Моделирование электромагнитных явлений в многосвязных квазиоптических системах с периодическими неоднородностями

Abstract

Дисертаційна робота присвячена встановленню загальних закономірностей фізики хвильових процесів в багатозв’язних квазіоптичних системах (БКС), на основі яких дані рекомендації щодо використання оптимальних режимів збудження БКС у практичних схемах приладів НВЧ. У літературному огляді проаналізовано сучасний рівень розвитку і основні типи класичних багатозв’язних систем, приведена їх класифікація.Розроблена загальна методика і функціональна схема моделювання електро-магнітних явищ в БКС, яка реалізована в частотному діапазоні f = 30 − 80 ГГц. У результаті системного дослідження випромінюючих систем БКС різноманітних модифікацій встановлено: можливість фазової і амплітудної корекції інтенсивності випромінювання шляхом зміни координатної і кутової орієнтації двохрядних металевих ґраток, відносно осі діелектричного хвилеводу; визначені умови резонансного випромінювання при зміщенні ламелів напівпрозорих решіток на величину "d ≈ λ 2 і відбивних решіток на "d ≈ λ 4 . Показано, що при включенні в об’єм напівсферичного відкритого резонатора двухрядних металевих дифракційних решіток, смуга пропускання БКС в області резонансної частоти зростає в 3-4 рази при одночасному пригніченні коливань на бокових частотах. Встановлені межі впливу циклотронного параметру на інкременти зростання амплітуд поля в відкритому хвилеводі. Запропоновані і реалізовані в експерименті нові схеми пристроїв НВЧ. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20904

Диссертационная работа посвящена установлению общих закономерностей физики волновых процессов в многосвязных квазиоптических системах (МКС), на основе которых даны рекомендации по использованию оптимальных режимов возбуждения многосвязных квазиоптических систем в практических схемах устройств СВЧ. На основании литературного обзора проанализирован современный уровень развития и основные типы классических многосвязных систем, сформулировано их определение. Приведена классификация таких систем, обозначены основные объекты теоретических и экспериментальных исследований, а также задачи, решаемые в диссертационной работе. Разработаны общая методика и функциональная схема моделирования электромагнитных явлений в МКС, которые базируются на преобразовании поверхностных волн диэлектрического волновода (ДВ) в объемные при их распространении вдоль периодических металлических и металлодиэлектрических структур (МДС). Экспериментальное моделирование электромагнитных процессов в МКС реализовано в частотном диапазоне f = 30 − 80 ГГц. В результате системного исследования излучающих структур МКС различных модификаций установлен ряд новых эффектов в преобразовании поверхностных волн в объемные на периодических неоднородностях сложной конфигурации: для двухрядных металлических дифракционных решеток (ДР) установлена возможность фазовой и амплитудной коррекции интенсивности излучения путем смещения их ламелей относительно продольной оси ДВ, либо изменения угловой ориентации решеток относительно этой оси; определены условия резонансного излучения при смещении ламелей полупрозрачных решеток на величину "d ≈ λ 2 и отражательных решеток при значениях "d ≈ λ 4 ; для двухрядной системы отражательная – полупрозрачная ДР установлена возможность увеличения интенсивности трансформации поверхностной волны в объемную на 30 – 40% по сравнению с однорядными системами; установлена корреляция численного и экспериментального моделирования на излучающих системах с МДС. Показано, что при включении в объем полусферического ОР двухрядных металлических ДР, полоса пропускания МКС в области резонансной частоты увеличивается в 3 – 4 раза при одновременном подавлении колебаний на боковых частотах. Для МКС с периодическими металлодиэлектрическими структурами установлена возможность управления частотными и амплитудными характеристиками при изменении их электродинамических параметров. Для волноведущих МКС в рамках линейной теории усилителя на эффекте Смита-Парселла установлены пределы влияния циклотронного параметра на инкременты нарастания амплитуд поля в открытом волноводе (ОВ). Определены оптимальные условия формирования бегущей электромагнитной волны вдоль оси ОВ при различной комбинации конфигураций зеркал и излучающих систем. Показана возможность разделения мощностей падающей и отраженной волн в результате их интерференции в объеме ОВ при наличии двух дифракционо-связанных источников излучения. В результате проведенных исследований предложены и реализованы в эксперименте перестраиваемые направленные ответвители на дифракционно-связанных линиях передачи, которые не уступают по параметрам лучшим образцам существующих ответвителей на основе ДВ, а также делители мощности на основе двухрядных ДР. Предложены схемы источников излучения на основе МКС, определена возможность их реализации при переходе в субмиллиметровый – инфракрасный диапазоны волн. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20904

Dissertation is devoted to establishment of physics of wave processes in multilinked quasi-optical structures (MQS), on the basis of which recommendations for using best performances of multilinked quasi-optical structures stimulation in practical systems of microwave frequency are given. On the grounds of literary review modern level of development and basic types of classical multilinked systems are analyzed and their classification is given. The common principles and functional scheme of electromagnetic phenomena modeling in MQS, which is realized in frequency range f = 30 − 80 GHz, are worked out. As the result of system investigation of radiant systems MQS of different modifications is established: the possibility of phase and amplitude correction of radiation intensity; conditions of resonance radiation while displacement of translucent grid segments on the magnitude "d ≈ λ 2 and reflecting gratings with the value "d ≈ λ 4 . It is shown, that while brining in volume of hemispheric open resonator (OR) two-column metal diffraction grid the bandwidth of MQS in resonator frequency becomes 3-4 times more, while simultaneous suppression of vibrations on side frequency. The influence limits of cyclotron parameter on the increments of field amplitude growth in the open waveguide are determined. New schemes of high frequency devices are proposed and realized in experiment. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20904