Анотація до роботи:

Хардіков В.В. Частотна і поляризаційна селекція в одно- і багатоелемен-тних металодіелектричних НВЧ структурах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математич-них наук за спеціальністю 01.04.03 - радіофізика. - Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, м. Харків, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню електродинамічних властивостей металодіелектричних одно- і багатоелементних хвилеводних резонансних сис-тем. Для розв’язку задач дифракції і розповсюдження хвиль використовувався комплексний підхід, який об’єднує точні і наближені математичні методи і орі-єнтований на аналітичне представлення результатів.

Досліджено власні і вимушені коливання: а) стрибкоподібного магніто-діелектричного розширення циліндричного хвилевода з густою поздовжньою кільцевою решіткою; б) обмежених періодичних послідовностей локальних і резонансних розсіювачів в однохвилевому режимі. Побудована теорія обмеже-них і напівскінченних періодичних послідовностей металодіелектричних неод-норідностей при наявності збою періодичності.

В роботі розглядається модель частотно-модового одно- і багатоланково-го фільтра циліндричного хвилевода. Його базовий елемент – аксіально-симе-тричний металодіелектричний резонатор з поперечним або поздовжнім шмат-ково-однорідним заповненням. Базовий елемент утворено у першому випадку стрибкоподібним розширенням хвилевода з поздовжньою густою решіткою нескінченно тонких кілець, що проводять, у другому – відрізком хвилевода пос-тійного радіуса з поперечною резистивною плівкою або нескінченно тонкою багатоелементною реактивною діафрагмою.

Складна композиція періоду і наявність в його складі розсіювачів з різ-ними хвильовими розмірами обумовили вибір методу дослідження. Тут розви-нуто комплексний підхід, який сполучає описання густої решітки елементів, що проводять і резистивної плівки еквівалентними граничними умовами з точними математичними методами теорії дифракції і матричних функцій.

Основні результати роботи зводяться до наступного.

1. Побудована теорія полів розсіяння і власних коливань прохідного циліндричного -резонатора з аксіально-симетричним багатошаруватим магнітодіелектричним заповненням і густою поздовжньою решіткою із нескін-ченно тонких кілець, що ідеально проводять.

1.1. Розв'язана задача дифракції -хвиль на вказаному резонаторі. Отримано і проаналізовано дисперсійне рівняння відносно його власних ком-плексних частот і постійної розповсюдження.

1.2. Встановлена залежність постійної розповсюдження власних парці-альних хвиль від властивостей тієї області резонатора, де локалізована енергія поля, а також умови «віджаття» поля від його бокових стінок, суттєвого зни-ження дисипативних втрат в діелектричному заповненні і формування високо-добротних резонансів.

1.3. Отримано залежності власних комплексних частот від структури, геометричних і матеріальних параметрів прохідного резонатора; виявлено їх зв'язок з резонансною частотою і добротністю його вимушених коливань, а також наддобротні власні коливання в умовах взаємного міжтипового перетво-рення хвиль.

1.4. Узагальнена відома теорія -резонаторного методу вимірювання діелектричної проникності речовин з великими втратами (водні розчини біомо-лекул), а саме, враховано багатохвильовий режим і характер розподілу щіль-ності енергії в перетині резонатора.

2. В однохвильовому наближенні визначені і досліджені поля розсіяння обмеженої періодичної послідовності резонансних і нерезонансних металоді-електричних неоднорідностей в циліндричному хвилеводі.

2.1. Розв'язані задачі дифракції симетричних хвиль на вказаних обмеже-них періодичних послідовностях (ОПП). В якості нерезонансної неоднорідності розглядались нескінченно тонкі багатоелементні реактивні діафрагми і резис-тивна плівка в магнітодіелектричному оточенні, а в якості резонансної – стри-бкоподібне шматково-однорідне розширення поперечного перетину хвилевода (прохідний резонатор) з густою поздовжньою решіткою кілець, що проводять.

