2002, том 7, № 1

КВАЗІОПТИКА МІЛІМЕТРОВОГО І СУБМІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНІВ В ІРЕ НАН УКРАЇНИ (ХАРКІВ): ВІД ІДЕЙ ДО ПРИКЛАДНИХ СИСТЕМ

Костенко О. О., Носіч О. Й.

9-35

Показані основні етапи формування і розвитку в ІРЕ НАН України наукових досліджень по квазіоптичній тематиці. Результати багаторічних робіт відділу квазіоптики, проведених відповідно до найважливіших науково-технічних програм СРСР, уперше подані в контексті прикладної спрямованості цих програм, їхньої актуальності, наукового значення, технічних особливостей і умов проведення, починаючи з формування основних принципів і закінчуючи використанням розроблених методів, приладів і систем у сучасному фізичному експерименті і науковому приладобудуванні. Стаття написана з використанням архівних документів ІРЕ, звітів про НДР, проведених у відділі квазіоптики в різні часи, публікацій і авторських свідоцтв учасників цієї роботи.

МЕТОД ЧАСТКОВИХ ОБЛАСТЕЙ ЯК ОСНОВА УЗАГАЛЬНЕНИХ ПРОЦЕДУР РОЗВ’ЯЗАННЯ ВНУТРІШНІХ ГРАНИЧНИХ ЗАДАЧ (ЗАГАЛЬНА СХЕМА)

Кириленко А. O., Кулик Д. Ю., Ткаченко В. І.

36-44

Викладено ідею нового узагальненого підходу до процедур зшивання полів у методі часткових областей, що торкаються як обчислення власних модових базисів хвильоводів зі складним поперечним перерізом, так і розрахунку амплітудно-частотних характеристик розсіяння складних хвильоводних пристріїв. Розробка загальної процедури зшивання  полів дає можливість реалізувати повністю автоматизовані алгоритми, що дозволяють уникнути персоніфікованого аналітичного розгляду відповідної граничної задачі. Більше за це, забезпечуються спеціальні засоби для розпізнавання обводів поперечних перерізів і алгоритми їх попередньої обробки. Типи структур, які можуть бути обчислені за допомогою пропонуємого підходу, містять у собі будь які хвильоводні об’єкти із ступінчастими металевими границями, зокрема з гладкими, які апроксимуються еквівалентною совокупністю ступінчастих кусково-координатних поверхнь. Запропонований підхід дозволяє вирішувати задачі, для яких звичайно використовувались сіткові методи, але зі збереженням високої швидкості та точності обчислень, характерної для спеціалізованих процедур методу часткових областей.

ПОЛЯРИЗАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ЕКРАНОВАНОГО КІРАЛЬНОГО ШАРУ З ДИФРАКЦІЙНОЮ ГРАТКОЮ

Панін С. Б., Поєдінчук А. Ю.

45-55

Розглянуто поляризаційні характеристики відбивної структури, що складається із діелектричного та кирального шарів, які знаходяться між дифракційною граткою та екраном. Використання процедури аналітичної регуляризації дало можливість одержати розв’язок відповідної векторної задачі у вигляді, який дозволяє проводити ефективне чисельне дослідження. Показано, що має місце повне перетворення падаючого площинно-поляризованого поля в дзеркально відбите поле крос-поляризації. Встановлено вплив гратки та резонансних властивостей щілини гратка - екран на характер ефекту перетворення поляризації. Визначені закономірності реалізації перетворення, вказані можливості збільшення ефективності та широкополосності.

МОДЕЛЮВАННЯ РАДІОЛОКАЦІЙНИХ ЗАВАД З НЕГАУСОВИМ РОЗПОДІЛЕННЯМ

Кулемін Г. П., Горошко Є. А., Курекін А. О.

56-67

Розглянуто алгоритм формування завади з негаусовим розподіленням миттєвих значень. Показано, що гарні результати можуть бути отримані при використанні метода нелінійних перетворювань з попередньою корекцією енергетичного спектру. Наведені результати моделювання завади з складовим нормальним розподіленням.

ЕЛЕКТРОМАГНІТНЕ ПРОЯВЛЕННЯ ГЕОДИНАМІЧНИХ ОБ’ЕКТІВ ЗЕМНОЇ КОРИ

Богданов Ю. О., Воронін В. І., Черняков О. М., Уваров В. М.

