Архив рубрики: ФОП.19.01

Волноводный квазиэллиптический фильтр на сложных резонансных диафрагмах / Waveguide quasi-elliptic filter on complex resonant diaphragms

Заргано Г.Ф. / Zargano, G.F.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Земляков В.В. / Zemlyakov, V.V.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Крутиев С.В. / Krutiev, S.V.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Клещенков А.Б. / Kleschenkov, A.B.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Заргано Г.Ф., Земляков В.В., Крутиев С.В., Клещенков А.Б. Волноводный квазиэллиптический фильтр на сложных резонансных диафрагмах // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 47–54. DOI: 10.25210/jfop-1901-047054
Zargano, G.F., Zemlyakov, V.V., Krutiev, S.V., Kleschenkov, A.B. Waveguide quasi-elliptic filter on complex resonant diaphragms // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 47–54. DOI: 10.25210/jfop-1901-047054


Аннотация: Предложен новый волноводный полосно-пропускающий квазиэллиптический фильтр. Резонаторы фильтра реализованы в виде тонких металлических плоско-поперечных резонансных диафрагм с апертурой в виде прямоугольного окна с двумя L-образными гребнями. Показано, что амплитудно-частотная характеристика такой сложной диафрагмы обладает одновременно резонансами полного пропускания и полного отражения. Построена эквивалентная электрическая схема эллиптического фильтра пятого порядка и проведено компьютерное моделирование диафрагм, удовлетворяющих амплитудно-частотным характеристикам каждого резонатора. Показано, что для волноводного эллиптического фильтра несколько резонаторов могут располагаться на одной резонансной диафрагме, что дополнительно сокращает продольный размер устройства. Представлены результаты синтеза компактного квазиэллиптического фильтра для прямоугольного волновода WR137 с центральной частотой 6.5 ГГц и полосой пропускания 7.5 %. Общая длина фильтра составила 62 мм.
Abstract: A novel waveguide bandpass quasi-elliptic filter is presented. The resonators of the filter are implemented by thin transverse resonant diaphragms with an aperture in the form of a rectangular window with two metal L-shaped ridges. It is shown that the amplitude-frequency characteristics of such contoured diaphragms demonstrate the frequencies of parallel and series resonances simultaneously. We construct equivalent circuit of the fifth order elliptic filter and provide a computer simulation of the diaphragms satisfying the amplitude-frequency characteristics of each resonator. We show that for waveguide elliptic filters, some resonators can be located on one resonant diaphragm, which further reduces the length of the filter. The synthesis results of compact quasi-elliptic filters for WR137 rectangular waveguide with the central frequency of 6.5 GHz and bandwidth of 7.5% are presented. The total length of the filter is 62 mm.
Ключевые слова: эллиптический фильтр, резонансная диафрагма, сложный контур апертуры, эквивалентная схема, rectangular waveguide, elliptical filter, resonant diaphragm, complex contour aperture, эллиптический фильтр


Литература / References
  1. Габриэльян Д. Д. Вычислительные методы прикладной электродинамики / Габриэльян Д. Д., Заргано Г. Ф., Земляков В. В. и др. М.: Радиотехника, 2009. 160 с.
  2. Zhu, L., Mansour, R.R., and Yu, M. Compact Waveguide Dual-Band Filters and Diplexers // IEEE T. Microwave Theory and Techniques. 2017. No. 65(5). P. 1525-1533.
  3. Ding, J.Q., Shi, S.C., Zhou, K., Zhao, Y., Liu, D., and Wu, W. WR-3 Band Quasi-Elliptical Waveguide Filters Using Higher Order Mode Resonances // IEEE T. Terahertz Science and Technology. 2017. No. 7(3). P. 302-309.
  4. Zhang, Q., Lu, Y. Design of Wide-Band Pseudo-Elliptic Waveguide Filters With Cavity-Backed Inverters // IEEE Microwave and Wireless Components Letter. 2010. No. 20(11). P. 604-606.
  5. Bastioli, S., Marcaccioli, L., and Sorrentino, R. Waveguide Pseudoelliptic Filters Using Slant and Transverse Rectangular Ridge Resonators // IEEE T. Microwave Theory and Technique. 2008. No. 56(12). P. 3129-3136.
  6. Carceller, C., Soto, P., Boria, V., and Guglielmi, M. Capacitive Obstacle Realizing Multiple Transmission Zeros for In-Line Rectangular Waveguide Filters // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2016. No. 26(10). P. 795-797.
  7. Stefanovski Pajovi´c, L.J., Potrebi´c, M.M., Toši´c, D.V., and Cvetkovi´c, Z.Z. Fabrication parameters affecting implementation of waveguide bandpass filter with complementary split-ring resonators // J. Computational Electronics. 2016. No. 15. P. 1462-1472.
  8. Mrvi´c, M.V., Potrebi´c, M.M., and Toši´c, D.V. Compact H-plane dual-band bandstop waveguide filter // J. Computational Electronics. 2017. No. 16. P. 939-951.
  9. ul Haq, T., Khan, M.F., and Siddiqui, O.F. Design and implementation of waveguide bandpass filter using complementary metaresonator // Appl. Phys. A. 2016. No. 122(1). P. 34-38.
  10. Kehn, M.N.M., Quevedo-Teruel, O., and Rajo Iglesias, E. Split-ring resonators loaded waveguides with multiple stopbands // Electronic Lett. 2008. No. 44(12). P. 714.
  11. Bassirian Jahromi, P., Rashed-Mohassel, J. Deformed omega resonator and its application to microwave filter // Microwave Opt. Technology Lett. 2015. No. 57(6). P. 1447-1451
  12. Fallahzadeh, S., Bahrami, H., and Tayarani, M. Very compact bandstop waveguide filters using split-ring resonators and perturbed quarterwave transformers // Electromagnetics. 2010. No. 30(5). P. 482-490.
  13. Kirilenko, A.A., Rud, L.A., and Senkevich, S. Spectral Approach to the Synthesis of Bandstop Filters // IEEE Trans. Microwave Theory and Technique. 1994. No. 42(7). P. 1387-1392.
  14. Zemlyakov, V., Krutiev, S., Tyaglov, M., and Shevchenko, V. A design of waveguide elliptic filter based on resonant diaphragms with a complex aperture // International Journal of Circuit Theory and Applications. 2019. No. 47. P. 55-64.
  15. Земляков В. В., Заргано Г. Ф. Электродинамический анализ проводимости резонансной волноводной плоскопоперечной диафрагмы со сложной апертурой // Известия высших учебных заведений — Радиофизика. 2015. № 7. C. 560-566.
  16. Крутиев С. В., Земляков В. В., Заргано Г. Ф. Волноводный полосно-пропускающий фильтр на сложных резонансных диафрагмах // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 12. C. 1231.

