Введение к работе
Актуальность ггооблемч. Последовательное изучение нелинейных и многсзолновкх взаимодействий в распределенных системах типа электрсмагнптна-я линия лередачи - нелинейная среда представляет одно из важных направлений современной рзди-оінзикп. 3 качестве нелиней-юй среды мо;-:ет использоваться поток носителей заряда, плазма твердого тела, ферромагнитная :реда и т.д. [і - ;]. Именно исследование таких систем лредстазляет фундамент однсй из важнейших областей науки и техник;: - электроники и радиофизики сверхвысоких частот
Нелинейные явления ;га і.'апштестатлческих еолізх проявляется при сравнительно, небольичх уровнях мошостп, обуславливают нелинейные потери ЖЕ [6] її приводят к ряду новых и интересных зСіектов в линиях передачи с $ерритоьой пленкой (нелинейное сслаСление и ограїшченио сигналов, і'умсподавле-
ние и т.д.) [7.83. Необходимо отметить, что к моменту качала работы .чад диссертацией многие задачи, связанные, с нелинейными явлениями и прохождением сложных сигналов в линиях передачи с ферритовоЛ пленкой, не были решены, хотя можно указать отдельные работы (в основном, экспериментального характера) , где в той или ивой, мере обсуждались эти вопросы [7,9-12].
Аналогичные вопросы рассматривались ранее, в том числе и автором диссертации, применительно к задачам вакуумной электроники СБЧ, в частности, при исследовании линий передачи с потоком носителей заряда в скрещенных электрическом и магнитном полях.
С точки зрения электродинамики Ферритовая пленка в магнитном поле и поток носителей заряда в скрещенных электрическом и.магнитном полях могут рассматриваться как анизотропные гиротоспнне среды.характеризуемые соответственно либо тензором магнитной_чГ_, либо днэлектрической_Л_ проницаемос-
ТЯМК:
Поэтому проблема, связанная' с изучением особенностей нелинейных и многоволновых процессов в распределенных линиях передачи с различными гиротропными средами, является весьма актуальной, представляет научный интерес и в прикладном плане тесно связана с созданием многофункциональных СБЧ устройств.
Цель работы состоит в теоретическом и'экспериментальном исследовании общих закономерностей при взаимодействии -электромагнитной волны в линии передачи с нелинейными гиротропными средами, в изучении особенностей прохождения регулярных и шумовых сигналов различного уровня мощности через такие нелинейные линии передачи. В качестве нелинейных ги-ротропных сред в .работе рассматриваются ферритовая пленка '(пассивная среда) и ограниченный поток электронов, движущийся в скрещенных статических электрическом и магнитном полях (активная среда). ' -
Научная новизна и практическая значимость работы. Проведено последовательное рассмотрение электромагнитных волновых возмущений в ферромагнитном слое, находящемся в постоян-
НОМ МаГКИТНОМ ГТОЛе, И В ПСТОКе ЭЛеКТрОНОВ, ДЕИКУШбМСЯ в
скрещенных электрическом и магнитном полях. Впервые предложено описание потока электронов в скрещенных полях, как среды, списываемой тензсрсм диэлектрической проницаемости...,, и с учетом последнего на основе анализа дисперсионных соотнесений установлена определенная аналогия между волновыми процессами s рассматриваемых гнротрспкых средах.
;;;!;! г:;"Гг!;^ :': ^'л-чн ....-;;..!:; особенное:!] и общие захенсмер- ' ностп прохс:::;; пип слс:':нчл, в том .числе и шумовых, сигналов 'Ы'роз распределенные линии передачи с обратной динамической нелинейностью: с Оерритсвой пленкой (в режле поглощения сигнала) и с потеком электронов з скрещенных полях (в ре:киме усиления сигнала).
Для анализа сложных слоистых ферритових структур' на магчитосгатпчеекпх золнах предложен'общий метод, связанный с представлением такой структуры-как іеррптезого слоя, нагруженного на слои с заданной комплексной проводимостью. Впервые теоретически и экспериментально исследованы резонансные свойства структуры, предстазлянзщей собой линию передачи нагруженную на їсрритовую пленку, з которой возбуждается обратная о" "'-'-, мзгнш-ітсстатичаская волна.
Н. ценность диссертации определяется комплексом
выполненных теоретических и экспериментальных исследований по изучению обаих закономерностей, связанных с волновыми процессами в распределенных линиях передачи с различными ги-
ротропными средами, в качестве которых з работе рассматриваются ферромагнитный слой и поток носителей заряда в скрещенных полях. Результаты, полученные в работе, расширяют и углубляют физические представления о распространении волновых возмущений и прохождении сложных (многочастотных и шумовых сигналов) в таких линиях передачи.
Практическая значимость" работы заключается б разработке
физических основ создания широкого класса многофункциональ
ных СВЧ устройств на основе линий передачи, с ферритовой
пленкой или с потоком носителей.заряда. В частности, экспе
риментально исследована возможность создания нелинейных уст
ройств с заданными динамическими характеристиками (шумопода-
внтелей, ограничителей мощности, корректоров), перестраивае
мых СВЧ-аттенюатороБ, группирователей, фильтров-резонаторов
с высокой добротностью, перестраиваемых фильтров в телевизи
онном диапазоне длин волн і! т.д.. Конструктивные решения и
способы повышения эффективности СВЧ устройств, предложенные
в работе, в большинстве своем защищены.авторскими свидетель
ствам. . -
Задачи, поставленные в ходе диссертационного иследова-нил. решались в рамках Фундаментальных и поисковых КИР. проводимых в ЯКІ! кенакнгп і: \V.:',:!::' v. на кафедро обшей физики СГУ, а тагл.-'.- ь соуи.гтстіп;: !.'..';.:;::::ацнокны.'.;и планами АН СССР.