68-76

Досліджено зв’язок між геологічною структурою надр та імпульсним електромагнітним випромінюванням на денній поверхні Землі. Порівняння коефіциєнтів проходження для електромагнітних та акустичних коливань приводить до висновку про більш високу інформативність електромагнітного випромінювання. Запропоновано механізм утворення акустоелектромагнітного випромінювання надр в наслідок крихко-пластичної деформації породи при релаксації механічних напружень тектонічного походження. Використання запропонованого механізму виникнення випромінювання надр дозволяє пояснити існування стійкої кореляції локального імпульсного електромагнітного випромінювання на денній поверхні з активними глибинними розламними структурами. На основі порівняння характерної довжини розповсюдження випромінювання та сейсмічними даними глибини згасання розламних утворень зроблено висновок про існування сейсмічно невидимих слідів розламних структур, що простягаються до денної поверхні.

ДОСЛІДЖЕННЯ БІКОНІЧНОЇ РУПОРНОЇ АНТЕНИ

Теплюк О. Л., Хлопов Г. І.

77-81

Розглянуто особливості будови біконічної рупорної антени з круговою діаграмою направленості в Н-площині на основі аксіального хвильоводно-коаксіального переходу. Проведено порівняння переходів різноманітного типу, проведено розрахунок діаграми направленості в вертикальній площині і показано, що подібна антена має амплітудно-фазовий розподіл у розкриві зі змінними, що поділяються, коли радіус рупора значно більший довжини хвилі. Експериментально досліджені характеристики випромінювання задовільно узгоджуються з результатами розрахунку.

ОСОБЛИВОСТІ ВИМІРЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ІОНОСФЕРИ ЗАСОБАМИ КОРЕЛЯЦІЙНОЇ ОБРОБКИ НЕКОГЕРЕНТНО РОЗСІЯНОГО СИГНАЛУ

Лисенко В. М.

82-88

Розглянуто новий засіб корекції кореляційних функцій некогерентно розсіяного сигналу. Показано, що цей засіб забезпечує вимір електронної концентрації, іонної і електронної температур в широкому діапазоні висот при зондуванні іоносфери імпульсними сигналами тривалістю біля 1 мс.

НЕЛІНІЙНІ ХВИЛІ ПРОСТОРОВОГО ЗАРЯДУ В ЕЛЕКТРОННОМУ ПУЧКУ, МИНАЮЧОМУ ЧЕРЕЗ НАПІВПРОВІДНИК

Аверков Ю. О., Яковенко В. М.

89-94

У рамках гідродинамічного наближення досліджуються нелінійні коливання напівпровідникової плазми з електронним пучком малої щільності в сильному подовжньому магнітному полі. Передбачається, що електронний пучок – нерелятивістський і моноенергетичний. Розглянуто випадок, коли частота релаксації імпульсу електронів напівпровідника багато більше частоти їх плазмових коливань. Чисельний аналіз даного випадку з використанням методів фазової площини показав, що в області слабких електричних полів розподіл електричного поля в пучку нагадує ударну хвилю.

ПРО ВЗАЄМОДІЮ СТРУМУ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТОК С ДВОМІРНИМ ЕЛЕКТРОННИМ ГАЗОМ

Яковенко В. М., Яковенко І. В.

95-99

Побудовано теорію взаємодії потоку заряджених часток з плазмонами, які існують у двомірному електронному 2D газі. Припускається, що електрони у потоці, який перетинає область локалізації 2D газу, являє собою хвильовий пакет, енергетична ширина якого мала у порівняні з енергією плазмона. Тому їх взаємодію з полем плазмона необхідно описувати рівнянням Шредингера. Отримано рівняння, що характерізує зміну амплітуди поля плазмона, та знайдено інкремент нестійкості.

НЕЛІНІЙНА ДИНАМІКА ІНДУКОВАНОГО НВЧ ВИПРОМІНЮВАННЯ ФОНОНІВ, ЗУМОВЛЕНА САМООРГАНІЗАЦІЄЮ СПІН-ФОНОННИХ РУХІВ У НЕАВТОНОМНОМУ ФАЗЕРІ

Маковецький Д. М.

100-109

Новий тип нелінійних низькочастотних резонансів (-резонансів), котрі приводять до самоорганізації у неавтономному рубіновому фазері, експериментально  виявлено та теоретично інтерпретовано на основі моделі індукованого випромінювання Тенга-Статца-Демарса. Типовий -резонанс  проявляється у вигляді багаторазового звуження фононного НВЧ-спектра та супроводжується регулярними, незвичайно повільними (з періодом, що перевищує 100 с), строго корельованими пульсаціями НВЧ мод фононного індукованого випромінювання. Аналітичні оцінки частот -резонансів демонструють задовільне узгодження з експериментальними даними для малих розстроювань магнітного поля відносно центра лінії інверсії. Для випадку великих розстроювань обговорюється роль магнітної ядерної субсистеми (утвореної ядрами Al²⁷ кристалічної матриці рубіна) як можливої інерційної компоненти самоорганізованої дисипативної фазерної системи.