К 80-летию Виктора Антоновича Садовничего / To the 80th Anniversary of Victor Antonovich Sadovnichy

Выпуск в базе РИНЦ
К 80-летию Виктора Антоновича Садовничего // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 2–5. DOI: 10.25210/jfop-1901-002005
To the 80th Anniversary of Victor Antonovich Sadovnichy // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 2–5. DOI: 10.25210/jfop-1901-002005


Аннотация:
Abstract:
Ключевые слова:


Литература / References

Математическое моделирование волноведущих систем со сложной формой сечения / Mathematical modelling of complicated shaped cross section waveguide systems

Боголюбов А. Н. / Bogolyubov, A.N.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / Lomonosov Moscow State University
Могилевский И. Е. / Mogilevskiy, I.E.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / Lomonosov Moscow State University
Ровенко В. В. / Rovenko, V.V.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / Lomonosov Moscow State University
Выпуск в базе РИНЦ
Боголюбов А. Н., Могилевский И. Е., Ровенко В. В. Математическое моделирование волноведущих систем со сложной формой сечения // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 6–12. DOI: 10.25210/jfop-1901-006012
Bogolyubov, A.N., Mogilevskiy, I.E., Rovenko, V.V. Mathematical modelling of complicated shaped cross section waveguide systems // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 6–12. DOI: 10.25210/jfop-1901-006012


Аннотация: Проведено исследование волноведущих систем сложного поперечного сечения с учётом проблем, возникающих при решении задач подобного рода. Особое внимание уделено выделению сингулярной части электромагнитного поля в волноведущих системах сложного поперечного сечения.
Abstract: The research of difficult shaped cross section waveguide systems has been held in this article. And the electromagnetic field singularity part of such type waveguide systems has been discussed here particularly.
Ключевые слова: антенны, фильтры математическое моделирование, волноведущие системы, тела сложной формы, рёбра, кромки, особые точки, асимптотическое разложение, численные методы, метод конечных элементов, complicated shaped cross section waveguide systems, aerials, mathematical modelling, difficult shaped bodies, edges, special points, asymptotic expansion, numerical methods, антенны