Результат;; научны/ псо.адк'Н.чннл, включенные ь диссертацию, были непосредственно ьнедрены в НПО "Пальма" и в СКТБ "Видео"," а таїахе используются б учебном процессе на кафедре обшей физики СГУ. '
Достоверность результатов, изложенных в работе, определяется использованием- обоснованных методов расчета, применением современной измерительной аппаратуры и удовлетворительным соответствием основных теоретических полонений экспериментальным данным.
На защиту выносятся следуздне основные положения:
1. Неханизм. приводящий к особенности нелинейной харак-
тернстики линии передачи с ферритсвой пленкой при возбужде-нии МСВ (аффект обратной динамической нелинейности), заключающийся в том. что потери магнитостатической волны в пленке с ростом сигнала в линии возрастают за счет параметрического возбуждения коротковолновых спиноз—< еолн, что приводит к снижению эффективности возбуждения мэгнитостатических волн СЕЧ сигналом.
5. Слоистая пленочная ферритовая структура может быть представлена :сак ферритсвый слой, нагруженный на слои с заданной ":чч иконой проводимостью. Такой подход позволяет не только о просительно просто описать хаоактеристики НОВ в :.;:ожнцх фзрритсвых структурах (содержащих слеп с чооптелями заряда, s периодических структурах и т.д.), но и выявить но-
вые особенности распространения МСЕ в пленочных структурах: в частности, при отрицательных значениях реактивной компоненты проводимости граничного слоя в нормально немагниченнои пленке возможно существование МСВ с аномальным характером дисперсии.
6. На основе, линий передачи с гиротропными средами возможно создание новых пассивных „или активных перестраиваемых СВЧ устройств с заданными характеристиками: устройств с обратной динамической нелинейностью, сукоподавитслеіі. ограничителей мощности, СВЧ-аттенюатороз на различные уровни, мощности, корректоров, слідьтрзв-резонзторов с- высокой добротностью и т.д..
На защиту выносятся также технические реысння и способы управления характеристиками СВЧ устройств, на которые получены авторские свидетельства.
Совокупность теоретических и экспериментальных результатов, связанных с получением новых данных о нелинейных к мкоговоляобых.процессах в распределенных линиях передачи с гиротропными средами, установление:.! особенностей распространения регулярных и ыумозых сигналов 5 таких линиях, а такие новые технические реыения. позволяет заключить, что в диссертации решена крупная научная проблема в области радиофизики и электроники сверхвысоких частот, имеющая важное практическое значение для создания СВЧ устройств с иирокими функциональными возможностями.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных к региональных конференциях и семинарах: Всесоюзных научных сессиях, посвященных Дню радио (1976 г., 1978 г., 1980 г.. Москва); Всесоюзной межвузовской конференции по электронике СВЧ (1976 г.. Ростов); Всесоюзном семинаре "Физические процессы в приборах М-типа (1979 г.. Ленинград)'; Зюших школах-семинарах по . электронике СВЧ и радиофизике (1978 г.. 1981 г., 1984 г.. 1993 г., Саратов); Всесоюзной конференции по акустоэлектронике и квантовой акустике (1983 г., Саратов); Всесоюзной конференции "Проектирование и при-
менение радиоэлектронных приборов на диэлектрических волноводах и резонаторах (1984г., Саратов); Всесоюзных школах семінарах "Взаимодействие электромагнитных волн с полупроводниками и полупроводниково-диэлектричесхими структурами" (1966 г.. 1983 г.. 1991 г., Саратов): Всесоюзных семинарах по становым волнам (1984 г.. 1985 г.. 1990 г., Ленинград); Всесоюзных школах-семинарах по сгин-волнсвсй электронике СВЧ (1985 г.. .Ашхабад; 1987 г..' Краснодар: 1989 г., Льеов; 1991 г., Звенигород; 1993 г.. Саратов); Семинарах по функциональной микрорадиоэлектронике (1986 г.. 1988 г.. Красноярск) ; Международном симпозиуме по поверхностным волнам в твердых телах (ISSV/A3 - 8S) (1935 г..Новосиб/рсх, СССР): Ме-дународной конференции по магнетизму "Intern.ag - 87" (1587 г., Токио, Япония); Всесоюзном семинаре "Интегральные, зол-новодкые и пслосковые СВЧ элементы системы связи" (1987 г.. Куйбышев); ХП Всесоюзной конференции по микроэлектронике (1987 г., Тбилиси); ХУ Всесоюзном семинаре-по гиромагнитной электронике и электродинамике (1983 г.. Ташкент); Республиканском семинаре "Маїнитоолектрснше устройства СВЧ" (1991 г., Кион): Заседаниях секши "Сгошволновая электроника СЕЧ" Научного сонета Ail СССР по проблеме "Физическая электроника" (1983 г., Пущине МО: 1990 г., Саратов). -
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 69 работах, список которых приведен в конце автореферата.
В статьях и докладах, написанных з соавторстве, диссертанту принадлежат постановка теоретических задач и физических экспериментов, включенных в диссертации, большинство аналитических1решений, физическая интерпретация результатов расчета и данных эксперимента.
Структура и объем диссертанта, Диссертация состоит из введения, Гляти разделов, заключения м четырех Приложений. Она ;:\:ер:^?т 211 страницу основного текста, 130 рисунков .и Фотогрл?:;". на 93 страницах и сглсох использозан:.ых дитеоа-туркых нетечникоз из ?.7 0 наименований. Обций объем диссертации 402 стюанйцы.
