1997, том 2, № 1

МЕТОД ЗАДАЧИ РИМАНА-ГИЛЬБЕРТА В ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ НЕЗАМКНУТЫХ ЭКРАНОВ С РАСШИРЯЮЩИМИСЯ ЩЕЛЯМИ

В. Н. Кошпаренок

7-10

Работа посвящена проблеме строгого теоретического моделирования распределения составляющих электромагнитных полей в расширяющихся раскрывах антенных систем, щелевых и полосковых линий. С помощью обобщения известного метода задачи РиманаГильберта построен обратный оператор статистической краевой задачи для уравнения Лапласа и простейшей модели экрана с расширяющимися щелями – проводящей плоскости с двумя симметрично расположенными одинаковыми угловыми вырезами. Приведены свертки некорректно суммируемых рядов для искомых величин и результаты доведены до прямых аналитических формул для составляющих полей и функции распределения потенциала во всем пространстве, включая область расширяющихся раскрывов.

МАТРИЧНЫЕ ОПЕРАТОРЫ В ЗАДАЧАХ ДИФРАКЦИИ.

МЕТОД ОБОБЩЕННОЙ МАТРИЦЫ РЕАКТИВНОСТЕЙ

В.В. Щербак

11-16

В развитие метода матричных операторов [1,2] и концепции полуобращения [3] предлагается способ регуляризации решений задач теории дифракции, обеспечивающий возможность двустороннего усечения бесконечных матриц в построенных численных алгоритмах. Тем самым упрощен, вплоть до безкомпьютерногo, анализ резонансных явлений и междутиповых колебательных режимов [4] в многомодовых структурах. Достигнут также обход неопределенностей, препятствовавших обращению главной сингулярной части исходных операторов задач о сближающихся многощелевых диафрагмах.

МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ БЕЗЫЗБЫТОЧНЫХ АПЕРТУР НА ГЕКСАГОНАЛЬНЫХ РЕШЕТКАХ

Л. Е. Копилович

17-19

Предлагается регулярный метод построения безызбыточных апертур (БА) на гексагональных решетках. Показано, что на гексагонах радиусом  можно построить БА из  элемента.

ЭФФЕКТИВНЫЙ АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ О РАЗДВОЕНИИ ВОЛНОВОДА ПОЛУБЕСКОНЕЧНОЙ ПЛАСТИНОЙ МАЛОЙ ТОЛЩИНЫ И ЕГО ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОЛОСНО-ПРОПУСКАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

Л. А. Рудь

20-25

Предложен эффективный алгоритм расчета обобщенной матрицы рассеяния волн для полубесконечной пластины малой конечной толщины, расположенной в Е-плоскости прямоугольного волновода. Алгоритм основан на решении методом моментов интегрального уравнения Фредгольма относительно функции распределения электрического поля в плоскости неоднородности. В качестве базисных и пробных функций использованы полиномы Чебышева второго рода. Представлены результаты исследования сходимости построенного алгоритма. Показано, что неучет толщины лент может привести к большому отклонению получаемой АЧХ от ожидаемой у реальных конструкций полосовых фильтров, выполненных на продольных ленточных диафрагмах.

СТОХАСТИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР – НАКОПИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ СВЧ МИЛЛИМЕТРОВОГО РАДИОДИАПАЗОНА

Е. М. Ганапольский

26-30

Предложен и разработан стохастический резонатор, предназначенный для накопления (удержания) энергии электромагнитного сигнала СВЧ в широкой полосе частот миллиметрового радиодиапазона. Принцип действия устройства основан на стохастизации электромагнитного поля в сферическом резонаторе с размерами , где  – длина электромагнитной волны в свободном пространстве, при рассеянии на помещенных внутрь резонатора металлических шарах, обеспечивающих условия локальной неустойчивости и перемешивания поля. В результате стохастизации поля накопительное устройство приобретает полосу пропускания более 10% по отношения к центральной частоте 36,7 ГГц и способность накапливать (удерживать) импульсные сигналы с длительностью до 0,1 мкс с временем накопления более 5 мкс при потенциале приемно-передающей аппаратуры 140 дБ. Стохастический резонатор-накопитель может быть использован в системе автоматического контроля потенциала импульсной приемо-передающей аппаратуры миллиметрового радиодиапазона.

ВОЗБУЖДЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ТИПА ШЕПЧУЩЕЙ ГАЛЕРЕИ В КВАЗИОПТИЧЕСКИХ МЕТАЛЛО-ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРАХ ЧЕРЕЗ ЩЕЛЬ СВЯЗИ В ЗЕРКАЛЕ

А. E. Когут, В. В. Кутузов, А. А. Харьковская, С. Н. Харьковский

31-34

В работе экспериментально исследованы квазиоптические резонаторы в виде диэлектрического тела вращения (шара, цилиндра, диска) или полой металлической сферы, одна половина которых заменена плоским металлическим зеркалом. Определены условия возбуждения через щель связи в зеркале и характеристики их коле6аний типа шепчущей галереи и лучевых в миллиметровом диапазоне длин волн. Проведен сравнительный анализ этих резонаторов и их колебаний.

СПЕКТР СОБСТВЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВОЛНОВОДНО-ФЕРРИТОВОГО РЕЗОНАТОРА

Р. И. Белоус, Ю. Г. Макеев, А. П. Моторненко

35-38

На основе метода частичных областей и проекционной методики решена задача о собственных колебаниях в волноводно-ферритовом резонаторе (ВФР) на основе круглого волновода с намагниченным в продольном направлении ферритовым образцом. ВФР ограничен с обеих сторон короткозамыкающими поршнями. Получены выражения для резонансных частот ЕН_mnp и НЕ_mnp  - типов колебаний. Численный расчет характеристик ЕН₀₁₁. колебания в ВФР выполнен в случае слабой гиротропии. Проведено сравнение результатов расчета с экспериментальными данными.

СВЯЗАННЫЕ РЕЗОНАТОРЫ В ДИЭЛЕКТРОМЕТРИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК

Е. В. Белоусов, В. Г. Корж, В. Н. Кошпаренок, Ю. В. Майстренко

39-42

Работа посвящена разработке практических приложений теории электромагнитного взаимодействия собственных полей высокодобротных открытых резонаторов с малоразмерными резонансными включениями. С помощью метода возмущений получено уравнение измерений диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь тонкой полимерной пленки, транспортируемой через узкие продольные щели цилиндрического резонатора, включенного в поле квазиоптического открытого резонатора. Описана методика применения связанных резонаторов в диэлектрометрии тонких пленок на частоте 26 ГГц.

ВОЗБУЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕМОВ С ИМПЕДАНСНЫМИ СФЕРИЧЕСКИМИ ГРАНИЦАМИ РАДИАЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ТОКАМИ

Ю. М. Пенкин

43-46

Построены функции Грина электрического типа для трех электродинамических объемов: сферического резонатора; резонатора, ограниченного двумя концентрическими сферами; бесконечного пространства вне сферы в случае их возбуждения радиальными сторонними токами. Выражения для функций Грина получены при выполнении импедансных условий Щукина-Леонтовича для электромагнитных полей на граничных поверхностях. Определено поле излучения N–элементной решетки электрических диполей, произвольно расположенных на импедансной сфере.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА ОБЪЕКТАХ С КОНЕЧНЫМ ИМПЕДАНСОМ

Н. А. Попенко

47-52

Представлены результаты экспериментального исследования дифракции волновых пучков на объектах, характерный размер которых сравним с длиной волны. Изучены поля рассеяния на клине с различным углом раскрыва, полуплоскости конечной толщины, диске и ленте, расположенных в объеме открытого резонатора. Показано, что электромагнитное поле в теневой области является суперпозицией рассеянных объемных и поверхностных волн, при этом его максимальная интенсивность наблюдается при определенном соотношении характерного размера объекта и длины волны. Экспериментально подтверждена правомерность применения концепции краевых волн при расчете дифракции волновых пучков на осесимметричных объектах.

