Введение к работе
Актуальность работы. Основными тенденциями развития техники СВЧ в настоящее время являются переход на планарные и объемные интегральные схемы, освоение новых принципов построения функциональных СВЧ узлов, продвижение в более коротковолновые диапазоны частот - миллиметровый и субмиллиметровый. Развитие радиотехнических систем сверхбыстрой обработки информации на СВЧ требует совершенствования традиционных СВЧ конструкций и поиска принципиально новых, использующих базовые структуры с ранее неизвестными физическими особенностями и характеристиками. Потребности интегральной техніки спшули'руют 'проведение теоретических и экспериментальных исследований электромагнитных процессов в различных неоднородных электродинамических структурах. Особый интерес представляют невзаимные структуры, уникальные свойства которых до настоящего времени остаются все еще мало изученными.
Создание функциональной _ базы миллиметрового и
субмиллнметрового диапазонов воліі, построение объемных интегральных
схем диктуют необходимость электродинамического моделирования
сложных трехмерных базовых структур, адекватно отрзжяіоодего
электромагнитные процессы в условиях'возбуждения собственных"йолн
(колебаний) и взаимодействия их между собой и с внешними '!(это
относится в первую очередь к невзанмным структурам) злектрнческїШипі
магнитными полями. Создание адекватных математических ' моделей
требует строгой постановки краевых задач (как правило,
несамосопряженных) на системе уравнений Максвелла, дополняемых в
невзаимных средах уравнениями движения векторов поляризации и
намагничивания.
Проблема разработки методов решения краевых задач в строгой электродинамической постановке, которой посвящена настоящая диссертация, с целью создания базы для машинного проектирования функциональных СВЧ узлов с заданными характеристиками, узлов, компанующихся.на основе различных неоднородных электродинамических структур, является актуальной.
Целью диссертационной работы является исследование физических процессов в неоднородных базовых направляющих и колебательных электродинамических структурах, построение строгих математических моделей широко используемых функциональных СВЧ узлов, выполняемых на основе этих структур, создание алгоритмов и программ, позволяющих производить расчет и оптимизацию параметров указанных узлов, обеспечивающих заданные характеристики. На основе составленных алгоритмов и программ производится поиск оптимальных консіруктивньїх решений, предлагаются новые варианты построения СВЧ узлов с улучшенными характеристиками.
Задачи исследований. Первая задача - исследование спектра собственных волн круглого двухслойного волновода с анизотропными слоями, который является базовой структурой при построении различных функциональных узлов СВЧ диапазона.
Вторая задача'- исследование экранированных колебательных систем с неоднородным металло-диэлектрическнм заполнением, перспективных для построения широкодиапазонных транзисторных генераторов СВЧ с механической перестройкой частоты.
Третья задача - исследование дифракционных явлений на стыке коаксиальной линии с круглыми волноведущими структурами, результаты которого используются при проеїтировашш нагрузок холостого хода, предельных аттенюаторов емкостного типа, ступенчатых коаксиальных переходов.
Четвертая задача - ггтачис нового метода юобраэвяия иезей
ВОЛПОВеДуЩНХ ipjK.iyp В ВЕДС ЦВеПЗВЫХ ШОТШИ.
Научна» новизна- Врезудьтатсдклоттс-итеяработьс
ва остове поставленной диспершоаной задачи, разраЭотяшшиж алгоритмов в программ неезедовзяы цейыяа кошцдыдддк жгпш круглого двухслойного экранированного волновода с вяутрешииж намагниченным ферришвым сдоем;
создала обобшевпа* математическая модель мрмщ^иваашвяк» диэлектрического резонатора. перестраиваемого ш» чшпкшж
МетаДЦИЧес&ИМ, грг>тгхггрнц« ч;н в МСТЗДЗО-ДИЗЗЄКірИЧСииИМ пид[гшщяияи
на основе которой нрчиисдево исследование широкого спинора колебательных систем шикидри-ьской конфигурации;
- рассчитаны в пссюсвапк характеристики двуддшпшвшп»
экранкровапиого дкэлсктричеиоя и резонатора;
создали алгоритмы в программы для расчета и опггоешядпга параметров колебательных систем ва огапяедшкжтротдгкц* резииаюицмз для твердотельных СВЧ генераторов;
создана математическая модель я разработаны ма ее ешяс программы для расчета нагрузок холостого wen, -стовшзгвшшх коаксиальных переходов; -
предложен цезий рад новых ~к0всгрукяигаак ^наитий ви» посіроеншо различных ф$гвпвяэпатыял\ узлов СВЧ диававявж.
