LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

граничних інтегральних рівнянь для розрахунку базисів хвилеводів довільного поперечного перерізу;

  • методу часткових областей (МЧО) для плоско-поперечних з’єднань довільного числа хвилеводів складного поперечного перерізу, а також з’єднань хвилеводних каналів і каналу Флоке;

  • методу S-матриць для розрахунку характеристик з’єднань декількох хвилеводних неоднорідностей та характеристик частотно-селективних екранів;

  • строгої постановки спектральних крайових задач, що передбачає пошук спектрів власних комплексних частот відкритих хвилеводних резонаторів.

    Наукова новизна одержаних результатів полягає як у розвитку нових методів і засобів обчислювальної електродинаміки, так і демонстрації нових фізичних ефектів.

    З точки зору методів обчислювальної електродинаміки наукова новизна роботи полягає в тому, що вперше представлено єдиний підхід, заснований на комбінації методу інтегральних рівнянь, методу часткових областей і методу S матриць та який дозволяє розраховувати:

  • спектри регулярних однозв’язних хвилеводів довільного поперечного перерізу;

  • узагальнені матриці розсіяння окремих плоско-поперечних з’єднань згаданих хвилеводів та їх послідовностей;

  • дифракційні характеристики хвилеводних об’єктів і двовимірно-періодичних металевих екранів, перфорованих отворами довільного поперечного перерізу;

  • дисперсійні властивості діафрагмованих хвилеводів з щілинами зв’язку довільної конфігурації.

    З точки зору фізичних результатів наукова новизна полягає в тому, що:

  • розширено клас хвилеводів з кусочно-лінійними межами, для яких досліджено вплив закруглень їх кутів на частоти відсікання й розподіл полів їхніх власних хвиль, а також встановлено границі застосовності наближених формул для обчислення частот відсікання на прикладі прямокутного хвилеводу;

    та уперше:

  • визначено причини зняття виродження хвиль квадратного хвилеводу при трансформації його поперечного перерізу до круглого;

  • вивчено та обґрунтовано механізм формування резонансних характеристик діафрагм з декількома дугоподібними резонансними отворами у круглому хвилеводі. Показано, що за допомогою варіювання розмірів щілин, не змінюючи їхнього розташування, можна сконструювати комірки смугових фільтрів для обох поляризацій основної хвилі круглого хвилеводу, а, додаючи у діафрагму центральну круглу апертуру, можна отримати комірки режекторних фільтрів;

  • виявлено наявність власних коливань відкритих хвилеводних резонаторів з нульовим об’ємом – плоско-поперечних з’єднань хвилеводів та їхня роль у формуванні резонансних ефектів;

  • знайдено і пояснено ефект повного проходження основної хвилі хвилеводу крізь діафрагму з малим (позамежним) отвором поблизу частоти відсікання першої вищої хвилі;

  • встановлено резонансне проходження й відбиття плоскої хвилі від частотно-селективних поверхонь із дугоподібними й L-подібними отворами.

    Практичне значення одержаних результатів полягає, насамперед, у побудованих обчислювальних алгоритмах і в їхній реалізації. Багато хвилеводних і антенних систем містять вузли, що представляють собою набори відрізків регулярних хвилеводів складних поперечних перерізів. Отже, обчислювальні засоби, що дозволяють розраховувати їх характеристики, украй важливі при проектуванні різноманітних пристроїв мікрохвильової техніки. Крім того, практична цінність результатів міститься в можливості враховувати реальні геометричні форми об’єктів, що з’явилися під час їх виготовлення, та вказати допуски на виготовлення при можливому відхиленні поперечного перерізу хвилеводу від тої чи іншої форми. Слід зазначити практичну цінність алгоритмів розрахунку власних коливань відкритих хвилеводних резонаторів, представлених у даній роботі. Враховуючи зв’язок власних коливань системи з резонансними ефектами у задачах розсіяння, такий інструмент стає незамінним при виявленні природи, умов і режимів існування резонансних явищ. Можливості методів і засобів, що використовуються, роблять їх перспективними для подальшого застосування в задачах багатопараметричної оптимізації, а також для аналізу хвилеводних вузлів, що включають у себе фрагменти багатозв’язних хвилеводів і хвилеводів із довільним діелектричним заповненням.

    Особистий внесок здобувача. Опубліковані наукові результати отримано як особисто автором [2, 15], так і при його співучасті. У роботах, виконаних у співавторстві, внесок дисертанта полягає: в участі в розробці теоретичних підходів до розв’язку задач [1, 3, 7 12, 18]; у побудові, програмній реалізації й верифікації відповідних числових алгоритмів [1, 3, 4, 7 12, 17, 18]; у проведенні розрахунків дифракційних і спектральних характеристик досліджуваних структур та участі в аналізі і фізичної інтерпретації одержаних результатів [1, 3 14, 16 18].

    Апробація результатів дисертації. Результати досліджень за темою дисер-тації обговорювались на міжнародній конференції “Излучение и рассеяние электромагнитных волн” (Таганрог, червень 2003 р.); IV (Севастополь, вересень 2003 р.) та V (Київ, травень 2005 р.) міжнародних конференціях “Antenna Theory and Technique”; III (січень 2004 р.) та IV (грудень 2004 р.) Харківських конференціях молодих вчених “Радиофизика и СВЧ электроника”; XV (Варшава, Польща, травень 2004 р.) та XVI (Краков, Польща, травень 2006 р.) міжнародних конференціях “Microwaves, Radar and Wireless Communications”; міжнародній конференції “Дни дифракции” (Санкт-Петербург, Росія, червень 2004 р.); X (Дніпропетровськ, вересень 2004 р.) та XI (Харків, червень 2006 р.) міжнародних конференціях “Mathematical Methods in Electromagnetic Theory”; V (Харків, червень 2004 р.) та VІ (Харків, червень 2007 р.) міжнародному симпозіумі “Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter, and Submillimeter Waves”; “36th European Microwave Conference” (Манчестер, Великобританія, вересень 2006 р.).

    Публікації. Основні результати дисертаційної роботи відображено в 18 друкованих роботах, з них 6 статей у вітчизняних фахових виданнях та закордонних журналах [1 6] та 12 тез доповідей на різних міжнародних конференціях [7 18].

    Структура й обсяг роботи. Робота складається із переліку умовних позначень, вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Загальний обсяг дисертації становить 156 сторінок, у тому числі 53 рисунка, 10 таблиць і 2 додатки на 5 сторінках, а також список використаних джерел зі 120 найменувань на 12 сторінках.


    ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


    Перший розділ роботи присвячено аналізу літературних джерел, пов’язаних із практичним використанням і властивостями хвилеводів складного поперечного перерізу, а також з методами розрахунку структур, складених із фрагментів таких хвилеводів. Відзначено великий інтерес вітчизняних і закордонних авторів до досліджуваної проблеми. За результатами аналізу хвилеводи складного поперечного перерізу класифіковано залежно від їх форми й застосування, а методи розрахунку систематизовано по характерних ознаках. Це дало змогу продемонструвати актуальність поставленої задачі та встановити вимоги до методів і підходів її розв’язку.

    Другий розділ пов’язано з побудовою математичної моделі й алгоритму розрахунку спектрів регулярних однозв’язних хвилеводів довільного поперечного перерізу. Під спектром мається на увазі повна ортонормована система власних хвиль


  •