LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Характеристики випромінювання ліній передачі з імпедансними межами

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ РАДІОФІЗИКИ ТА ЕЛЕКТРОНІКИ

ім. О.Я. Усикова




Удовенко Анатолій Павлович



УДК 537.876



ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИПРОМІНЮВАННЯ ЛІНІЙ ПЕРЕДАЧИ З ІМПЕДАНСНИМИ МЕЖАМИ



01.04.03 – радіофізика





АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук










Харків - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Радіоастрономічному інституті Національної академії наук України.


НАУКОВИЙ КЕРІВНИК






доктор фізико-математичних наук, професор ГоробецьМикола Миколайович, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Харків, завідувач кафедри прикладної електродинаміки


ОФІЦІЙНІ ОПОНЕНТИ:











доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Фісун Анатолій Іванович, Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова Національної академії наук України, м. Харків, провідний науковий співробітник віддлу твердотільної електроніки;

доктор фізико-математичних наук, професор, Должиков Володимир Васильович, Харківський національний університет радіоелектроники, м. Харків, професор кафедри теоретичних основ радіотехніки.



Захист відбудеться “ 24 “ січня 2007 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64. 157. 01 в Інституті радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова Національної академії наук України за адресою: 61085, Харків-85, вул. Проскури, 12, актова зала.


З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова Національної академії наук України за адресою: 61085, Харків-85, вул. Проскури, 12.


Автореферат розісланий “ 20 “ грудня 2007 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Рудь Л.А.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Збільшення інформаційного обміну робить природним переведення систем передачі інформації в діапазони міліметрових і субміліметрових хвиль з більшою пропускною здатністю. Найважливішим елементом інформаційних каналів є антенні системи, при удосконаленні яких використовуються результати досліджень різних електродинамічних структур.

Перехід у більш високочастотні діапазони показав, що технології виготовлення опромінювачів гостроспрямованих антенних систем на частотах більш 100 ГГц не забезпечують прийнятні точності і є необхідність в альтернативних технологіях або пристроях. Одне з таких рішень - опромінювачі на лініях з імпедансними межами.

Для синтезу ефективних антенних систем необхідна інформація про спектри власних хвиль таких ліній передачі та характеристики випромінювання і широкосмуговості побудованих на них випромінювачів. Застосування наближених методів в аналізі випромінювання з відкритого кінця ліній з імпедансними межами для одержання в аналітичній формі параметрів випромінювачів дає можливість досліджувати амплітудні і поляризаційні характеристики випромінювання з урахуванням параметрів ліній, дозволяє розширити уявлення про особливості формування випромінювання в діапазоні частот з поширенням результатів досліджень на рупорні випромінювачі з малими кутами розкривів.

При створенні дзеркальних антенних систем з опромінювачами у вторинних фокусах важливі характеристики випромінювання в ближній і проміжній зонах, представлення полів реальних опромінювачів у термінах гауссової оптики. У зв'язку з цим необхідні дослідження розподілів полів у ближній зоні з урахуванням дисперсійних характеристик ліній.

Актуальність досліджень, проведених у дисертаційній роботі, визначається необхідністю подальшого розвитку фізичних уявлень про формування діаграм спрямованості випромінювання з відкритого кінця ліній та рупорних випромінювачів з імпедансними межами, вивчення впливу параметрів внутрішніх меж опромінювачів на характеристики гостроспрямованих антен і пристроїв систем зв'язку, радіолокаторів і радіотелескопів міліметрового і субміліметрового діапазонів радіохвиль.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у Радіоастрономічному інституті Національної академії наук України. Представлені в дисертації результати досліджень отримано в рамках науково-дослідних робіт, в проведенні яких автор брав участь в якості відповідального виконавця: "Теоретичні й експериментальні дослідження чутливості радіотелескопів міліметрового діапазону", "Розробка систем контролю поверхні рефлекторів і оптимізація характеристик великоапертурних антенних систем радіотелескопів діапазону коротких міліметрових хвиль", "Дослідження радіофізичних характеристик об'єктів Сонячної системи та земного довкілля на міліметрових хвилях методами радіометрії і спектроскопії", "Теоретичні й експериментальні дослідження радіофізичного методу дистанційного контролю чистоти повітря в міліметровому діапазоні радіохвиль" (номера держ. реєстрації 01860095209, 0193035235, 0100U006423, 0102U002483 відповідно).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є визначення фізичних закономірностей формування просторового розподілу полів випромінювання з відкритого кінця лінії з імпедансними межами, збуджуваної власними несиметричними хвилями при довільних електричних розмірах випромінюючої апертури та імпедансних межах.

Для досягнення зазначеної мети необхідно вирішити наступні задачі:

одержати наближені аналітичні вирази характеристик імпедансних меж і розв'язань дисперсійних рівнянь без обмеження електричних розмірів ліній і дослідити постійні поширення і спектри власних хвиль,

провести порівняльні дослідження еволюції розподілів гібридних хвиль нижчих порядків у розкривах ліній з імпедансними межами різних типів,

вивчити закономірності формування діаграм спрямованості відкритого кінця циліндричних регулярних хвилеводів з довільним типом імпедансних меж,

розв'язати задачу розкладання в ортонормованому базисі функцій апертурних розподілів із двома площинами симетрії в циліндричній системі координат, визначити похибки розкладань.

Об'єктом дослідження в даній роботі є дифракція електромагнітних хвиль на відкритому кінці лінії з імпедансними межами.

Предмет дослідження – направлені і поляризаційні характеристики випромінювання з відкритого кінця лінії з імпедансними межами.

Методи дослідження. Для визначення дисперсійних характеристик і критичних частот гібридних хвиль, збуджуваних у лініях з імпедансними межами, використано метод часткових областей, у якому спрямовуюча електродинамічна структура розбивається на окремі області з ізотропним заповненням. Для кожної з областей формулюється окрема крайова задача з розв'язанням у вигляді власних функцій. Власні значення крайових задач випливають з розв'язань дисперсійних рівнянь, одержуваних із граничних умов для полів на межах областей. Дисперсійні рівняння розв'язані методами параметричного диференціювання і послідовних наближень.

Дослідження випромінювання з відкритого кінця ліній у дальній зоні проведено методами фізичної оптики в наближенні Кірхгофа. Випромінювання з відкритого кінця ліній з імпедансними межами в ближній і проміжній зонах досліджено методом власних функцій з використанням розкладань полів в ортонормованому базисі функцій Лагерра-Гаусса в наближенні Френеля-Кірхгофа. Теоретичні результати підтверджено проведеними автором експериментальними дослідженнями діаграм спрямованості і розподілів полів у ближній зоні випромінювачів, виконаних на основі ліній з імпедансними межами.

Наукова новизна одержаних результатів. У результаті виконання роботи одержано наступні нові результати:

1. Одержано наближені