ОПТИМІЗОВАНИЙ НВЧ ПЛАЗМОТРОН З НЕРІВНОВАЖНОЮ ПЛАЗМОЮ

Мартинюк С. П., Моторненко А. П., Шунеманн К., Скуратовський І. Г.

110-114

Досліджені умови максимального введення потужності в НВЧ плазмотрон з потоком сильно нерівноважної стаціонарної плазми при атмосферному тиску газу. Використовувалась хвилеводно-коаксиальна конструкція НВЧ плазмотрону з двома короткозамикаючими поршнями, що настроюються, а в якості плазмостворюючого газу - аргон. Показана можливість поглинання в факелі плазмотрону більше 99% іонізуючої потужності трьохсантиметрового діапазону при потужності, що підводиться, до 12 Вт.

ВИСОКОЧАСТОТНІ ВЛАСТИВІСТІ БАГАТОШАРОВИХ СТРУКТУР CO/CU У МІЛІМЕТРОВОМ ДІАПАЗОНІ ДОВЖИН ХВИЛЬ

Деркач В. М., Недух С. В., Равлік А. Г., Шіпкова І. Г., Рощєнко С. Т., Тарапов С. І.

115-118

Приведені результати досліджень властивостей (феромагнітний резонансний відгук і нерезонансний відгук) тонких магнітних Co/Cu багатошарових структур в області частот 20-80 ГГц та 140 ГГц. Виявлено, що намагніченість насичення досліджуваної структури залежить від товщини Cu прошарку. Проаналізовано поведінку високочастотного коефіцієнта проходження в досліджуваних структурах при малих значеннях зовнішніх магнітних полів. Показано, що модуль високочастотного магнітоімпедансу має слабку залежність від частоти прикладеного сигналу в області міліметрового діапазону частот.

МАГНІТНОСТАТИЧНА СИСТЕМА ДЛЯ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОННИМ ПОТОКОМ

Афанас’єв В. І.

119-122

Пропонується конструкція малогабаритного дзеркала для одночасного відхилення та фокусування електронного потоку за допомогою неоднорідного магнітного поля. Дзеркало складається із двох самарій-кобальтових дисків та параболоїдного полюсного наконечника із магніто-м’якого матеріалу. Воно має магнітну індукцію осьової складової 180 мТ на поверхні полюсного наконечника.

ЕМПІРИЧНИЙ МЕТОД РОЗРАХУНКУ СТАТИЧНИХ ПУЛЬСАЦІЙ ПОПЕРЕЧНОГО СІЧЕННЯ ЕЛЕКТРОННОГО ПОТОКУ В ГДВ

Білоусов Є. В., Желтов В. М., Цвик О. І.

123-126

Запропоновано емпіричний метод визначення амплітуди статичних пульсацій товщини електронного потоку, створеного електронною гарматою в генераторі дифракційного випромінювання (ГДВ) та інших приборах О-типу мікрохвильової електроніки. За допомогою цього метода для діодної електронної гармати з площинними електродами одержані формули для розрахунку з високою точністю амплітуди пульсацій  стрічкового потоку. Результати розрахунків узгоджуються з експериментом.

МАЛООБ’ЄМНИЙ ПАКЕТОВАНИЙ ГДВ З ІЗОХРОННОЮ ДИФРАКЦІЙНОЮ ГРАТКОЮ

Корнієнков В. К., Скринік Б. К.

127-132

Досліджено малооб’ємний пакетований генератор дифракційного випромінювання (ГДВ) в довгохвильовій частині міліметрового діапазону довжин хвиль ( f = 32,5¸39 ГГц) з подвійною ізохронною дифракційною граткою, період якої поступово зменшується на 5% на дільниці інтенсивного гальмування електронного потоку. На довжині хвилі l = 8,5 мм при прискорюючій напрузі U ³ 4 кВ та фокусуючому магнітному полі B = 0,4 Тл одержана вихідна потужність в безперервному режимі Р_вых = 96 Вт при ККД рівному h = 0,12. Використання в якості коливального контуру ГДВ малооб’ємного відкритого резонатора дозволило розширити діапазон електронного перестроювання частоти по рівню половинної потужності до величини D f_0,5Рвых. ~ 80 МГц та одержати ширину спектральної лінії ~ 40 кГц при пульсаціях прискорюючої напруги DU = 0,05 В на рівні U = 4 кВ.

