Применение радиоволн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов

1994

РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ОТРАЖЕНИЯ ОТ ЗВУКОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ ПРИ ПОЛЕТЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Кулемин Г. П., Разсказовский В. Б.

5-18

Рассмотрены возможности радиолокационного наблюдения эффектов, возникающих при полете аэродинамических объектов на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Проанализированы три механизма, приводящие к обратному рассеянию электромагнитного поля: отражения от ударной волны, возникающей при сверхзвуковом полете в атмосфере; от звукового поля, приводящего к модуляции параметров атмосферы; от атмосферной турбулентности, параметры которой изменяются под воздействием звукового поля. Приведены результаты экспериментального изучения взаимодействия звука с атмосферной турбулентностью. Показано, что наиболее перспективными для радиолокационного наблюдения являются первый и третий механизмы, намечены пути дальнейших исследований.

ОЦЕНКА СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АМПЛИТУДНОЙ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ, ПОДВЕРЖЕННОЙ МУЛЬТИПЛИКАТИВНЫМ ПОМЕХАМ

Лиепинь У. Р., Щитов В. Е.

19-26

Получены аналитические выражения для расчета вероятности достижения амплитудной диаграммы направленности (ДН) фазированной антенной решетки заданного уровня и оценки дисперсии уровней ДН в произвольных направлениях.

Приведены графики зависимости параметров распределения Накагами от флуктуаций амплитудно-фазового распределения в решетке.

ТЕОРИЯ МАЛЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ СКАЛЯРНОГО ВОЛНОВОГО ПОЛЯ В СТАТИСТИЧЕСКИ ШЕРОХОВАТОМ СФЕРИЧЕСКОМ ВОЛНОВОДЕ

Брюховецкий А. С., Науменко В. Ф., Пазынин Л. А.

26-35

В работе развивается теория малых возмущений для скалярного волнового поля в сферическом волноводе со статистически шероховатыми стенками. Точность решения статистической цепочки уравнений для возмущений поля соответствует приближению Бурре для среднего поля.

Переход к инвариантной относительно вращений сферы форме уравнений позволяет использовать теорию представлений группы вращения сферы для успешного решения задачи. Получены выражения коэффициентов возбуждения среднего поля в традиционной форме с коэффициентами отражения сферических волн от стенок волновода, содержащими поправки этих коэффициентов на шероховатость стенок.

АЛГОРИТМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СИГНАЛА ПО ОТКЛИКУ ЛИНЕЙНОЙ ОДНОРОДНОЙ СИСТЕМЫ С МИНИМАЛЬНОЙ СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТЬЮ

Алексеев Г. А.

36-41

Предложен метод численного интегрального уравнения Фредгольма I-го рода типа свертки с минимальной систематической погрешностью в определенной полосе частот при заданном отношении дисперсии случайной погрешности решения к дисперсии помехи. Показано, что спектральная характеристика восстанавливающего фильтра, удовлетворяющего этим условиям, должна описываться волновыми сфероидальными функциями с двойной ортогональностью. Использование такого способа построения ядра восстанавливающего оператора рекомендуется при необходимости минимизировать детерминированное смещение «сглаженного» решения, обусловленное искажающим действием восстанавливающего фильтра на сигнальную часть отклика.

ВОЗБУЖДЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ СКОШЕННЫМ КОНЦОМ ПЛОСКО-ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЛНОВОДА (БОЛЬШИЕ СКОСЫ)

Барков А. Д., Науменко В. Ф.

41-52

Задача решена с использованием метода Винера-Хопфа-Фока. Исследовано поле в диэлектрической пластине в различных ее частях: получены выражения для амплитуд волноводных и поверхностных волн в диэлектрической пластине. Проведен качественный анализ выражений для амплитуд в одноволновом приближении.

ДЛИННОВОЛНОВЫЕ РЕЗОНАНСЫ В ОТКРЫТЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ С ПЛОСКИМИ ГРЕБНЯМИ

Щербак В. В.

52-56

В строгой постановке рассматриваются задачи об электромагнитных колебаниях в структурах, состоящих из цилиндрических желобов, замыкаемых плоскими лентами со щелями между ними. Обращение сингулярной статической части в сумматорных уравнениях, следующих из сшивания полей на границах частичных областей, приводит к системам линейных алгебраических уравнений с быстро убывающими коэффициентами. В приближении  и в других асимптотических случаях из них следуют решения в явном аналитическом виде. В том числе, для частот и затуханий собственных длинноволновых колебаний.