БЛИЗКОЕ К РЕАЛЬНОМУ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПОЛЯ ВЫСШИХ ТИПОВ КОЛЕБАНИЙ В ГЕНЕРАТОРЕ ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

А. Г. Пивоварова, Б. К. Скрынник

53-59

Исследовано представление поля высших типов колебаний в ГДИ при помощи обычных и нормализованных полиномов Эрмита. Сравниваются расчетные распределения поля с экспериментальными. Показано, что представление поля при помощи произведения нормализованных полиномов Эрмита на функцию Гаусса близко к реальному распределению поля в ГДИ. Приведенные в работе нормировочные коэффициенты, конкретные виды функций распределения ВЧ поля, таблицы, рисунки необходимы для расчетов эффективности взаимодействия электронного потока с ВЧ полем дифракционных потерь, коэффициентов связи и преобразования.

ОБ ЭФФЕКТАХ, КОТОРЫЕ МОГУТ ПРИВОДИТЬ К ВОЗРАСТАНИЮ ЭПР МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ В ДЕКАМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ

В. И. Луценко, И. С. Тургенев, С. И. Хоменко

60-63

Рассмотрена возможность возрастания ЭПР малоразмерных объектов в КВ диапазоне при радиолокации поверхностной волной вследствие эффектов, обусловленных влиянием поверхности раздела и ее проводимости, а также взаимодействием вертикально-ориентированных элементов конструкции, которые коллинеарны поляризации облучающего поля, с горизонтально-ориентированными элементами.

ВЛИЯНИЕ ЗАТЕНЕНИЙ НА СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗЕРКАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ МНОГОЛУЧЕВОМ РАСПРОСТРАНЕНИИ НАД МОРЕМ

Ю. Ф. Логвинов

64-68

В работе исследовано влияние сильных затенений на характеристики зеркальных элементов при многолучевом распространении над морем при малых углах скольжения. Показано, что при сильных затенениях средний наклон освещенных отражающих элементов оказывается существенно меньше той же величины для исходной поверхности без учета затенений. Концентрация таких элементов возрастает на концевых участках трассы по сравнению с ее средней частью, при чем этот эффект усиливается при уменьшении высот корреспондирующих пунктов, до значений, близких к высоте неровностей. Отмечено, что полученные при очень малых углах скольжения количественные оценки числа незатененных отражающих элементов и их кривизны указывают на невозможность объяснения в рамках геометрической оптики и приближения Кирхгофа реально наблюдаемых интенсивностей отраженного шероховатой поверхностью сигнала.

ЗОНДИРОВАНИЕ ПОДПОВЕРХВОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ МАЛОГО РАЗМЕРА

А. И. Тимченко

69-72

Рассматривается рассеяние электромагнитных волн от некоторого количества включений, находящихся под шероховатой границей. Предполагается, что размеры включений малы по сравнению с длиной волны. Угловое поведение интенсивности обратного рассеяния исследуется для различных соотношений между длиной волны и расстояния между включениями, глубиной их залегания и различными параметрами, описывающими шероховатость границы. Показано, что дифракция от периодически расположенных включений приводит к существенным особенностям в угловом распределении индикатрисы обратного рассеяния.

ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИМПУЛЬСЫ СНЧ ДИАПАЗОНА

А. П. Николаенко

73-79

В работе проведен анализ решения задачи о распространении электромагнитных волн СНЧ диапазона. Область исследуемых частот простирается от единиц герц до единиц килогерц, где распространяется только нулевая нормальная волна. Используется известное решение задачи для поля в сферическом промежутке Земля-ионосфера. Поле во временном представлении получено с помощью численного преобразования Фурье. Таким образом, удалось получить картину распределения СНЧ поля как в пространственно-частотной, так и в пространственно-временной области.

ЦИКЛОТРОННЫЙ РЕЗОНАНС В ДВУХСЛОЙНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЕ,

НАХОДЯЩЕЙСЯ В СИЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

И. Е. Аронов, Ю. О. Аверков, Н. Н. Белецкий

80-85

С помощью формализма вигнеровской функции распределения исследован циклотронный резонанс (ЦР) в двухслойной электронной системе в режиме целочисленного квантового эффекта Холла (ЦКЭХ). Исследована зависимость формы линии ЦР от геометрических размеров двухслойной электронной системы и величины g-фактора электронов. Показано, что исходная линия ЦР с изменением частоты сигнала может расщепляться на две и более линий.

