2012, т. 3(17), № 3
ДВОВИМІРНО-ПЕРІОДИЧНІ ҐРАТКИ. ЧАСТИНА 3. ЕЛЕМЕНТИ СПЕКТРАЛЬНОЇ ТЕОРІЇ
Величко Л. Г., Кривчікова Г. О., Сіренко Ю. К.
Наведено результати, що є необхідними для побудови спектральної теорії тривимірних періодичних структур. Отримано аналітичне зображення канонічної функції Гріна, визначено природну область варіації спектрального параметра (комплексної частоти) – нескінченнолистову ріманову поверхню, сформульовано твердження, що дозволяють оцінити області локалізації елементів спектральної множини.
УЗАГАЛЬНЕНИЙ МЕТОД ЗШИВАННЯ В ТЕОРІЇ ДИФРАКЦІЇ МОД ХВИЛЕВОДІВ. ЧАСТИНА I. ФОРМУЛИ ФРЕНЕЛЯ ДЛЯ ОПЕРАТОРІВ РОЗСІЮВАННЯ
Петрусенко І. В., Сіренко Ю. К.
Розглянуто узагальнення класичного методу зшивання (the mode-matching technique), що відповідає новому формулюванню задачі дифракції хвиль на неоднорідності у хвилеводі. Коротко викладено матрично-операторний формалізм модового аналізу, що використовується. Для канонічної задачі про сходинку у прямокутному хвилеводі виведено формули Френеля для шуканих операторів відбиття та проходження мод. Аналітично доведена коректність знайденої матрично-операторної моделі. Показано, що отримані результати дійсні для класу задач дифракції хвиль на стрибкоподібних неоднорідностях у хвилеводах. Розвинений узагальнений метод зшивання призначено для ефективного строгого розв’язування задач аналізу хвилевідних вузлів і пристроїв мікрохвильової техніки.
НЕТРИВІАЛЬНІ РЕЖИМИ КРОС-ПОЛЯРИЗАЦІЇ У КАСКАДАХ СХРЕЩЕНИХ СТРІЧКОВИХ ҐРАТОК
Щербак В. В.
У строгій постановці досліджено крос-поляризаційні ефекти у каскадах схрещених ґраток. Знайдено нетрадиційні резонансні режими обертачів поляризації електромагнітних хвиль. Доведено, що ці пристрої можна виконати на основі ґраток з періодом порядку довжини хвилі l . Внаслідок плоско-вершинної амплітудно-частотної характеристики поляризаторів і збільшення періоду ґраток збільшена на два порядки робоча смуга частот пристроїв. Знайдено конструкції з двох ґраток або трьох чи більше з двома напрямками орієнтації стрічок та інші нестандартні варіанти обертачів поляризації. Виявлено нетривіальний шкідливий ефект і запропоновано шляхи його усунення.
НЕСТАЦІОНАРНИЙ ВІДГУК МОДИ КРУГЛОГО ХВИЛЕВОДУ НА ЗМІНУ ДІЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРОНИКНОСТІ В СЕРЦЕВИНІ
Сахненко Н. К.
За допомогою строгого математичного методу вивчено перетворення напрямленої моди круглого діелектричного хвилеводу в результаті стрибкоподібної зміни у часі показника заломлення серцевини. Припущення різкої зміни показника заломлення дозволило побудувати аналітичний розв’язок у вигляді перетворення Лапласа. Обернене перетворення у часовий простір отримано за допомогою теореми про лишки та оцінки інтегралів уздовж розрізів комплексної площини. Одержані розв’язки дозволили вивчити перехідні процеси та усталений режим, продемонструвати можливість зсуву частоти, а також виявити можливість перетворення напрямленої моди в моди випромінювання, що швидко залишають серцевину хвилеводу.