К ОБОСНОВАНИЮ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ДИФРАКЦИИ ВОЛН НА СТУПЕНЬКЕ В ПЛОСКОМ ВОЛНОВОДЕ

Щербак В. В.

57-61

Доказано, что система линейных алгебраических уравнений, связывающая динамические характеристики рассеяния на сочленении волноведущих областей различной ширины со статическими, имеет вполне непрерывный в пространстве  матричный оператор и единственное при вещественных частотах колебаний решение.

Оценено асимптотическое поведение взаимных коэффициентов преобразования волноводных волн на ступеньке. Установлена верхняя оценка погрешности редукции исследуемой бесконечной системы уравнений. Определена мера отличия рассеивающих свойств ступеньки при её малой и при нулевой глубине узкой области.

К ТЕОРИИ ГДИ, УЧИТЫВАЮЩЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОЛЯ НАИБОЛЕЕ БЛИЗКОЕ К ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ЗНАЧЕНИЯМ

Пивоварова А. Г.

62-68

Получена самосогласованная система интегродифференциальных уравнений, описывающих колебательный процесс и движение электронов в поле открытого резонатора, образованного сфероидальным и плоским зеркалами прямоугольной апертуры с неодинаковой кривизной сфероидального зеркала по осям х и у. Рассмотрение проводится в одночастотном и одноволновом приближении в режиме установившихся колебаний. Полученная система уравнений дает возможность проанализировать работу ГДИ с распределением интенсивности поля, учитывающим нормированный полином Эрмита.

ДИСПЕРСИОННОЕ УРАВНЕНИЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРА СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ ВОЛНОВОДА, ОБРАЗОВАННОГО ДИСКОВОЙ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКОЙ С ПЛАЗМОЙ В КАНАЛЕ

Гестрина Г. Н.

68-77

Получено дисперсионное уравнение для открытого плазменного волновода, образованного дисковой дифракционной решеткой, в канале которой содержится слой замагниченной холодной плазмы. Проводится сравнение с дисперсионным уравнением для такого же волновода, но без плазменного заполнения.

ГЕТЕРОПЕРЕХОД In_xGa_1-xAs/GaAs В АРСЕНИД ГАЛЛИЕВОМ ДИОДЕ ГАННА

Аркуша Ю. В., Прохоров Э. Д., Стороженко И. П.

78-85

Исследовано влияние изотропного запорного гетерокатода в арсенид галлиевом диоде Ганна на физические процессы в диоде, а также на энергетические частотные характеристики. Рассмотрены диоды с различной длиной активной области, составом соединения (InGaAs) в катоде и концентрацией примесей в катоде при работе в одноконтурном резонаторе в пролетном режиме на частотах от 30 до 190 ГГц. Получены и проанализированы зависимости эффективности генерации от состава InGaAs частоты генерации, концентрации примесей в катоде и длины активной области. Показано, что такие диоды могут эффективно работать на основной частоте до 190 ГГц.

МИКРОПОЛОСКОВЫЙ ГЕНЕРАТОР МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

Дядченко А. В., Мишнев А. А.

86-88

Рассчитана и методом контактной фотолитографии на материале ФАФ-4 изготовлена плата гибридно-интегральной схемы (ГИС) генератора миллиметрового диапазона длин волн. В качестве активного элемента используется серийный лавинно-пролетный диод (ЛПД) типа 2А74ЗБ. Конструктивно генератор выполнен в виде латунного посеребренного модуля размером 20х20х30 мм³, в котором укреплены плата ГИС и ЛПД. При напряжении питания ЛПД 21 В на частоте 60 ГГц была получена КВЧ-мощность порядка 25 мВт с коэффициентом полезного действия генератора около 1%.

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СТОХАСТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ ТОКА В ДИОДАХ НА GaAs:Cr

Золотарев Е. С., Калмыкова Л. И., Кутний В. Е., Прохоров Э. Д.

89-95

Исследовано влияние магнитного поля на стохастические колебания тока в диодах на GaAs:Cr. Показано, что существуют оптимальные значения напряженности магнитного поля, при которых амплитуда колебаний минимальна. Исследовано влияние облучения диодов быстрыми электронами и показано, что при облучении стохастические колебания уменьшаются по амплитуде, а при отжиге возвращаются в первоначальное состояние – обсуждается механизм, приводящий к таким результатам. Измерена эквивалентная емкость диодов на GaAs:Cr при различных напряжениях и токах через диод. Показано, что в области резкого возрастания тока :через диод емкость диода растет.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ СВЧ ГЕНЕРАТОР

Зоркин А. А., Макеев Ю. Г., Моторненко А. П.

