LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Хвилеводні та періодичні структури, утворені хвилеводами довільного поперечного перерізу



НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

Інститут радіофізики ти електроніки ім. О.Я. Усикова




Дон Наталія Геннадіївна



УДК 537.86+621.372.8







ХВИЛЕВОДНІ ТА ПЕРІОДИЧНІ СТРУКТУРИ,
УТВОРЕНІ ХВИЛЕВОДАМИ ДОВІЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО ПЕРЕРІЗУ






01.04.03 – радіофізика




Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук













Харків – 2007

Дисертацією є рукопис


Робота виконана в Інституті радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова Національної академії наук України


Науковий керівник:

доктор фізико-математичних наук

професор
Кириленко Анатолій Опанасович
Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова
НАН України (м. Харків)
завідувач відділу обчислювальної електродинаміки


Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук

професор
Просвірнін Сергій Леонідович
Радіоастрономічний інститут НАН України (м. Харків)
завідувач відділу теоретичної радіофізики


доктор фізико-математичних наук

професор
Айзацький Микола Іванович
НДК “Прискорювач”
ННЦ ХФТІ НАН України (м. Харків)
заступник директора з наукової роботи




Захист відбудеться “25” грудня 2007 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.157.01 Інституту радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України за адресою: вул. Академіка Проскури, 12, Харків, 61085.


З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України за адресою: вул. Академіка Проскури, 12, Харків, 61085.


Автореферат розісланий “19” листопада 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

Л.А. Рудь

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. У дисертаційній роботі представлені строгі математичні моделі й алгоритми розрахунку хвилеводних, двовимірно-періодичних та сповільнюючих структур, утворених із фрагментів регулярних хвилеводів довільного поперечного перерізу. Багато пристроїв мікрохвильової техніки саме і являє собою набори відрізків регулярних хвилеводів різноманітних поперечних перерізів. На початку формування сучасної електродинаміки обмежувалися лише прямокутними або круглими хвилеводами. Розвиток сучасних радіосистем, підвищення вимог до їхніх мікрохвильових складових і необхідність використання нових електродинамічних вузлів, з одного боку, та розширення можливостей сучасних обчислювальних засобів, з іншого, зумовлюють актуальність поширення існуючих та розробку нових теоретичних підходів до електродинамічного моделювання тривимірних об’єктів, що включають у себе фрагменти хвилеводів складних поперечних перерізів. Сучасні комп’ютерні ресурси й математичне оснащення вже дозволяють створювати та використовувати програмні пакети, що можуть швидко та точно розрахувати характеристики пристроїв з реальними або можливими відхиленнями геометрії від заданої, наприклад, об’єкти з лінійно-координатним поперечним перерізом із закругленими кутами, або використовувати у проектуванні систем тракти зі спеціальними складними перерізами. При цьому складний поперечний переріз часто вибирається з особливих міркувань щодо електродинаміки системи, виходячи з вимог до широкосмуговості, необхідної поляризації, модового складу й ін. Моделі, що допускають “довільність” поперечного перерізу, цікаві не тільки як теоретична база для практики, але й з дослідницької точки зору. Аналіз і використання поперечних перерізів нового типу можуть забезпечити нові властивості цілого ряду таких пристроїв, як фільтри, поляризатори, частотно-селективні екрани та ін.

Природньо, що поставлена в дисертації задача може бути розв’язана за допомогою широко поширених у наш час сіткових методів. Однак час та ресурси, необхідні для розрахунків, недостатня точність отриманих результатів та труднощі застосування сіткових методів у задачах оптимізації роблять актуальним пошук нових і вдосконалення традиційних числово-аналітичних алгоритмів аналізу хвилеводних і періодичних структур, що включають у себе хвилеводи довільного поперечного перерізу.

Зв’язок дисертаційної роботи з науковими програмами, планами, темами.Дисертація виконана в рамках держбюджетних науково-дослідних робіт ІРЕ ім. О.Я. Усикова НАН України: “Теоретичні та експериментальні дослідження хвильових процесів в активних та пасивних приладах і системах мікрохвильового ти міліметрового діапазонів” (номер державної реєстрації 0100U006441, 2001 2003 рр.), “Теоретичне та експериментальне дослідження хвильових процесів у системах мікрохвильового діапазону” (номер державної реєстрації 0103U002267, 2004 2006 рр.) і “Розробка та впровадження нових методів обчислювальної радіофізики, теоретичні та експериментальні дослідження трансформації електромагнітних полів гіга- і терагерцового діапазонів в об’єктах і середовищах антропогенного та природного походження” (номер державної реєстрації 0106U011975, 2007 2011 рр.). У всіх перерахованих вище науково-дослідних роботах дисертант є виконавцем.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є кількісний і якісний аналіз модових спектрів хвилеводів довільного поперечного перерізу та дифракційних властивостей пристроїв, утворених з відрізків таких хвилеводів; виявлення механізмів формування резонансних ефектів і фізичних закономірностей, перспективних для створення різноманітних пристроїв мікрохвильової техніки.

Для досягнення цієї мети виявилося необхідним розв’язати ряд задач, що пов’язані зі створенням та числовою реалізацією математичних моделей, які забезпечують розрахунок:

  • спектрів власних хвиль порожнистих хвилеводів довільного поперечного перерізу;

  • узагальнених матриць розсіяння плоско-поперечних з’єднань хвилеводів довільного поперечного перерізу, як ключових елементів;

  • узагальнених матриць розсіяння складних вузлів, що утворені з послідовності таких ключових елементів;

  • дифракційних характеристик двовимірно-періодичних перфорованих металевих екранів;

  • дисперсійних властивостей діафрагмованих хвилеводів.

Для пояснення причин і закономірностей різноманітних резонансних ефектів у задачах розсіяння треба було також вирішити проблему пошуку власних коливань відкритих хвилеводних та періодичних резонаторів, що представляють собою неоднорідності, навантажені на напівнескінченні хвилеводні канали або на вільний простір.

Об’єктом дослідженняє хвилеводні та періодичні електродинамічні структури мікрохвильової техніки.

Предмет дослідження – спектральні та дифракційні характеристики хвилеводних вузлів, сповільнюючих систем та двовимірно-періодичних перфорованих ґраток, що утворені з відрізків хвилеводів довільного поперечного перерізу.

Методи дослідження.Для розв’язання поставлених задач було використано строгі математичні моделі й числові алгоритми, побудовані на основі:

  • методу