Литература / References
  1. Заргано Г. Ф., Землянов В., Кривопустенко В. В. Анализ модового состава прямоугольного волновода с двумя перекрещивающимися L-выступами // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2012. Т. 15.№ 1. С. 7-17.
  2. Заргано Г.Ф., Земляков В.В. Электродинамический анализ и синтез селективных устройств на волноводах сложного сечения для современных антенно-фидерных систем // Антенны. 2011. Вып. 7 (170). С. 64-73.
  3. Гадзиева А. А., Земляков В. В., Крутиев С. В. Полосно-пропускающий СВЧ-фильтр на волноводах сложного сечения, интегрированный в многослойную микросхему с применением SIW-технологии // Инженерный вестник Дона. 2013. Т. 24. № 1. С. 24-29.
  4. Заргано Г. Ф., Земляков В. В., Кривопустенко В. В. Электродинамический анализ собственных волн в прямоугольном волноводе с двумя L-выступами // Радиотехника и электроника. 2011. Т. 56. № 3. С. 285-294.
  5. Боголюбов А. Н., Могилевский И. Е., Свешников А. Г. Асимптотическое представление электромагнитного поля диэлектрического волновода в окрестности угловой точки линии разрыва диэлектрической проницаемости // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2015. Т. 55. № 3. С. 446.
  6. Назаров С. А., Пламеневский Б. А. Эллиптические задачи в областях с кусочно-гладкой границей // М.: Наука, 1991.
  7. Кондратьев В. А. Краевые задачи для эллиптических уравнений в областях с коническими или угловыми точками // Труды Московского Математического Общества. Т. 16. 1967. С. 227.
  8. Боголюбов А. Н., Делицын А. Л., Могилевский И. Е., Свешников А. Г. Особенности нормальных волн неоднородного волновода с входящими ребрами // Радиотехника и электроника. 2003. Т. 48. № 7. С. 787.
  9. Делицын А. Л. О проблеме применения метода конечных элементов к задаче вычисления мод волноводов // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 1999. Т. 39. № 2. С. 315-322.
  10. Боголюбов А. Н., Могилевский И. Е. Сингулярность поля в окрестности ребра металло-диэлектрического клина // Труды российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова, серия Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации. 2016. Т. 9. С. 33-35.
  11. Боголюбов А. Н., Ерохин А. И., Могилевский И. Е., Светкин М. И. Гибридный метод решения уравнения Пуассона в области с металло-диэлектрическими углами // Вестник МГУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2017. № 1. С. 17-22.
  12. Боголюбов А. Н., Ерохин А. И., Могилевский И. Е. Математическое моделирование нерегулярного волновода с входящими ребрами // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2012. Т. 52. № 6. С. 1058-1062.
  13. Боголюбов А. Н., Могилевский И. Е. Математическое исследование особенности электромагнитного поля волновода в окрестности угловой точки линии разрыва диэлектрической проницаемости // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 2. С. 72-79.
  14. Rovenko, V. V., Mogilevsky, I. E. Solution of boundary problems for elliptic equation in domains with conical or corner points // PIERS Proceedings 2017. IEEE Xplore [Piscataway, N.J.], United States, 2017. P. 2102-2105.
  15. Bogolyubov, A.N., Mogilevskiy, I.E., and Rovenko, V.V. Mathematical problems of the diffraction theory on bodies with irregularly boundary // PIERS Proceedings 2017. IEEE Xplore [Piscataway, N.J.]. United States, 2017.
  16. Могилевский И. Е. Применение метода смешанных конечных элементов и оценки скорости сходимости для расчета электромагнитного поля волновода с входящими ребрами // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2012. Т. 52. № 11. С. 2071-2079.
  17. Боголюбов А. Н., Ерохин А. И., Могилевский И. Е., Светкин М. И. Гибридный метод численного решения уравнения Пуассона в области с диэлектрическим углом // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2017. Т. 57. № 8. С. 1321-1330.
  18. Боголюбов А. Н., Могилевский И. Е. Сингулярности электромагнитного поля волновода в окрестности особых точек // Ученые Записки Физического Факультета МГУ. 2017. № 4. С. 1740303-1-1740303-7.
  19. Боголюбов А. Н., Могилевский И. Е. Поведение решения эллиптических краевых задач в окрестности угловой точки линии разрыва коэффициентов // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2011. Т. 51. № 12. С. 2253-2259.
  20. Бирман М. Ш., Соломяк М. З. L2-теория оператора Максвелла в произвольных областях // Успехи мат. наук. 1987. Т. 42. Вып. 6. С. 61.
  21. Боголюбов А. Н., Делицын А. Л., Могилевский И. Е. О математическом обосновании вариационно-разностного подхода к численному моделированию волноведущих систем // Вестн. МГУ. Сер. 3. Физ., астрон. 1998. № 5. С. 14.
  22. Делицын А. Л. Об одном подходе к задаче о полноте системы собственных и присоединенных волн магнитодиэлектрического волновода // Диф. уравн. 2000. Т. 36. № 5. C.629.
  23. Боголюбов А. Н., Делицын А. Л., Могилевский И. Е., Свешников А. Г. О задаче возбуждения волновода с неоднородным заполнением // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 1999. Т. 39. № 11. С. 1869.
  24. Боголюбов А. Н., Могилевский И. Е. Сингулярность электромагнитного поля в окрестности диэлектрического ребра в задачах дифракции на телах сложной формы // Ученые записки физического факультета Московского Университета. 2016. № 3. C. 163110-1 — 163110-4.
  25. Кравченко В.Ф., Кравченко О.В. Конструктивные методы алгебры логики, атомарных функций, вейвлетов, фракталов в задачах физики и техники. М.: Техносфера, 2018. 696с. ISBN 978-5-94836-518-3
  26. Кравченко В.Ф. Электродинамика сверхпроводящих структур. Теория, алгоритмы и методы вычислений. М.: Физматлит, 2006.

Математическое моделирование систем с распределенным взаимодействием / Mathematical modeling of systems with distributed interaction

Боголюбов А. Н. / Bogolyubov, A.N.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова / Lomonosov Moscow State University
Ерохин А. И. / Erokhin, A.I.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова / Lomonosov Moscow State University
Светкин М. И. / Svetkin, M.I.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова / Lomonosov Moscow State University
Выпуск в базе РИНЦ
Боголюбов А. Н., Ерохин А. И., Светкин М. И. Математическое моделирование систем с распределенным взаимодействием // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 13–19. DOI: 10.25210/jfop-1901-013019
Bogolyubov, A.N., Erokhin, A.I., Svetkin, M.I. Mathematical modeling of systems with distributed interaction // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 13–19. DOI: 10.25210/jfop-1901-013019