ПЛA3МЕННО-ШТАРКОВСКИЕ КОЛЕБАНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ СО СВЕРХРЕШЕТКОЙ ВБЛИЗИ МОРСОВСКОЙ КРИТИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ДИСПЕРСИОННОГО УРАВНЕНИЯ

С. Б. Панин

86-91

Без ограничения на силу взаимодействия изучены законы дисперсии междутиповых плазменно-штарковских потенциальных колебаний в полупроводнике со сверхрешеткой. На макроскопическом уровне показано, что в рамках спектральной задачи наличие изолированной невырожденной морсовской критической точки дисперсионного уравнения ведет к существованию в ее окрестности гибридных междутиповых колебаний. Анализ дисперсионных уравнений, полученных в окрестности морсовских точек, позволяет сделать ряд выводов о характере взаимодействия колебаний. Так, в частности, установлено, что максимальный инкремент нарастания колебания достигается в малой окрестности морсовской точки. Именной в этой окрестности колебания взаимодействуют наиболее сильно.

ВОЛНЫ В МАГНИТОАКТИВНОЙ ПЫЛЕВОЙ САМОГРАВИТИРУЮЩЕЙ ПЛАЗМЕ

В. В. Ярошенко

92-98

Исследуются специфические особенности, отличающие пылевую плазму от обычной электронно-ионной плазмы при наличии внешнего магнитного поля. Показано, что в пылевой плазме изменяются условия распространения альфеновских волн, а в случае непрерывного спектра размеров пылевых частиц имеет место аномальная дисперсия и пыле-циклотронное затухание правополяризованных электромагнитных волн. Учет самогравитации пыли приводит к необычной частотной зависимости для фазовой скорости магнитного звука и, кроме того, в такой среде может возникать новый тип линейно-поляризованных электромагнитных волн, не имеющий аналога в обычной плазме. Самогравитация сказывается и на гибридных резонансах, существенно изменяя их значения.

ДИНАМИЧЕСКИЙ ХАОС В ДВУМЕРНОМ ЗАКРЫТОМ РЕЗОНАТОРЕ, ИМЕЮЩЕМ АКТИВНУЮ СТЕНКУ С N-ОБРАЗНОЙ ВОЛЬТАМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Л. В. Юрченко

99-104

Методами численного моделирования исследовано возбуждение хаотических в двумерном прямоугольном закрытом резонаторе, имеющем активную стенку с N-образной вольтамперной характеристикой. Рассчитана спектральная плотность мощности возникающих колебаний электромагнитного поля. Показано, что в резонаторе происходит возбуждение хаотических автоколебаний в сочетании с многочастотным режимом генерации.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА СВЕРХЭМИССИИ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВ В СИЛЬНОМ СВЧ ПОЛЕ

В. Б. Юрченко

105-110

Предложен механизм, объясняющий эффект сверхэмиссии электронов из полупроводников в сверхвысокочастотном электромагнитном поле. Эффект объясняется динамическим снижением работы выхода электронов под действием СВЧ поля в некотором оптимальном диапазоне частот, что обусловлено несимметричным нестационарным захватом электронов и дырок на поверхностные уровни полупроводника, создаваемые специальной обработкой поверхности и характеризующиеся существенно разными временами захвата электронов и дырок.

ИСТОЧНИКИ КОЛЕБАНИЙ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА С УНИВЕРСАЛЬНЫМИ СПЕКТРАЛЬНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НА ОСНОВЕ СЛАБОРЕЗОНАНСНЫХ ЛОВО

В. А. Ракитянский

111-114

Изучены характеристики и особенности работы слаборезонансной ЛОВО восьмимиллиметрового диапазона в широкой области значений рабочего тока и потенциала замедляющей системы. В зависимости от значений указанных параметров в ЛОВО устанавливается одночастотные, многочастотные с эквидистантным спектром и хаотические колебания со сплошным спектром частот. При этом, эффективность взаимодействия увеличивается с усложнением автоколебательных режимов ЛОВО. Большим достоинством рассматриваемого подхода является также возможность электронной перестройки частоты генерируемых колебаний во всех режимах работы. Указанные особенности расширяют функциональные возможности ЛОВО и делают перспективным их применение в качестве источников средней мощности с универсальными спектральными характеристиками.