ПРО МОЖЛИВІСТЬ СТРОГОГО МОДЕЛЮВАННЯ КОМПРЕСІЇ ЧАСТОТНО-МОДУЛЬОВАНИХ ІМПУЛЬСІВ В ПОРОЖНИСТИХ РЕГУЛЯРНИХ ХВИЛЕВОДАХ
Пазинін В. Л.
За допомогою строгих транспортних операторів у часовій області досліджено можливість точного визначення законів амплітудної та частотної модуляції електромагнітних імпульсів, призначених для компресії у відрізках порожнистих регулярних хвилеводів. У рамках проведеного числового експерименту продемонстровано стиснення вхідного імпульсу більш ніж у 100 разів на відрізку плоскопаралельного хвилеводу довжиною, що дорівнює 2 500 його висот.
ДОПЛЕРІВСЬКІ СПЕКТРИ ВУЗЬКОСМУГОВИХ СИГНАЛІВ, ВІДБИТИХ КОРАБЛЯМИ РІЗНИХ КЛАСІВ
Горобець В. М.
Приведено результати експериментальних досліджень зворотного розсіювання радіохвиль від кораблів. Основну увагу приділено аналізу доплерiвських спектрів сигналів, відбитих від кораблів. Показано, що форма обвідної спектра несе в собі інформацію про просторову структуру корабля.
ФОРМУВАННЯ КОГЕРЕНТНИХ РАДІОМЕТРИЧНИХ ЗОБРАЖЕНЬ 8-ММ ДІАПАЗОНУ ДОВЖИН ХВИЛЬ ЗА ДОПОМОГОЮ НАЗЕМНОГО ШУМОВОГО РАДАРА З СИНТЕЗУВАННЯМ ДІАГРАМИ СПРЯМОВАНОСТІ
Кудряшов В. В., Лукін К. О., Паламарчук В. П., Виплавін П. Л.
Радіометричний моніторинг дає змогу отримувати унікальну інформацію про випромінювання об’єктів. При цьому для дослідження не потрібно формувати та випромінювати сигнал, що зондує. Відомі конструкції радіометрів не реалізують розрізнювальної здатності по двох координатах за використання широко направлених антен. Розглядається принцип формування радіометричних зображень на малих відстанях з розрізненням за напрямком відстань–азимут. Для цього використовано схему інтерференційного радіометра та принцип синтезу апертури. Наведено опис пропонованого способу формування радіометричних зображень та результатів, отриманих експериментально за допомогою апаратури наземного шумового радару з синтезованою апертурою антен 8-мм діапазону довжин хвиль. Отримано радіометричні зображення тестового об’єкта, підтверджена можливість реєстрації радіотеплового випромінювання за допомогою досліджуваної апаратури. Результати можуть бути використані для виявлення прихованих об’єктів для забезпечення безпеки.
ПОВЕРХНЕВІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ СТАНИ НА МЕЖІ ФОТОННИЙ КРИСТАЛ–ПЛАЗМОПОДІБНЕ СЕРЕДОВИЩЕ У ЗОВНІШНЬОМУ МАГНІТНОМУ ПОЛІ
Аверков Ю. О., Білецький М. М., Тарапов С. І., Харченко Г. О., Яковенко В. М.
Теоретично досліджено вплив зовнішнього постійного магнітного поля на властивості поверхневих електромагнітних станів (ПЕС), що існують на межі розділу плазмоподібного середовища (ПС) та фотонного кристала. При цьому кожне з середовищ, що межують, передбачається напівнескінченим. Елементарна комірка фотонного кристала складається з двох різних немагнітних діелектриків. Показано, що ПЕС у зовнішньому магнітному полі можуть існувати при частотах, які перевищують плазмову частоту. Виявлено, що зовнішнє магнітне поле призводить до появи потоку енергії електромагнітного поля ПЕС, що паралельний межі розділу двох середовищ. Отримано коефіцієнт відбиття структури ПС–фотонний кристал з кінцевим числом шарів. Як ПС розглянуто дротяний метаматеріал з ефективною плазмовою частотою, що лежить в НВЧ-діапазоні. Встановлено, що мінімум коефіцієнта відбиття, пов’язаний зі збудженням ПЕС, зміщується в область більш низьких частот з ростом магнітного поля. Показано, що таке зміщення зумовлено впливом магнітного поля на фойгтовську діелектричну проникність ПС. Експериментально досліджено порушення ПЕС в структурі фотонний кристал–дротяний метаматеріал. Виміряно ефективну плазмову частоту дротяного метаматеріалу і вивчено вплив температури на стан і амплітуду піка коефіцієнта пропускання електродинамічної структури, відповідного виникненню ПЕС.
