Мінакова Людмила Борисівна. Спектральні та резонансні властивості хвилеводних систем, частково заповнених діелектриком з втратами: дисертація канд. фіз.-мат. наук: 01.04.03 / НАН України; Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я.Усикова. - Х., 2003.
Анотація до роботи:
Мінакова Л.Б. Спектральні та резонансні властивості хвилеводних систем, частково заповнених діелектриком з втратами. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 – радіофізика. – Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України, Харків, 2003.
Дисертація присвячена вивченню спектральних, дифракційних і поглинаючих властивостей хвилеводно-діелектричних резонаторів (типу діелектричних стрижнів і Н-площинних частково заповнених шлейфів у прямокутних хвилеводах) та виявленню на цій основі механізмів формування резонансних ефектів і закономірностей, що є перспективними для створення частотно-селективних пристроїв відбиваючого і поглинаючого типів із заданими електродинамічними характеристиками. Дано узагальнення спектрального підходу до синтезу режекторних елементів на випадок частково заповнених резонаторів з малими діелектричними втратами. Побудовано дві моделі резонансного поглинання і розсіювання енергії, які відрізняються способом керування властивостями власного “робочого” коливання резонатора. Наведені приклади двох- і трьох-секційних фільтрів відбиваючого і поглинаючого типів, що синтезовані й оптимізовані відповідно до заданої специфікації на їх вихідні характеристики.
Комплексний підхід до вирішення проблеми резонансного розсіювання хвиль отримав подальший розвиток для класу задач про резонатори з частковим діелектричним заповненням з втратами. Він полягає в спільному дослідженні властивостей резонаторів у режимах власних коливань та дифракції на основі
12
строгих математичних моделей і чисельних алгоритмів. Його використання робить природним трактування резонансних і поглинаючих властивостей ХДР як відгук на збудження в них коливань, близьких до власних.
Узагальнено результати досліджень спектральних і дифракційних характеристик ХДР. Досліджено вплив втрат на особливості прояву вільних коливань з власними частотами, розташованими на дійсний осі вищих листків поверхні Рімана. Ці частоти відповідають нетривіальним режимам повного поглинання пакета хвиль, який набігає на ХДР, і повного перетворення одного пакета хвиль в інший. Вивчено взаємозв’язок спектральних і резонансних характеристик та особливості прояву ефекту міжтипового зв’язку вільних коливань у ХДР різних типів.
Дано узагальнення спектрального підходу до синтезу режекторних елементів за заданими значеннями резонансної частоти і добротності власного коливання на випадок частково заповнених резонаторів з втратами. З’ясовано фізичні причини, що обмежують діапазон завдань за частотою та добротністю резонансу відбиття, які можливо реалізувати в ХДР двох типів. Встановлено, що резонансні характеристики круглого і квадратного діелектричних стрижнів добре співпадають, якщо площі поперечного перерізу цих стрижнів рівні, а центри мають однакові координати в поперечній площині прямокутного хвилеводу. Результати синтезу елементів стрижневого і шлейфового типів послужили початковою інформацією для пошуку оптимальних конструкцій багатоелементних смуго-відбиваючих фільтрів, що вносять малий рівень втрат на відбиття і поглинання в смугах пропускання.
Побудовано дві наближені моделі резонансного поглинання енергії в ХДР, що відрізняються способом керування властивостями його власного “робочого” коливання. Перша з них пов’язує дифракційні й поглинаючі властивості ХДР з характеристиками власного коливання ХДР у відсутності та при наявності зв’язку з хвилеводами у випадку відомих втрат, а друга – у відсутності та при наявності втрат на поглинання в заповнюючому середовищі при незмінному зв’язку. На основі порівняльного аналізу з результатами строгих чисельних розрахунків встановлено, що наближені моделі з високою точністю описують амплітудні характеристики ХДР в достатньо широкій смузі частот при довільних коефіцієнтах втрат або зв’язку за умови, що власна частота вибраного коливання ХДР достатньо віддалена від частот інших коливань і від критичних частот хвиль в напівнескінченних хвилеводах. Аналітично передбачено і чисельними експериментами підтверджено ряд нових фізичних ефектів та закономірностей.