ГІПЕРВИСОКОЧАСТОТНА ЛАЗЕРНА УСТАНОВКА ДЛЯ БІОМЕДИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Кісельов В. К., Кулешов Є. М., Радіонов В. П., Дахов М. Ф., Яновський М. С., Маколінець В. І., Леонтьєва Ф. С., Шевцов Б. М., Гращенкова Т. М.

133-136

Описано субміліметровий газорозрядний HCN лазер з довжиною хвилі випромінювання 337 мкм, створений для біомедичних досліджень в клінічних умовах, простий, технологiчний i безпечний в експлуатацii. Накачка лазера проводиться перемiнним струмом з частотою 50 Гц. Для збудження газового розряду застосовано електроди повітряного охолодження, коаксиально встановленi на поверхні квазiоптичного резонатора хвилеводного типу. Приведені результати біомедичних досліджень, здійснених за допомогою цього лазера.

ШИРОКОСМУГОВИЙ ЕХО-БОКС МІЛІМЕТРОВОГО РАДІОДІАПАЗОНА ДЛЯ ТРИВАЛОЇ ЗАТРИМКИ ІМПУЛЬСНОГО НВЧ СИГНАЛА

Ганапольський Є. М.

137-141

Описаний малогабаритний ехо-бокс, який призначений для тривалої затримки імпульсного НВЧ сигналу міліметрового діапазону. Принцип дії прилада заснований на використанні об'ємного квазiоптичного резонатора, усередині якого несиметрично розташована рубінова куля. Наявність кулі в резонаторі призводить до зняття виродження й утворенню густого спектра власних коливань. Внаслідок високої добротності резонатора пристрій має спроможність довгостроково утримувати енергію НВЧ сигналу. Для імпульсного сигналу, ширина спектра якого перевершує відстань між сусідніми резонансними лініями густого спектра резонатора, ехо-бокс має широку ефективну смугу пропускання. Параметри пристрою: центральна частота 36 ГГц, тривалість затримки не менше 5 мкс при потенціалі 100 дБ; смуга пропускання 2 ГГц; об'єм 50 см³; вага 300 г. Ехо-бокс може бути використаний в системі автоматичного калібрування та контролю потенціалу апаратури, яка призначена для виміру характеритик поширення радіохвиль міліметрового радіодіапазону у різних середовищах.

ПОБУДОВА БЕЗНАДЛИШКОВИХ АНТЕННИХ КОНФIГУРАЦIЙ НА ГЕКСАГОНАЛЬНIЙ РЕШIТЦI МЕТОДОМ ВИПАДКОВОГО ПОШУКУ

Корнієнко Ю. В.

142-153

Здiйснено пошук безнадлишкових антенних конфiгурацiй на гексагональнiй решiтцi в межах правильного шестикутника радiусом до 15 крокiв решiтки. Пошук виконувався шляхом додавання нового елемента у випадково вибраний вузол решiтки, починаючи з пустої конфiгурацiї. Ставилася задача одержати конфiгурацiї з якомога бiльшим числом елементiв при заданому радiусi шестикутника. Одержано та наведено ряд конфiгурацiй для радiуса до 15. Виконано порiвняння з опублiкованими в лiтературi та одержаними регулярними методами результатами. З цього порiвняння видно, що випадковий пошук у деяких випадках може привести до конфiгурацiй з бiльшою кiлькiстю елементiв, нiж удається одержати регулярними методами.

ВИМІРЮВАННЯ КОМПЛЕКСНОЇ ДІЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРОНИКНОСТІ  ВОДНИХ  РОЗЧИНІВ В ВИСОКОЧАСТОТНОМУ ДІАПАЗОНІ

Вічкань О. В., Мельяновський П. О.

154-157

Розглянуто імпедансний метод вимірювання діелектричної проникності і втрат водних розчинів солей в діапазоні високих частот. Виміряна комплексна діелектрична проникність розчинів різних концентрацій. Продемонстрована придатність метода для вимірювання діелектричних параметрів сильно провідних водомістких середовищ.

ВПЛИВ ПОТУЖНИХ ІМПУЛЬСНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПОЛІВ НА БІОЛОГІЧНІ ОБ’ЄКТИ І СЕРЕДОВИЩА

Старостенко В. В.

158-161

Подано результати впливу потужних імпульсних електромагнітних полів НВЧ діапазону на воду, на розчинність у воді карбонатів кальцію та магнію. Подано результати впливу корму на активованій імпульсним електромагнітним полем воді на морфологічні та репродуктивні характеристики дрозофіл, а також результати безпосереднього впливу імпульсних електромагнітних полів на щитівку каліфорнійську.