95-99

Исследована возможность построения твердотельного СВЧ генератора с резонансной системой в виде волноводно-диэлектрического резонатора с запредельными волноводами (ВДР ЗВ). Получено выражение, позволяющее рассчитать влияние короткозамыкающего поршня на резонансную частоту ВДР ЗВ. Описана конструкция макета СВЧ генератора трехсантиметрового диапазона на диоде Ганна типа АА703А и приведены основные его характеристики. Показана возможность механической перестройки частоты этого генератора. Получена генерация в диапазоне 10.086-12.310 ГГц при изменении генерируемой мощности, не превышающей -2.69 дБ.

ПЛАЗМЕННЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ СВЧ ДИАПАЗОНА

Белоус Р. И., Моторненко А. П.

99-107

Показана принципиальная возможность создания дискретного плазменного фазовращателя в СВЧ диапазоне. Плазма газового разряда создавалась в газоразрядных трубках, наполненных аргоном особой чистоты, расположенных в прямоугольном волноводе, частью мощности электромагнитной волны, распространяющейся в волноводе. Эксперименты по изучению зависимости фазовых сдвигов волны за счет плазмы и коэффициентов прохождения проведены в двух частотных диапазонах; в трехсантиметровом и восьмисантиметровом. Получены сдвиги фазы волны >90° при коэффициентах прохождения 0,6-0,8. Оценены значения добротности такого фазовращателя.

СИММЕТРИРОВАНИЕ И СОГЛАСОВАНИЕ АНТЕННЫ ВИДЕОИМПУЛЬСНОГО ЛОКАТОРА

Пузанов А. О.

108-113

На основании экспериментальных исследований показана эффективность использования в целях симметрирования и согласования видеоимпульсных антенн широкополосных трансформаторов на двухпроводных линиях. Указаны некоторые особенности их применения при согласовании и симметрировании антенн типа ТЕМ-рупор.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ ФЛУКТУАЦИЙ ГДИ-АВТОДИНА МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН

Ермак Г. П., Майстренко Ю. В., Веремей Н. В.

113-117

Проведены исследования флуктуационных характеристик ГДИ-автодина с использованием спектрально-корреляционного метода в доплеровском диапазоне частот анализа. Установлены области рабочих параметров генератора, при которых флуктуационные процессы в приборе нестационарны. Определена естественная ширина спектральной линии ВЧ колебания ГДИ-автодина миллиметрового диапазона длин волн.

О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОГЕРЕНТНОГО ГВЧ ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ОБМЕННЫХ РЕАКЦИЙ В ОРГАНИЗМЕ

Киселев В. К., Кулешов Е. М., Каменев Ю. Е., Маколинец  В. И., Тимошенко О. П., Шевцов Б. Н.

117-120

С помощью квазиоптической экспериментальной установки на основе HCN лазера с длиной волны 337 мкм исследовано влияние низкоинтенсивного ГВЧ излучения на уровень ряда метаболитов в сыворотке крови лабораторных животных, у которых ГВЧ излучения было направлено как на зоны богатые биологически активными точками (БАТ), так и на области с малым числом БАТ. Показано, что кратковременное облучение поверхности тела животных ГВЧ излучением влияет на интенсивность обменных реакций, причем плотность БАТ на облучаемой поверхности является важным фактором, регулирующим интенсивность и направленность ответных метаболических реакций.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТООТКЛИКА СЛОИСТОГО ПОЛУПРОВОДНИКА GaAs:Cr НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ В СУБМИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ВОЛН

Дмитриев А. Н., Лашкарев Г. В., Киселев В. К., Кононенко В. К., Кулешов Е. М.

120-123

Сообщается об экспериментальном наблюдении сильного фотоэффекта в слоистом кристалле GaAs:Cr, охлажденном до температуры жидкого гелия, при воздействии на него лазерным излучением субмиллиметрового диапазона волн. Обнаружена сильная зависимость фотоэффекта от электрического тока через кристалл. Эффект объяснен появлением щели запрещенных энергий в континууме зоны проводимости в результате формирования волны зарядовой плотности.

ДИСПЕРСИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПОЛЯРИТОНОВ В СВЕРХРЕШЕТКЕ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИХ С АКТИВНЫМИ ВОЛНАМИ

Булгаков А. А., Москаленко В. В.

124-131

В работе показано, что на границе однородного плазмоподобного полупространства с классической полупроводниковой сверхрешеткой существуют поверхностные поляритоны, фазовая скорость которых в 10³ раз меньше скорости света в вакууме. Исследованы особенности дисперсионных соотношений для медленных поверхностных поляритонов. Проанализировано взаимодействие таких поляритонов с дрейфовыми колебаниями, получены инкременты нарастания. Численно исследованы резонансные взаимодействия поляритонов и активных волн.

ФИЛЬТРЫ СВЧ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЗОНАТОРОВ ГЕЛЬМГОЛЬЦА

Коваленко А. Г., Кошпаренок В. Н., Майстренко Ю. В.

132-136

Описываются конструкции полосно-заграждающих и полосно-пропускающих фильтров, созданных на базе цилиндрического щелевого резонатора, являющегося электромагнитным аналогом акустического резонатора Гельмгольца. Фильтры реализованы в сечении прямоугольного волновода и обеспечивают электрическую перестройку частоты до 5% при использовании варакторов и до 15% за счет намагничивания ферритового элемента. Потери не превышают 0,1 дБ, а затухание, вносимое одним звеном фильтра, достигает 30 дБ.

ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕНЕРАЦИИ ДИОДА ГАННА НА ГАРМОНИКАХ ОТ ЕГО ВНУТРЕННИХ ПАРАМЕТРОВ

Аркуша Ю. В., Прохоров Э. Д., Санин С. И.

137-141

Исследовано влияние внутренних параметров диода Ганна с «зарубкой» у катода и диода Ганна с металлическим катодным контактом на эффективность генерации на частоте второй и третьей гармоники. Определены оптимальные значения глубины «зарубки» и высоты потенциального барьера, необходимые для получения максимального КПД генерации на частоте второй и третьей гармоники.

ЛАЗЕРНЫЙ СУБМИЛЛИМЕТРОВЫЙ МАГНИТОПОЛЯРИМЕТР

Гурин О. В., Свич В. А., Ткаченко В. М., Топков А. Н.

142-147

Магнитополяриметр создан на базе малогабаритной лазерной системы, работающей в диапазоне длин волн 70-1000 мкм. Приводятся характеристики магнитополяриметра и результаты измерений концентрации свободных носителей заряда в ряде полупроводников методом, основанным на эффекте Фарадея.

МИКРОВОЛНОВЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ СВОЙСТВА НЕРАВНОВЕСНОГО ПАРАМАГНЕТИКА, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ НАРУШЕНИЕМ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СИММЕТРИИ ИНВЕРСИОННЫХ СОСТОЯНИЙ АКТИВНЫХ ПРИМЕСНЫХ ИОНОВ

Маковецкий Д. Н.

147-154

Исследован процесс квантового усиления микроволнового сигнала в примесном парамагнетике с активными центрами А-типа и нарушенной пространственной симметрией их инверсионных состояний. Показано, что при распространении в такой системе интенсивного гиперзвукового сигнала возникает невзаимность коэффициента усиления, обусловленная пространственно-неоднородной перенормировкой времени продольной релаксации. Микроволновые вентильные свойства этой диссипативной системы могут быть использованы при разработке активных линий задержки, а также сканирующих акустических микроскопов миллиметрового диапазона.

РЕЗОНАТОР С ВЫСОКОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СВЧ ДЛЯ ЭПР СПЕКТРОМЕТРА ТРЕХСАНТИМЕТРОВОГО РАДИОДИАПАЗОНА

Ганапольский Е. М., Мацаков Л. Я.

155-159

Описан резонатор трехсантиметрового радиодиапазона специальной формы с высокой концентрацией магнитного поля СВЧ, предназначенный для использования в качестве измерительного резонатора (ИР) ЭПР спектрометра. Отношение рабочего объема ИР, где концентрируется магнитное поле, к его ненaгpyженной добротности составляет 10^-5 см³, что на два порядка меньше по сравнению с ИР стандартного ЭПР спектрометра. Как показано в работе, это позволяет существенно увеличить чувствительность при исследовании ЭПР в малых образцах объемом V_s<10^-3 см³ с низким содержанием парамагнитных центров.