На основі якісної теорії і результатів строгого чисельного експерименту показано, що принцип адитивності втрат, що вносяться коливаннями, які збуджуються в об’ємі одного багатомодового резонатора, справдився практично у всьому одномодовому діапазоні роботи вхідного і вихідного хвилеводів. З використанням цього принципу встановлено, що ефект повного поглинання в таких ХДР проявляється на частоті, близькій до частоти виродження двох власних вищих коливань резонатора, які мають різну симетрію уздовж осі резонатора та близькі добротності.
13
Показано перспективність використання створеної якісної теорії в задачах синтезу та оптимізації багатоелементних фільтрів, що реалізовані на резонаторах з коефіцієнтами втрат або зв’язку, близьких до критичних, і повністю поглинають потужність на заданій частоті.
Публікації автора:
Минакова Л.Б. Исследование частично заполненных прямоугольных волноводов с учетом потерь в диэлектрике // Радиофизика и электроника. Сб. научн. тр. / НАН Украины, ИРЭ. – 1998 – Т. 3, № 2. – С. 47-51.
Минакова Л.Б., Рудь Л.А. Свободные колебания волноводно-диэлектрических резонаторов на отрезке частично заполненного прямоугольного волновода // Радиофизика и электроника. Сб. научн. тр. / НАН Украины, ИРЭ. – 1999. – Т. 4, № 3. - 1999. – С. 71-77.
Минакова Л.Б., Рудь Л.А. Алгоритмы анализа и синтеза режекторных ячеек на Н-плоскостных частично заполненных шлейфах в прямоугольных волноводах // Радиофизика и электроника. Сб. научн. тр. / НАН Украины, ИРЭ. - 2001. – Т. 6, № 2. - С. 206-211.
Минакова Л.Б., Рудь Л.А. Спектральный подход к синтезу волноводно-диэлектрических резонаторов режекторного типа // Радиотехника и электроника. - 2002. – Т. 47, № 5. - С. 564-569.
Spivak L.B., Rud’ L.A. Eigenmode spectra and microwave power absorption resonances in waveguide-dielectric resonators // Proc. VI Int. Conf. “Math. Methods in Electromagnetic Theory”. - Lviv (Ukraine). - 1996. - Р. 215-218.
Minakova L.B., Rud’ L.A. Studying of resonant rejecting and adsorbing cells based on sections of partially filled waveguides // Proc. III-rd Int. Conf. “Antenna Theory and Technique”. - Sevastopil (Ukraine). – 1999. - Р.522-523.
Minakova L.B., Rud L.A. Spectral approach to the synthesis of the waveguide bandstop filters based on dielectric rectangular posts // Proc. VIII Int. Conf. MMET-2000 “Math. Methods in Electromagnetic Theory”. - Kharkov (Ukraine). - V. 2, 2000. - Р. 479-481.
Minakova L.B., Rud L.A. Waveguide bandstop filters based on partially filled H-plane stubs // Proc. XIV Int. Conf. “Microwaves, Radar and Wireless Comm.” MICON-2002. - Gdansk (Poland). – 2002. - Р. 77-80.
Minakova L.B., Rud L.A. The effects of resonance energy absorption in lossy waveguide-dielectric resonators // Proc. Int. Conf. MMET-2002 “Math. Methods in Electromagnetic Theory”. - Kiev (Ukraine). - 2002. - Р. 543-545.
Minakova L.B., Rud L.A. Natural-frequency approach to the synthesis of narrow-band waveguide absorption filters // Proc. 32nd European Microwave Conf. - Milan (Italy). - 2002. - P. 417-420.