ВИКОРИСТАННЯ ВКЛАДЕНИХ НАПІВМАРКІВСЬКИХ ПРОЦЕСІВ ДЛЯ ОПИСУ НЕСТАЦІОНАРНИХ СИГНАЛІВ І ПОЛІВ
Луценко В. І., Луценко І. В., Масалов С. О., Хоменко С. І.
Розглянуто можливість використання вкладених напівмарківських процесів для створення статистичних моделей сигналів, відбитих від поверхонь розділу (суші та моря), а також ділянок «ясного» неба. На основі експериментальних даних визначено параметри, що входять до їх складу. Показано, що нестаціонарність сезонної зміни коефіцієнта заломлення тропосфери може бути врахована через опис його статистик полігаусовими моделями. Експериментально отримано параметри моделі для кожного з сезонів року. Запропонований підхід може використовуватися для створення імітаційної моделі поведінки коефіцієнта заломлення з використанням вкладених напівмарківських процесів.
ПЕРЕТВОРЕННЯ ЧАСТОТИ В PN–I–PN-СТРУКТУРАХ
Лукін К. О., Максимов П. П., Шиян Ю. А.
В рамках дифузійно-дрейфової моделі напівпровідників моделюється процес перетворення частоти сигналів у Ge, Si і GaAs pn–i–pn-структурах з різкими лавинними p–n-переходами і постійним зворотним зсувом. Досліджено нелінійні, частотні й фазові спотворення сигналів. Розглянуто механізм перетворення частоти. Визначено чинники, що впливають на перетворювальні властивості pn–i–pn-структур. Показано, що коефіцієнт перетворення частоти постійний.
ЕФФЕКТИВНІСТЬ ГЕНЕРАЦІЇ ДІОДІВ З РЕЗОНАНСНО-ТУНЕЛЬНИМИ МЕЖАМИ В «САНДВИЧ»-ВАРІАНТІ
Прохоров Е. Д., Боцула О. В., Клименко О. О., Стороженко І. П.
Досліджено вольтамперні характеристики та ефективність генерації діодів з резонансно-тунельними межами (РТМ) в структурах типу «сандвич» на основі GaAs. Розглянуто одно- і дворівневі моделі РТМ. Оцінено частотну межу роботи діодів з РТМ. Показано можливість генерації гармонік і множення частоти на діодах з РТМ у діапазоні кілька десятків гігагерц.
РЕЗОНАНСНІ ЧАСТОТИ ДІОДІВ ГАННА НА ОСНОВІ ВАРИЗОННИХ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ НІТРИДІВ
Стороженко I. П.
Вивчено дрейф доменів і коливання струму в приладах на основі варизонних напівпровідникових нітридів InGaN, AlGaN, AlInN, InBN, GaBN і AlBN. Показано, що застосування варизонних напівпровідників дозволяє збільшити ширину робочого діапазону частот діодів Ганна. Проведено огляд варизонних напівпровідників А3В5 з подібним ефектом.
АСИМПТОТИЧНІ РОЗКЛАДАННЯ В НЕЛІНІЙНІЙ ТЕОРІЇ ПРОМЕНЕВИХ ПРИЛАДІВ М-ТИПУ
Алексєєв Г. О.
