Петровський Михайло Васильович. Моделювання хвильових процесів в просторово-розвинутих квазіоптичних резонансних структурах приладів міліметрового діапазону : Дис... канд. наук: 01.04.01 - 2007.
Анотація до роботи:
Петровський М.В. Моделювання хвильових процесів в просторово-розвинутих квазіоптичних резонансних структурах приладів міліметрового діапазону. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01 – фізика приладів, елементів і систем. – Сумський державний університет, Суми, 2007.
Дисертація присвячена теоретичному і експериментальному дослідженню електродинамічних характеристик квазіоптичних резонансних систем із просторово-розвинутими металевими та металодіелектричними структурами.
Вивчено особливості електродинамічних характеристик сфероїдального та напівсферичного відкритих резонаторів з однорідними дзеркалами за наявності в їх об'ємі діелектричного шару для конкретної геометрії дзеркал і заданого діапазону частот. У наближенні заданого струму для моделі планарної електродинамічної системи типу металодіелектричний канал отримані співвідношення і проведений чисельний аналіз щільності енергії дифракційно-черенковських гармонік, випромінюваних у діелектричне середовище і вільний простір. Вивчено електронно-хвильові процеси в режимі резонансного збудження коливань для електродинамічної системи відкритого хвилеводу з металодіелектричним шаром.
Методом експериментального моделювання досліджені відкриті резонатори з подвійною стрічковою та подвійною відбивною дифракційною ґратками. Промодельовані хвильові процеси у відкритих резонаторах з металодіелектричними структурами. Показано можливість реалізації нерелятивістських генераторів міліметрового діапазону хвиль із застосуванням металодіелектричних структур.
1. Побудовано схему класифікації резонансних квазіоптичних структур приладів МСМ хвиль, на підставі якої визначені основні об'єкти, досліджувані в роботі: відкриті резонатори із МДС, зв'язані відкриті резонатори, відкриті хвилеводи з металодіелектричним шаром; обґрунтовано вибір теоретичних і експериментальних методів досліджень, що ґрунтуються на розв’язку класичних рівнянь електродинаміки і електроніки, а також експериментального моделювання хвильових процесів; у діапазоні частот ГГц розроблені та створені експериментальні установки, що враховують специфіку досліджень приладів із просторово-розвинутими структурами.
2. На підставі векторної теорії ВР і експериментальних досліджень вивчені особливості електродинамічних характеристик сфероїдального та напівсферичного ВР для конкретної геометрії дзеркал і наявності ДП різної товщини; установлено, що при значеннях товщини призм із фторопласту і полікору величина зсуву резонансної частоти коливань ВР для діапазону частот ГГц відповідає значенням ГГц.
3. У наближенні заданого струму для моделі планарної електродинамічної системи типу металодіелектричний канал проведений чисельний аналіз інтенсивності дифракційно-черенковських гармонік, випромінюваних у діелектричне середовище та вільний простір при кінцевій товщині діелектричного шару залежно від основних електродинамічних параметрів системи та ЕП; установлено, що переважною в досліджуваній системі є основна – черенковська гармоніка , однак при зміні електродинамічних параметрів системи і ЕП можливе збільшення інтенсивності вищих гармонік випромінювання до рівня .
4. Чисельно проаналізовані особливості збудження аномального дифракційного випромінювання і проведений порівняльний аналіз його властивостей із черенковським і дифракційно-черенковським випромінюваннями при зміні параметрів електродинамічної системи і електронного потоку; установлено, що при зміні параметрів МДС інтенсивність гармонік аномального дифракційного випромінювання може перевищувати інтенсивність мінус першої дифракційної гармоніки, випромінюваної в діелектрик; показано перспективність використання даного виду випромінювання в практичних пристроях електроніки НВЧ, виготовлених за планарною технологією.
5. Проведено чисельний аналіз електронно-хвильових процесів у режимі резонансного збудження коливань для системи ВХ з металодіелектричним шаром; установлено, що шляхом відповідного підбору параметрів ВХ: відносної діелектричної проникності, товщини металодіелектричного шару, параметрів електронного потоку можливе збільшення інкремента наростання коливань у 35 разів в порівнянні з ВХ у режимі нерезонансного збудження коливань.
6. Експериментально показана можливість значного збільшення смуги пропущення зв'язаних через стрічкові дифракційні ґратки ВР у порівнянні з класичними резонаторами МСМ хвиль; установлено, що при зв'язку через подвійну періодичну ДҐ смуга пропущення в гігагерцовому діапазоні частот може досягати значень ГГц, що приблизно в 30 разів більше, ніж у сфероїдальному ВР без подвійної стрічкової ДҐ.
7. Шляхом експериментального моделювання хвильових процесів у ВР з періодичними планарними металодіелектричними структурами при зміні їхніх електродинамічних параметрів показана можливість реалізації режимів селекції різних типів коливань за частотою і амплітудою: при збереженні рівня амплітуди основного типу коливань можливе пригнічення вищих типів коливань від 10 до 20 разів.
8. Експериментально та теоретично показана можливість ефективної реалізації різних каналів трансформації електромагнітних хвиль на періодичних металодіелектричних структурах, на цій основі запропоновані схеми нерелятивістських дифракційно-черенковських і черенковських генераторів, які можуть бути реалізовані на основі існуючих технологій виробництва електровакуумних пристроїв МСМ діапазонів хвиль.