Аннотация: Рассмотрена математическая модель бесконечного периодического волновода лестничного типа, период которого состоит из объединения конечного числа отрезков волноводов постоянного прямоугольного сечения. Исследованы случаи идеально проводящих и импедансных стенок. На основе неполного метода Галеркина разработаны подходы, позволяющие снизить жесткость итоговых матричных задач. Построены дисперсионные характеристики исследуемых систем.
Abstract: The mathematical model of an infinite periodic waveguide of ladder type, the period of which consists of the Union of a finite number of waveguide segments of constant rectangular cross-section, is considered. The cases of perfectly conducting and impedance walls are investigated. On the basis of the incomplete Galerkin method, approaches have been developed to reduce the rigidity of the final matrix problems. Dispersion characteristics of the studied systems are constructed.
Ключевые слова: лестничные волноводы, условия Щукина-Леонтовича, импеданс, waveguide, Shchukin-Leontovich conditions, ladder-type waveguides, лестничные волноводы


Литература / References
  1. Григорьев А. Д. Электродинамика и техника СВЧ. М.: Высшая школа, 1990.
  2. Заргано Г. Ф., Земляков В. В., Кривопустенко В. В. Анализ модового состава прямоугольного волновода с двумя перекрещивающимися L-выступами // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2012. Т. 15. № 1. С. 7-17.
  3. Ильинский А. С. и др. Математические модели электродинамики. М.: Высшая школа, 1991.
  4. Ильинский А. С., Слепян Г. Я. Колебания и волны в электродинамических системах с потерями. М.: Издательство Московского университета, 1983.
  5. Назаров С. А. Асимптотика спектральных лакун в регулярно возмущенном периодическом волноводе // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1. Математика. Механика. Астрономия. 2013. № 2. C. 54-63.
  6. Ерохин А. И., Могилевский И. Е., Родякин В. Е., Пикунов В. М. Математическая модель прямоугольной волноведущей системы с импедансными стенками // Учен. зап. физ. фак-та Моск. ун-та. 2016. № 6. С.1661106.
  7. Быков А. А., Ильинский А. С. Решение краевых задач для линейных систем обыкновенных дифференциальных уравнений методом направленной ортогонализации //Журнал вычислительной математики и математической физики. 1979. Т. 19. № 3. С. 631-639.
  8. Кравченко В.Ф., Кравченко О.В. Конструктивные методы алгебры логики, атомарных функций, вейвлетов, фракталов в задачах физики и техники. М.: Техносфера, 2018. 696с. ISBN 978-5-94836-518-3
  9. Кравченко В.Ф. Электродинамика сверхпроводящих структур. Теория, алгоритмы и методы вычислений. М.: Физматлит, 2006.

К 75-летию Анатолия Евгеньевича Панича / To the 75th anniversary of Anatoly Evgenievich Panich

Выпуск в базе РИНЦ
К 75-летию Анатолия Евгеньевича Панича // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 20–21. DOI: 10.25210/jfop-1901-020021
To the 75th anniversary of Anatoly Evgenievich Panich // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 20–21. DOI: 10.25210/jfop-1901-020021


Аннотация: 26 февраля 2019 года исполнилось 75 лет члену редакционной коллегии журнала «Физические основы приборостроения» Анатолию Евгеньевичу Паничу, доктору технических наук, профессору, директору Института высоких технологий и пьезотехники Южного федерального университета. Анатолий Евгеньевич Панич родился 26 февраля 1944 г. в г. Хабаровске. Интерес к технике, стремление познать человеческие возможности в покорении воздушного пространства, способности в конструировании простейших летательных устройств послужили решающим фактором для поступления Анатолия Евгеньевича в Таганрогский авиационный техникум по специальности «техник-механик по самолетостроению», который он окончил с отличием в 1962 году. После прохождения службы в рядах Советской Армии обучался на физическом факультете Ростовского государственного университета, который успешно окончил в 1970 году. Полувековая трудовая деятельность Анатолия Евгеньевича связана с Южным федеральным университетом (Ростовский государственный университет). Он прошел большой трудовой путь от старшего лаборанта (1970 г.), инженера (1970-1971 г. г.), старшего научного сотрудника (1971-1981 г. г.), главного инженера НИИ физики (1981-1982 г. г.), заместителя директора по прикладным исследованиям НИИ физики (1982-1988 г. г.), директора-главного конструктора НКТБ «Пьезоприбор» РГУ (1988-2014 г. г.), декана факультета высоких технологий (2001-2014 г. г.). С 2014 года по настоящее время — директор Института высоких технологий и пьезотехники Южного федерального университета. В 2014 году назначен научным руководителем инженерного направления развития университета, с 2018 года — председатель комитета по инженерному направлению науки образования ЮФУ, председатель экспертного совета «Инженерные науки» ЮФУ. В 1980 году получил ученую степень кандидата физико-математических наук, в 1997 году успешно защитил диссертацию на соискание степени доктора технических наук. С 2007 года Анатолий Евгеньевич Панич профессор. Панич А. Е. — известный ученый с мировым именем, яркий пример служению отечественной науке, руководитель научной школы «Пьезоэлектрическое приборостроение». Его научные интересы лежат в области приоритетных направлений развития науки и техники, таких как приборостроение, физика сегнетоэлектриков и диэлектриков, прикладные аспекты акустики, нанотехнологии функциональных материалов, разработки интеллектуальных систем микросистемной техники и технической диагностики, системный анализ и управление. Результаты этих работ отмечены наградами и дипломами за участие в региональных, федеральных и международных выставках. Панич А.Е. — научный руководитель инновационных разработок, при его активном участии выполнен большой объем работ, удовлетворяющих требованиям ракетно-космической и оборонной техники. Решен целый ряд стратегических, научно-исследовательских, технологических и практических задач. Свыше 350 разработок успешно используются на предприятиях Федерального космического агентства, Министерства Обороны, Минатома, Минсудпрома, топливно-энергетического комплекса, машиностроения, строительной индустрии. Талантливый ученый, педагог, руководитель, Анатолий Евгеньевич предложил создать в Ростовском университете инженерный факультет высоких технологий. Открытие этого факультета в 2001 году до сих пор обеспечивает подготовку элитных инженерных кадров по новым востребованным специальностям для ракетно-космической отрасли, оборонного комплекса и народного хозяйства. В период с 1999-2007 г. г. А. Е. Панич работал по совместительству заместителем директора Северо-Кавказского научного центра Высшей школы, проводя большую научно-организационную работу в области развития естественных и технических наук в Южном федеральном округе. В настоящее время является академиком Российской инженерной академии, членом специального экспертного совета ВАК при Минобрнауки России, членом научного Совета РАН «Физика конденсированных сред» секции «Физика сегнетоэлектриков и диэлектриков». Член проблемного совета № 4-Б ФКА «Измерительная аппаратура РКТ» Роскосмоса, член трех диссертационных советов — Д 212.208.20, Д 212.208.23 при ТТИ ЮФУ и Д 212.314.02 при ЮРГТУ, экспертом международного научного журнала «Smart Materials and Structures», членом редколлегии журналов «Нано- и микросистемная техника», «Физические основы приборостроения», «Научная мысль Кавказа» и «Инженерный вестник Дона». Он является председателем Организационных и Программных комитетов Международных и Всероссийских научных конференций «Актуальные пробл
емы пьезоэлектрического приборостроения». Анатолий Евгеньевич является автором и соавтором более 400 публикаций, 12 монографий, 10 патентов на изобретения, опубликованных в ведущих отечественных и зарубежных научных изданиях. Под его научным руководством защищены две докторские и семь кандидатских диссертаций. Панич А. Е. имеет правительственные награды: медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени, орден «Дружбы», медаль ордена «За заслуги перед Ростовской областью», медаль «300 лет Российскому Флоту». Награжден многочисленными отраслевыми и ведомственными наградами. Редколлегия журнала, друзья и коллеги поздравляют Анатолия Евгеньевича Панича с 75-летием‚ от всей души желают крепкого здоровья и новых творческих успехов!

