ю. А.

146-157

Предложен метод решения нового класса парных сумматорных уравнений, содержащих ортонормированные полиномы Якоби, со «свободной константой»: построена процедура регуляризации, эквивалентно сводящая исходные сумматорные уравнения (являющиеся функциональными уравнениями первого рода) к бесконечной системе линейных алгебраических уравнений второго рода в l₂. Уравнения рассматриваемого класса естественно возникают при решении многих задач математической физики, в частности при решении задачи дифракции электромагнитной волны, произвольно падающей на незамкнутый сферический экран.