Публікації автора:
Vorobyov G.S., Krivets A.S., Petrovsky M.V., Tsvyk A.I., Shmatko A.A. The Smith-Pursell effect amplification of the electromagnetic waves in an open waveguide with a metal-dielectric layer // Telecommunications and radio engineering. – 2003. – №59(10,11, and 12). – P. 80 – 92.
Воробьев Г.С., Петровский М.В., Кривец А.С. О возможности применения квазиоптических открытых резонансных металлодиэлектрических структур в электронике КВЧ // Изв. вузов. Радиоэлектроника. – 2006. – Т.49, №7. – С. 56 – 61.
Воробьев Г.С., Петровский М.В., Цвык А.И., Хуторян Э.М., Цвык Л.И. Аномальное дифракционное излучение в планарной резонансной структуре с металлодиэлектрической решеткой // Вісник СумДУ. Серія Фізика, математика, механіка. – 2005. – №4(76). – С. 159 – 173.
Кривець О.С., Петровський М.В. Електронно-хвильовий механізм підсилення коливань у відкритому хвилеводі з метало-діелектричним шаром // Вісник ЛНУ ім. Івана Франка. – 2004. – №37. – С. 123 – 131.
Воробьев Г.С., Кривец А.С., Петровский М.В., Рубан А.И. Экспериментальное моделирование волновых процессов в усилителе на эффекте Смита-Парселла // Вісник СумДУ. Серія Фізика, математика, механіка. – 2002. – №5(38)-6(39). – С. 117 – 124.
Воробьев Г.С., Кривец А.С., Петровский М.В., Рубан А.И., Цвык А.И. Моделирование черенковского и дифракционного излучений на периодических металлодиэлектрических структурах (обзор) // Вісник СумДУ. Серія Фізика, математика, механіка. – 2003. – №10(56). – С. 110 – 130.
Воробьев Г.С., Петровский М.В., Журба В.О. Резонансные квазиоптические структуры в технике и электронике КВЧ (обзор) // Вісник СумДУ. Серія Фізика, математика, механіка. – 2006. – № 6(90). – С. 5 – 21.
Воробьев Г.С., Петровский М.В., Крутько Ю.А., Зленко В.А., Шульга Ю.В. О применимости векторной теории сфероидальных открытых резонаторов при анализе экспериментальных исследований их резонансных и спектральных характеристик // Вісник СумДУ. Серія Фізика, математика, механіка. – 2007. – № 1. – С. 95 – 102.
Vorobjov G.S., Petrovsky M.V., Tsvyk A.I. Features of spectral characteristics of open resonance electrodynamic systems with periodic metal-dielectric structures // The fifth international Kharkov symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter, and submillimeter waves. – Kharkov: IRE NAS of Ukraine, 2004. – P. 576 – 578.
Воробьев Г.С., Петровский М.В., Журба В.О., Цвык А.И., Цвык Л.И. О возможности применения планарных резонансных периодических структур при микроминиатюризации устройств электроники СВЧ // Харьковская нанотехнологическая Ассамблея-2007. – Харьков: ННЦ «ХФТИ», 2007. – Т. 2. – С. 133 – 137.
Воробьев Г.С., Кривец А.С., Петровский М.В., Шматько А.А. Волновые процессы в открытом волноводе с металлодиэлектрическим слоем // 12-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». – Севастополь: Вебер, 2002. – С. 221 – 222.
Воробьев Г.С., Кривец А.С., Петровский М.В., Победин А.Ю. Исследование условий возбуждения электромагнитных колебаний в открытом волноводе с металло-диэлектрическим слоем // Сборник научных трудов 6-го Международного молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в ХХI веке». – Харьков: ХНУРЭ, 2002. – Ч.1. – С. 86 – 87.
Воробьев Г.С., Петровский М.В., Рубан А.И. Экспериментальное моделирование условий возбуждения колебаний в открытом резонаторе с металлодиэлектрической структурой // 13-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». – Севастополь: Вебер, 2003. – С. 286 – 287.
Петровський М., Победін О. Експериментальні дослідження відкритих резонаторів з металодіелектричними структурами // Всеукраїнська конференція молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики «ЕВРИКА 2003». – Львів: ЛНУ ім. Івана Франка, 2003. – С. 109.
Петровський М. Хвильові характеристики відкритих квазіоптичних систем з металодіелектричними структурами // Міжнародна конференція молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики «ЕВРИКА 2004». – Львів: ЛНУ ім. Івана Франка, 2004. – С. 213 – 214.
Воробьев Г.С., Петровский М.В., Кривец А.С., Цвык А.И. О возможности применения периодических металлодиэлектрических структур в элек- тронике КВЧ // 14-я Международная Крымская конференция «СВЧ- техника и телекоммуникационные технологии». – Севастополь: Вебер, 2004. – С. 211 – 212.
Воробьев Г.С., Петровский М.В., Журба В.О., Крутько Ю.А. Перспективы использования пространственно-развитых резонансных структур в дифракционной электронике // 15-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». – Севастополь: Вебер, 2005. – С. 265 – 266.
Воробьев Г.С., Петровский М.В., Журба В.О. Особенности резонансных квазиоптических структур в технике и электронике КВЧ // 16-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». – Севастополь: Вебер, 2006. – С. 276 – 277.
Петровский М.В., Журба В.О. Автоматизация измерений пространственных и волноводных характеристик электродинамических систем устройств дифракционной электроники // Конференція молодих учених та аспірантів «ІЕФ-2007». – Ужгород: ІЕФ НАН України, 2007. – С. 124.