Abstract:
Ключевые слова:


Литература / References

Контейнер высокого давления для исследования фазовых переходов сегнетоактивных материалов в переменных гидростатическом давлении, напряженности электрического поля и температурах / High-pressure container for the research of phase transitions of ferroelectrics under variable hydrostatic pressure, electric field strength and temperature

Леонтьев И.Н. / Leontiev, I.N.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Панич А.Е. / Panich, A.E.
Южный федеральный университет; Институт высоких технологий и пьезотехники / Southern Federal University
Смотраков В.Г. / Smotrakov, V.G.
Южный федеральный университет; Научно-исследовательский институт физики / Southern Federal University
Фесенко О.Е. / Fesenko, O.E.
Южный федеральный университет; Научно-исследовательский институт физики / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Леонтьев И.Н., Панич А.Е., Смотраков В.Г., Фесенко О.Е. Контейнер высокого давления для исследования фазовых переходов сегнетоактивных материалов в переменных гидростатическом давлении, напряженности электрического поля и температурах // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 22–29. DOI: 10.25210/jfop-1901-022029
Leontiev, I.N., Panich, A.E., Smotrakov, V.G., Fesenko, O.E. High-pressure container for the research of phase transitions of ferroelectrics under variable hydrostatic pressure, electric field strength and temperature // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 22–29. DOI: 10.25210/jfop-1901-022029


Аннотация: Разработан, изготовлен и опробован контейнер для исследования фазовых переходов в кристаллах при варьировании гидростатического давления до 12 кбар, электростатического поля до 1 МВ/см и температуры от 290 до 400 К, главным отличием которого от обычных ячеек высокого давления является помещение поляроидов внутрь рабочего объема. Такая схема с поляроидами внутри, а не снаружи контейнера позволяет проводить исследования поляризационно-оптическим методом независимо от материала оптических окон. Другой особенностью контейнера является двойное капсулирование кристаллической пленки — объекта исследования. Последнее позволило предохранить исследуемый образец от механического повреждения. Показаны элементы конструкции контейнера. Контейнер впервые применен для получения информации о фазовых состояниях сегнетоактивных материалов в переменных напряженностях Е электрического поля и давлениях P. Построены фазовые диаграммы (P, Е) монокристаллов PbZrO3 и PbHfO3, а также температурные зависимости полей прямого Pbam-Cm2m и обратного фазовых переходов при 5 и 8 кбар для PbZrO3.
Abstract: A container for monitoring phase transitions in crystals exposed to variations of hydrostatic pressure to 12 kbar, electrostatic field strength to 1 MV/cm and temperature from 290 to 400 K has been designed and tested. Its main difference from conventional high pressure cells is that polaroids are placed inside the working space. The use of a circuit with inside, and not outside the container allows to carry out studies using the polarization-optical method regardless of the material of the optical windows (inputs). Another feature of the container is the double capsulation of a composite crystalline film being a specimen, what allows one to avoid the mechanical damage of the latter. The design elements of the container have shown. The container was first used to obtain the new information about the phase states of ferroactive materials in such parameters as the alternating strengths E of the electric field and alternating pressures P. Phase diagrams (P, E) of antiferroelectric PbZrO3 and PbHfO3 single crystals, as well as the temperature dependences of the direct Pbam-Cm2m and the reverse Cm2m-Pbam phase transitions fields at following fixed hydrostatic pressures: 5 and 8 kbar for these single crystals have constructed and shown.
Ключевые слова: сильное электростатическое поле, фазовые диаграммы, сегнетоэлектрики, антисегнетоэлектрики, кристаллооптические методы, high hydrostatic pressure, strong electrostatic field, phase diagrams, ferroelectrics, antiferroelectrics, сильное электростатическое поле