ВОЗБУЖДЕНИЕ ХАОТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ЛОВО НЕЛАМИНАРНЫМИ ЭЛЕКТРОННЫМИ ПОТОКАМИ

В. И. Афанасьев, К. А. Лукин, В. А. Ракитянский

115-118

В работе экспериментально исследована возможность получения большого разброса продольных скоростей в электронных потоках, формируемых в медленно нарастающих магнитных полях. Приведены результаты измерения разброса скоростей электронов и показана возможность применения таких потоков для возбуждения шумовых колебаний в ЛОВО миллиметрового диапазона. Обсуждаются возможные механизмы, приводящие к развитию сложных колебаний, и перспективы развития данного подхода.

НЕЛИНЕЙНЫЕ ВОЛНОВЫЕ И КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПРИБОРАХ СО СКРЕЩЕННЫМИ ПОЛЯМИ

Кулагин О. П., Левин Г. Я.

119-122

На основе ранее полученных экспериментальных данных, предложена модель поведения электронов в системах M-типа, учитывающая неоднородное распределение электрических полей и электронной плотности в торцовых областях. В рамках рассматриваемой нелинейной модели для основных параметров, характеризующих поведение электронов, получены решения в виде солитонов КдВ. На основе этого высказаны предположения о влиянии торцевых областей на спектр колебаний приборов М-типа.

О ФАЗОВОЙ СЕЛЕКЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ В РЕЗОНАНСНЫХ ГЕНЕРАТОРАХ О-ТИПА С ДЛИТЕЛЬНЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ

Г. А. Алексеев

123-127

В рамках качественной полуаналитической нелинейной теории исследовано влияние динамических поперечных смещений электронов на выходные характеристики резонансных автогенераторов О-типа с длительным взаимодействием. Показано, что при "слабых" фокусирующих магнитных полях автомодуляция потока по поперечным смещениям электронов может приводить к существенному повышению электронного КПД и являться причиной гистерезисных явлений при перестройке генератора ускоряющим напряжением.

СУБМИЛЛИМЕТРОВЫЙ JIA3ЕРНЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР – ПОЛЯРИМЕТР ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПЛАЗМЫ

Ю. Е. Каменев, В. К. Киселев, Е. М. Кулешов, Б. Н. Князьков, В. К. Кононенко, П. К. Нестеров, М. С. Яновский

128-133

Осуществлен лазерный интерферометр-поляриметр на длину волны 195 мкм, совмещенный с многоканальным интерферометром на длину волны 337 мкм установки Токамак-15, обеспечивающий одновременное определение электронной концентрации плазмы и полоидального магнитного поля, наведенного током плазменного шнура, по одному из семи каналов вертикального зондирования. СВЧ часть выполнена на основе полго диэлектрического лучевода и квазиоптических функциональных устройств. Отказ от металлических антенн и использование в их качестве открытых срезов полого диэлектрического лучевода позволили достигнуть поляризационного разрешения ~ 0,1^о.

ПОЛЫЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВОЛНОВОД - СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЯ В МЕТОДЕ КВАЗИОПТИЧЕСКОГО ВОЛНОВОДНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАССЕЯНИЯ

В. К. Киселев

134-139

Теоретически рассмотрен полый диэлектрический волновод (ПДВ) для использования его в качестве формирователя поля при лабораторных исследованиях характеристик рассеяния физических объектов или их масштабных моделей методом квазиоптического волноводного моделирования (КВМ) в миллиметровой и субмиллиметровой областях электромагнитного спектра. Определены критерии качества поля в рабочем объеме внутри ПДВ и получены простые и удобные аналитические соотношения, позволяющие с достаточной для практики точностью оценивать размеры рабочего объема. Показано, что в методе КВМ, благодаря использованию квазиоптической формирующей структуры в виде ПДВ, аксиальный размер рабочего объема по критерию минимизации продольной вариации поля значительно превосходит аналогичный размер для свободного пространства, что открывает возможность изучения в лабораторных условиях моделей весьма протяженных рассеивателей, составляющих по длине сотни и даже тысячи длин волн.

РАЗРАБОТКА РАДИОВОЛНОВОГО ВЛАГОМЕРА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

В. Н. Деркач, О. Е. Марыкивский

140-142

Рассмотрена простая измерительная схема влагомера, работающего в трехсантиметровом диапазоне длин электромагнитных волн. Описаны структурная схема, алгоритм работы блока обработки измерительной информации и методы калибровки.