2.2. Відмічено зв’язок між відношенням зон квазіпрозорості і квазізапи-рання та умовою розповсюдження власних хвиль. Його залежність від відбив-ної спроможності діафрагм, яка має альтернативний характер для хвиль ортого-нальної поляризації, є фізичною основою ефективної модової селекції.

2.3. Сформульовано дві незалежні умови резонансного узгодження ОПП, одна з яких залежить тільки від характеристик базового елементу. Вперше ви-явлено залежність ширини зони квазіпрозорості від її порядкового номера, тоб-то частотного діапазону.

3. Розвинуто ефективний алгоритм розрахунку комплексних частот влас-них коливань ОПП резонансних і нерезонансних розсіювачів і отримано їх за-лежності від параметрів структури.

3.1. Показано, що власні коливання відіграють основну роль у формуван-ні резонансних режимів ОПП при її збуджені зовнішніми полями.

3.2. Доказано, що ОПП резонансних розсіювачів має дуже вузькі зони квазіпрозорості поблизу частоти власних () високодобротних () коливань базового елемента.

4. Подано аналіз властивостей полів розсіяння симетричних хвиль цилін-дричного хвилевода на обмеженій і напівскінченній послідовностях однотипо-вих нерезонансних неоднорідностей, одна з яких має відмінні від інших пара-метри.

4.1. Розв’язана задача дифракції хвиль на вказаній дефектній структурі з врахуванням як природи «збою» періодичності (параметр заповнення діафрагм, провідність резистивної плівки, їх положення у базовому елементі), так і його відносної величини.

4.2. Відмічено найбільший вплив дефектів на властивості полів розсіяння -поляризованих хвиль. Положення дефектного елементу у першу чергу впли-ває на ширину зон квазіпрозорості, кількість і характер високочастотних осци-ляцій і умови режиму прозорості. Резонансні явища всередині його об’єму при-зводять до різкого збільшення поглинання поля -поляризованої хвилі в диси-пативній напівскінченній послідовності реактивних діафрагм.

Обґрунтованість і достовірність результатів роботи забезпечується корек-тною постановою задач дифракції і розповсюдження хвиль, обґрунтованими фі-зичними припущеннями, використанням апробованих точних і наближених математичних методів розв’язання крайових задач електродинаміки. Правиль-ність отриманих рішень у низці випадків перевірена шляхом їх апроксимації для відомих часткових структур. Висновки не суперечать загальноприйнятим положенням і законам електродинаміки і теорії поля.

Перспективним є розвиток тематики роботи у напрямку вивчення взаємо-дії розглянутих структур з іншими типами полів, включаючи нестаціонарні і поля локалізованих у просторі джерел випромінювання. Несумнівний науковий і практичний інтерес становить і застосування розвинутого методу до дослід-ження приладів керування в інших хвилеводних каналах на основі неодно-рідностей із металодіелектричних розсіювачів з підвищеними функціональними можливостями.

У цілому отримані результати орієнтовані на розв’язання задач автома-тизованого проектування на основі математичного моделювання нових і модер-нізованих хвилеводних і квазіоптичних приладів керування, які відповідають сучасному рівню розвитку радіофізики.

Публікації автора:

1. Казанский В.Б., Подлозный В.В., Хардиков В.В. Электродинамические свойства многоэлементных периодических систем с металлодиэлектричес-кими рассеивателями// Радиофизика и радиоастрономия. - 1999. - Т. 4, № 2. - С. 135-144.

2. Казанский В.Б., Подлозный В.В., Хардиков В.В. Исследование характерис-тик рассеяния последовательности однотипных элементов с использованием теоремы Кели-Гамильтона// Электромагнитные волны и электронные сис-темы.- 1999. - Т.4, № 3. - С. 19-27.