Литература / References
  1. Фесенко О. Е. Фазовые переходы в сегнето- и антисегнетоэлектрических кристаллах в сверхсильных электрических полях. Изд-во Ростовского госуниверситета, Ростов-на-Дону, 1984. 144 с.
  2. Серебренников В. Л., Александрова И. П. Комплексные исследования фазовых переходов под давлением. Институт физики им. Л.В. Киренского СО АН СССР, препринт ИФСО-98Ф, Красноярск, 1979. 77 c.
  3. Александрова И. П., Шабанов В. Ф., Москалев А. К., Серебренников В. Л., Федотов А. П. Структурные фазовые переходы в кристаллах при воздействии высокого давления / под ред. Александрова К. С. Новосибирск, изд-во «Наука». 1982. 144 с.
  4. Fesenko, O.E., Balyunis, L.E. The temperature-electric field phase diagram of lead hafnate // Ferroelectrics. 1980. Vol. 29. № 1-2. P. 95-97.
  5. Шаталова Г.Е., Фесенко Е.Г. Рентгеновское исследование фазового перехода в PbZrO3 // Кристаллография 1976. Т. 21. С. 1207-1210.
  6. Sawaguchi, E. Ferroelectricity versus antiferroelectricity in the solid solutions of PbZrO3 and PbTiO3 // J. Phys. Soc. Japan. 1953. Vol. 8. P. 615-629.

Отечественные пьезокерамические материалы для датчиков механических величин / Domestic Piezoceramic Materials for the Mechanical Quantity Piezoelectric Sensors

Панич А. Е. / Panich, A.E.
Институт высоких технологий и пьезотехники; Южный федеральный университет / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Панич А. Е. Отечественные пьезокерамические материалы для датчиков механических величин // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 30–35. DOI: 10.25210/jfop-1901-030035
Panich, A.E. Domestic Piezoceramic Materials for the Mechanical Quantity Piezoelectric Sensors // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 30–35. DOI: 10.25210/jfop-1901-030035


Аннотация: В настоящее время существует широкая номенклатура пьезокерамических материалов (ПКМ), что позволяет создавать различные пьезоэлектрические устройства, среди которых важное значение для нужд промышленности имеют пьезодатчики механических величин (ПДМВ), которые служат для измерения вибрационного и ударного ускорений, динамического давления и силы и используют явление прямого пьезоэлектрического эффекта. Несмотря на постоянное совершенствование ПДМВ, их метрологические и эксплуатационные характеристики не всегда удовлетворяют все возрастающим техническим требованиям из-за отсутствия материалов с соответствующими электрофизическими параметрами, поэтому необходим выбор ПКМ с наиболее оптимальными электрофизическими и механическими характеристиками. Приведены параметры отечественных ПКМ, которые могут применяться при создании ПДМВ для диагностики сложных технических и технологических систем. Выбраны оптимальные критерии оценки сравнением свойств известных ПКМ для обеспечения заданных технических характеристик ПДМВ. Оценены возможности существующих ПКМ, включая новейшие разработки, и даны рекомендации по использованию различных ПКМ применительно к условиям эксплуатации ПДМВ. Сформулированы актуальные направления дальнейшего совершенствования ПКМ, которые базируются на создании новых низкотемпературных технологий синтеза ультрадисперсных порошков фаз системы ЦТС и низкотемпературных технологий изготовления на их основе керамических ПКМ с технологически регулируемой микроструктурой. Такой подход позволяет изменить алгоритм создания новых видов ПДМВ, в которых определяющую роль играют эксплуатационные параметры пьезопреобразователя с необходимым набором электрофизических параметров и их стабильностью к воздействию внешних факторов.
Abstract: Currently, there is a wide range of piezoceramic materials (PCM), which allows you to create various piezoceramic devices, among which mechanical quantities piezoelectric sensors (MQPS) for measuring vibration and shock accelerations, dynamic pressure and force are important for the industry needs. Their functioning is based on the use of the phenomenon of direct piezoelectric effect. Despite the continuous improvement of the MQPS, their metrological and operational characteristics do not always meet the technical requirements for their successful functioning due to the lack of PCM with suitable electrophysical parameters, therefore a choice of PCM with the most optimal electrophysical and mechanical parameters is necessary. The parameters of domestic PCM that can be used to create MQPS to diagnose complex technical and technological systems are given. The optimal evaluation criteria were selected by comparing the properties of known PCMs to ensure the specified MQPS characteristics. Comparative capabilities of existing PCMs, including the latest developments, are assessed, and recommendations are given on the use of various PCMs in relation to the operating conditions of a MQPS. Actual directions for further improvement of PCM are formulated, which are based on the creation of new low-temperature technologies for the synthesis of ultrafine powders of the PTS system phases and low-temperature technologies for manufacturing PCM based on them with a technologically regulated microstructure. This approach allows you to change the algorithm for creating new types of MQPS, in which the decisive role is played by the operating parameters of the piezoelectric transducer with the required set of electrophysical parameters and their stability to the effects of external factors.
Ключевые слова: пьезоэлектрические датчики механических величин, прямой пьезоэффект, пьезомодуль, пьезоэлектрические коэффициенты, диэлектрическая проницаемость, стабильность параметров, низкотемпературные технологии синтеза, piezoceramic materials, mechanical quantity piezoelectric sensors, direct piezoeffect, piezomodulus, piezoelectric coefficients, dielectric permittivity, parameters stability, пьезоэлектрические датчики механических величин