Пропонується методика побудови наближених аналітичних розв’язків нелінійної задачі в теорії ламп біжучої або зворотної хвилі типу М (ЛБХМ) з використанням асимптоти-них оцінок інтегральних членів рівнянь для амплітуди ВЧ-поля та метод «зустрічних» розкладань. Метод розвинуто стосовно до приладів типу ЛБХМ з урахуванням омічних втрат ВЧ-потужності та зміни кінетичної енергії електронів у процесі взаємодії. Точність методики складає 5–10 % на різних ділянках дистанційної кривої розподілу амплітуди ВЧ-сигналу. Суттєвий інтерес становить аналітичне дослідження за допомогою запропонованої методики помножувальних властивостей променевих приладів М-типу. Підтверджено можливість створення односекційного помножувача на ЛБХМ з високою ефективністю перетворення ВЧ-енергії.
ОЦІНКА ВПЛИВУ ДЕФЕКТІВ НА ЯКІСТЬ КОМПОЗИТІВ З ВИКОРИСТАННЯМ КВАЗІОПТИЧНОЇ ПОЛЯРИЗАЦІЙНО-ЧАСТОТНОЇ РЕФЛЕКТОМЕТРІЇ В СУБТЕРАГЕРЦОВІЙ ОБЛАСТІ
Безбородов В. І., Кісельов В. К., Кулешов Є. М., Нестеров П. К., Мізрахі С. В., Яновський М. С.
Розглянуто квазіоптичну поляризаційно-частотну рефлектометрію в субтерагерцовій (суб-ТГц) області частот з погляду її застосовності в якості неруйнуючого методу виявлення підповерхневих ушкоджень композиційних матеріалів, що використовуються в сучасній аерокосмічній промисловості при створенні міцних легковагових конструкцій із застосуванням клейових технологій. Досліджено можливість виявлення об’ємних зволожень і термічних ушкоджень структур з полімеру, армованого волокнами вуглецю (CFRP), з метою оцінки якості підготовки поверхні зразків CFRP перед склеюванням із використанням квазіоптичних променевідних систем для поляризаційних рефлектометрічних вимірів у суб-ТГц області частот (0,1...0,2 ТГц). Вимірювання амплітудно-частотних і поляризаційних характеристик відбиття матеріалів на зразках CFRP показало, що термічний вплив і об’ємне зволоження спричиняє зміну характеристик відбиття вуглепластика в цьому діапазоні частот, що дозволяє сподіватися на використання цього методу при створенні перспективних засобів неруйнуючого контролю й оцінки якості підготовки поверхні CFRP композитів перед склеюванням.
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ПІДХОДІВ ДО МІКРОХВИЛЬОВОГО МЕТОДУ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОВІДНИКІВ ПРИ КОВЗНИХ КУТАХ ПАДІННЯ ХВИЛІ
Губін О. І., Лавринович О. А., Миронов І. І., Черпак М. Т.
Наведено результати аналізу нерезонансних методів дослідження провідників, у тому числі високотемпературні надпровідники, при ковзних кутах падіння електромагнітної хвилі на об’єкт, що досліджується. На основі даних числового моделювання та експериментальних вимірювань наведено порівняльний аналіз для хвилеводних секцій прямокутного перерізу двох типів, а саме у вигляді кутового вигину та з нахиленою закорочувальною площиною. Дослідження проведено в 6-мм діапазоні хвиль при різних кутах падіння хвилі та різному поперечному перерізі вимірювальної секції з плавними переходами на хвилевод стандартного перерізу.
ВИМІРЮВАННЯ РОЗМІРІВ МІКРОЧАСТИНОК ОПТИЧНИМ МЕТОДОМ З ЦИФРОВОЮ ОБРОБКОЮ КАРТИНИ РОЗСІЯННЯ СВІТЛА
Кокодій М. Г., Лизогубенко С. В., Кайдаш М. В.
Запропоновано метод обробки картини розсіяння оптичного випромінювання мікрочастинками, яку отримано за допомогою цифрового фотоапарата з метою вимірювання розмірів частинок.