Практическая иепиоеть. В результате пселсдоваяиш «тщин математические «одеж в алгоритмы расчета Іетжгаадж электродинамических н.ицмя тиовдил в резонансных струїпур с неоднородным заполнением. На основе составэенных ашпврипмшв ж программ получена информация о спектрах собственных воля (ютйшяий) базовых структур в вх свойствах, необходимая при расчете ж проектировании функтвотдзьяыж СВЧ узлов: диапазонных тж&яуюятвж. аигтем. полосовых фильтров, дискриминаторов частот, нагрузок
""'. 5
холостого, зьода, етуиеячатых коаксиальных переходов. Диссертация содержит результат исследований, проводившихся в Нижегородском кж5ЧШ>-иоаежжЕісжсвсом приборостроительном институте "Кварц" в ршвжк НЖЖР Тил", Тдас-94", "Равелин-90МЦ-Моргель-10",
Ойюшвиаиидсть и достоверность результатов работы. ТвтрепгааоЕшс результат диссертационной работы получены строго тшшаяашшш методам частичных областей с использованием полных (шрвдгояаАиых систем базисных функций соответствующих краевых задач. Кошраяь результат» осуществлялся путем исследования внутренней одашмасш ршшзшаш, сравнением полученных результатов с тестовыми кциншнамаа зжхвютгшых задач, рассмотренными в работах других зівжгртж. сдииасиигагаисм. полученных численных результатов с жгпгрятагататЕцгагми.
П^^шажаддаи м агдробацня работы.
Па результатам диссертации опубликовано 14 печатных работ, «ждают 4 даявдл» на научных конференциях и семинарах, всероссийской шшаучым) да мывшие саижіезьство. Разработанные электродинамические мсдаїм м сшегашгашые на их основе алгоритмы и программы были также мтяшьтовааы при создании ряда конкретных узлов СВЧ диапазона, етгавгаиных к чстыргя закрытых публикация*,
Пазажедиж. дшюогаые на зашиту:
ажоршм расчета комплексных дисперсионных характеристик N-cmmhs»0 эвратпхманного цилиндрического волновода с ашаотропшшмн гати, который можно рассматривать как базовый при расчете различных фуажшюнядьяых СВЧ узлов, управляемых внешними
резуштагм иггдвткчиния спектра собственных волн круглого
дгухогмгагага шхвдошаза с продольно намагниченным ферритовым
- выявление принципиальных особенностей комплексных волн в
экранированных направляющих структурах с невзаимным заполнением;
установление связи комплексных собственных значений несамосопряжешіьіх краевых задач для невзаимных направляющих структур с резонансными характеристиками последних;
электродинамические модели и алгоритмы расчета диапазогаплх колебательных систем с механической перестройкой частоты, построенных на основе различных диэлектрических резонаторов цилиндрической конфигурации в металлическом экране;
результаты исследования спектров и добротностей собственных колебаний связанных дисковых ДР в металлическом экране, кольцевых экранировашшх ДР, перестраиваемых металло-диэлектрическим стержнем;
сравнительный анализ потенциальных возможностей широкого спектра механически перестраиваемых резонаторов їй основе неоднородно заполненных цилиндрических структур;
- результаты исследования дифракции Т-волны на стыках
коаксиальной линии с различными-, цилиндрическими неоднородно
заполненными структурами;
- новый метод графического изображения полей, реализованный в
виде программы получения цветовых картин поля для ряда волноведущих
структур. .
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения; содержит 130 страниц основного текста, включая библиографию из 86 наименований, 64 рисунка, \6 таблиц, 4 приложения, акты внедрения.