Литература / References
  1. Янчич В. В., Янчич Вл.В. Преобразователи пьезоэлектрических датчиков механических величин (конструкции и пути развития). LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, Deutschland, 2013. 138 с.
  2. Гориш А. В., Панич А. Е., Свирская С. Н., Янчич В. В. Перспективы развития пьезоэлектрических датчиков механических величин для РКТ и других областей // Сб. тр. науч.-техн. конф. «Информационно-измерительная техника». М.: РУНД, 2014. С. 282-293.
  3. Янчич Вл.В., Панич А. Е., Свирская С. Н. Критерии выбора пьезокерамических материалов для датчиков механических величин // Сб. тр. II Междунар. молодежной научной конф. «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». Т. 1. Ростов на Дону: Изд-во ЮФУ, 2015. С. 156-164.
  4. Богуш М. В. Пьезоэлектрические датчики для экстремальных условий эксплуатации // Пьезоэлектрическое приборостроение. 2006. Т. 3. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2006. 346 с.
  5. Шарапов В. М., Мусиенко М. П., Шарапова Е. В. Пьезоэлектрические датчики / под ред. В. М. Шарапова. М.: Техносфера, 2006. 632 с.
  6. Гориш А. В., Дудкевич В. П., Куприянов М. Ф. и др. Пьезоэлектрическое приборостроение / под ред. А. В. Гориша. Т. 1. Физика сегнетоэлектрической керамики. М.: ИПРЖР, 1999. 368 с.
  7. Панич А. А. Создание новых пьезоэлектрических материалов и приборов на их основе: дис. докт. техн. наук. М.: МИРЭА, 2013. 368 с.
  8. Поплавко Ю. М., Переверзева Л. П., Раевский И. П. Физика активных диэлектриков. Ростов на Дону: Изд-во ЮФУ, 2009. 480 с.
  9. Янчич В. В., Панич А. Е. Управление характеристиками пьезоэлектрических датчиков с интегрированными многофункциональными преобразователями // Матер. V Междунар. конф. «Геоинформационные технологии и космический мониторинг». Ростов на Дону: Изд-во ЮФУ, 2012. С. 329-334.
  10. Нестеров А. А., Панич А. А. Монография. Современные проблемы материаловедения керамических пьезоэлектрических материалов // Пьезоэлектрическое приборостроение. Т. 8. Ростов на Дону: Изд-во ЮФУ, 2010. 225 с.

Прогнозирование высокочастотных магнитоэлектрических резонансов составных приборов электронной техники / Forecasting of high-frequency magnetoelectric resonances of electronic technics component devices

Малыхин А. Ю. / Malykhin, A.Yu.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Панич А. А. / Panich, A.A.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Панич А. Е. / Panich, A.E.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Радченко Г. С. / Radchenko, G.S.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Скрылёв А. В. / Skrylev, A.V.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Малыхин А. Ю., Панич А. А., Панич А. Е., Радченко Г. С., Скрылёв А. В. Прогнозирование высокочастотных магнитоэлектрических резонансов составных приборов электронной техники // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 36–41. DOI: 10.25210/jfop-1901-036041
Malykhin, A.Yu., Panich, A.A., Panich, A.E., Radchenko, G.S., Skrylev, A.V. Forecasting of high-frequency magnetoelectric resonances of electronic technics component devices // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 36–41. DOI: 10.25210/jfop-1901-036041


Аннотация: Анализируются концентрационные зависимости магнитоэлектрической восприимчивости композитного магнитострикционного пьезотрансформатора в высокочастотном режиме. Впервые прогнозируется существование серии концентрационных резонансов на дискретных высоких частотах. Делается вывод о целесообразности использования подобных приборов в качестве маломощных преобразователей ток-напряжение.
Abstract: The article analyzes the concentration dependences of the magnetoelectric susceptibility of a composite magnetostrictive piezotransformer in the high-frequency mode. For the first time, the existence of a series of concentration resonances at discrete high frequencies is predicted. It is concluded that it is advisable to use such devices as low-power current-to-voltage converters.
Ключевые слова: датчик, магнитоэлектрический резонанс, магнитоэлетрический датчик, резонансная система, piezoceramics, ferroelectrics, sensor, magnetoelectric resonance, magnetoelectric sensor, датчик