3. Хардиков В.В. Собственные режимы квазипериодического цилиндрическо-го волновода с реактивными диафрагмами// Вісник Харківського національ-ного університету. Радіофізика та електроніка. - 2000. - № 467. - С. 152-155.

4. Казанский В.Б., Хардиков В.В. Проходной цилиндрический -резо-натор с индуктивной связью между кусочнооднородными областями// Віс-ник Харківського національного університету. Радіофізика та електроніка. - 2001. - № 513. - С. 3-6.

5. Казанский В.Б., Туз В.Р., Хардиков В.В. Влияние сбоя периодичности в СВЧ-фильтрах из однотипных металлодиэлектрических элементов// Вісник Харківського національного університету. Радіофізика та електроніка. - 2001. - № 513. - С. 7-11.

6. Казанский В.Б., Хардиков В.В. Теория проходного цилиндрического –резонатора с металлодиэлектрическим заполнением// Радиофизика и радио-астрономия.- 2002. - Т.7, №1. - С. 37-45.

7. Хардиков В.В. Собственные колебания нагруженного слоистого резонатора с кольцевой решеткой// Вісник Харківського національного університету. Радіофізика та електроніка. - 2002.- № 544. - С. 67-70.

8. Казанский В.Б., Туз В.Р., Хардиков В.В. Квазипериодическая металло-диэлектрическая структура как многофункциональная система// Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. - 2002. - Т.45, № 7. - С. 56-67.

9. V.V. Khardikov, V.B. Kazanskiy Multisection frequency filter consisting of a series of cylindrical resonators loaded with ring gratings// Microwave and Optical Technology Letters. - 2002. - Vol. 35, № 2. - P. 87-90.

Результати дисертації додатково висвітлені в таких роботах:

10. Kazanskiy V.B., Podlozny V.V., Khardikov V.V. Waveguide section of sequentially included identical elements// Proc. International Conf. on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET*98). - Vol. 1. - Kharkov (Ukraine). - 1998. - P. 396-398.

11. Kazanskiy V.B., Khardikov V.V. Eigen regimes of the multilink waveguide filter with reactive diaphragms// Proc. International Conf. on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET*00). - Vol. 2. - Kharkov (Ukraine).- 2000. - P. 497-499.

12. Podlozny V.V., Khardikov V.V. High-Q waveguide filter// Proc. International Conf. on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET*00). - Vol. 2. - Kharkov (Ukraine). - 2000. - P. 515-517.

13. Kazanskiy V.B., Podlozny V.V., Khardikov V.V. Control devices based on a periodic sequence of the metal-dielectric scatterers// 2000 IEEE-APS Conference on Antennas and Propagation for Wireless Communications. Microwave Journal.-Waltham (USA) - 2000. - P. 191-194.

14. Kazanskiy V.B., Khardikov V.V. The transmission matrix of the axial symmetric resonator with piece-homogeneous metal dielectric filling// Proc. VI International Symposium “Physics and Engineering of Millimeter and Sub-Millimeter Waves” (MSMW-2001). - Vol. 2. - Kharkov (Ukraine). - 2001. - P. 732-734.

15. Kazanskiy V.B., Khardikov V.V., Tuz V.R. The polarization and absorption character of the sequentially connection of the heterogeneties of the same type// Proc. VI International Symposium “Physics and Engineering of Millimeter and Sub-Millimeter Waves” (MSMW-2001). - Vol. 2. - Kharkov (Ukraine). - 2001. - P. 672-674.

16. Khardikov V.V., Kazanskiy V.B. Influence of defects on electrodynamic properties of a semi-infinite periodic sequence of the metal-dielectric scatterers// Proc. International Conf. on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET*02). - Vol. 2. - Kiev (Ukraine). - 2002. - P. 523-525.

17. Казанский В.Б., Хардиков В.В. TE_01p-резонатор повышенной добротности для измерения диэлектрической проницаемости// Материалы 12-ой Между-народной конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». - Севастополь (Украина). - 2002. - С. 550-551.