Литература / References
  1. Dong, Sh., Li, J.-F., and Viehland, D. // J. of Materials Science. 2006. Vol. 41. P. 97-106.
  2. Lv, L., Zhou, J.-P., Guo, Y.-Y. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys., 2011. Vol. 44. P. 055002 (1-5).
  3. Wang, Y., Chung, M.L., Wang, F. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys., 2009. Vol. 42. P. 135414 (1-5).
  4. Wang, Y., Wang, F., Or, S.W. et al. // Applied Physics Letters. 2008. Vol. 93. P. 113503 (1-3).
  5. Филиппов Д. А., Галкина Т. А., Сринивасан Г. // Письма ЖТФ. 2010. Т. 36. № 21. C. 23-28.
  6. Филиппов Д. А., Галкина Т. А., Лалетин В. М., Srinivasan G. // Письма ЖТФ. 2012. Т. 38. № 2. C. 82-86.
  7. Lin, S., Xu, C. // Smart Mater. Struct. 2008. Vol. 17. P. 065008 (1-8).
  8. Радченко Г. С. // Письма ЖТФ. 2008. Т. 34. № 22. C. 14-20.
  9. Zhou, D., Wang, F., Luo, L. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. Vol. 41. P. 185402 (1-4).
  10. Радченко Г. С., Радченко М. Г. // Письма ЖТФ. 2012. Т. 38. № 15. C. 18-24.
  11. Панич А. Е., Радченко Г. С., Скрылёв А. В., Малыхин А. Ю., Панич А. А. // 10-й Международный симпозиум “IEEE East&West Design and Test Symposium EWDTS-2017»: сб. науч. труд. 2017 С. 598-602.
  12. Скрылёв А. В., Панич А. Е., Радченко Г. С. // Международная конференция “Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves, RSEMW-2017». сб. науч. труд. 2017.
  13. Панич А. Е., Радченко Г. С., Скрылёв А. В., Панич А. А., Малыхин А. Ю. // Журнал Технической Физики. 2019. Т. 89. № 2. С. 206-211. Поcтупила 18 февраля 2019.

Компенсация деформационной чувствительности пьезоэлектрического датчика виброускорения / Compensation for the deformation sensitivity of the piezoelectric vibration acceleration sensor

Панич А.Е. / Yanchich, V. V.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Янчич Вл.В. / Panich, A. E.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Панич А.Е., Янчич Вл.В. Компенсация деформационной чувствительности пьезоэлектрического датчика виброускорения // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 42–46. DOI: 10.25210/jfop-1901-042046
Yanchich, V. V., Panich, A. E. Compensation for the deformation sensitivity of the piezoelectric vibration acceleration sensor // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 42–46. DOI: 10.25210/jfop-1901-042046


Аннотация: Проведено математическое моделирование процессов, происходящих в пьезоэлектрическом преобразователе датчика виброускорения (акселерометра) при воздействии на него деформаций со стороны контролируемого объекта. Установлен характер распределения и дана количественная оценка механических напряжений и электрических полей в преобразователе. Предложен эффективный способ компенсации деформационной чувствительности пьезоэлектрических датчиков. Приведены электрические схемы датчиков с компенсацией по электрическому заряду и напряжению. Рассмотрена запатентованная конструкция пьезоэлектрического акселерометра. Экспериментально подтверждено уменьшение чувствительности к деформации до 60 раз без ухудшения других технических характеристик акселерометра.
Abstract: Mathematical modeling has been conducted to study the processes occurring in the piezoelectric transducer of the vibration acceleration sensor (accelerometer) under deformations caused by the object being tested. The nature of the distribution has been established and a quantitative estimate of the strains and electric fields in the converter has been given. An effective method for compensating the deformation sensitivity of piezoelectric sensors has been proposed. The electrical circuits of the sensors with electrical charge and voltage compensation have been described. The patented structure of the piezoelectric accelerometer has been considered. It has been experimentally confirmed that the sensitivity to deformation can be reduced up to 60 times without degrading other technical characteristics of the accelerometer.
Ключевые слова: пьезоэлектрический элемент, деформация, механическое напряжение, электрическое поле, поляризация, компенсация сигнала помехи, piezoelectric accelerometer, piezoelectric element, deformation, strain, electric field, polarization, пьезоэлектрический элемент


Литература / References
  1. Серридж М., Лихт Т.Р. Справочник по пьезоэлектрическим акселерометрам и предусилителям. Перевод с англ. Нерум, Дания: Брюль и Къер, 1987. 201 с.
  2. Кирпичев А.А. Повышение эффективности диагностики с использованием пьезоэлектрических и вихретоковых преобразователей: дис. канд. техн. наук. М.: Моск. гос. академия приборостроения и информатики, 2006. 143 с.
  3. Янчич Вл. В., Митько В. Н. Исследование механических напряжений и электрических полей в пьезоэлектрическом преобразователе акселерометра методом конечных элементов // Сб. тез. VIII Всерос. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». Ростов н/Д: ЮФУ. 2012. С. 50-54.
  4. Патент РФ № 2627571 C1 G01P1509. Пьезоэлектрический акселерометр / В.В. Янчич, А.Е. Панич. Опубл. 08.08.2017. Бюлл. № 22.
  5. Янчич В. В., Янчич Вл. В. Преобразователи пьезоэлектрических датчиков механических величин (конструкции и пути развития). Saarbrucken, Deutschland. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. 138 с.