Category Archives: ФОП.13.01

Численно-аналитический метод решения задач дифракции волн на слоисто-неоднородных средах / A Numerical Analytical Method for Solving Wave Diffraction Problems of Layered Inhomogeneous Media

Бровенко А.В. / Brovenko, A. V.
ИРЭ им. А. Н. Усикова НАН Украины / RUS ИРЭ им. А. Н. Усикова НАН Украины
Мележик П.Н. / Melezhik, P. N.
ИРЭ им. А. Н. Усикова НАН Украины / RUS ИРЭ им. А. Н. Усикова НАН Украины
Панин С.Б. / Panin, S. B.
ИРЭ им. А. Н. Усикова НАН Украины / RUS ИРЭ им. А. Н. Усикова НАН Украины
Поединчук А.Е. / Poyedinchuk, A. Ye.
ИРЭ им. А. Н. Усикова НАН Украины / RUS ИРЭ им. А. Н. Усикова НАН Украины
Выпуск в базе РИНЦ
Бровенко А.В., Мележик П.Н., Панин С.Б., Поединчук А.Е. Численно-аналитический метод решения задач дифракции волн на слоисто-неоднородных средах // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2. № 1(6). С. 34–47. DOI: 10.25210/jfop-1301-034047
Brovenko, A. V., Melezhik, P. N., Panin, S. B., Poyedinchuk, A. Ye. A Numerical Analytical Method for Solving Wave Diffraction Problems of Layered Inhomogeneous Media // Physical Bases of Instrumentation. 2013. Vol. 2. No. 1(6). P. 34–47. DOI: 10.25210/jfop-1301-034047


Аннотация: Предложен новый численно-аналитический метод определения амплитуд отражения и прохождения плоской линейно-поляризованной электромагнитной волны, падающей наклонно на неоднородный магнитоэлектрический слой, материальные параметры которого зависят от одной пространственной координаты. Он основан на построении специальных решений задачи Коши для уравнения Риккати и позволяет в рамках единого подхода исследовать дифракцию волн как в дискретно-слоистых, так и непрерывных магнитоэлектрических средах. Эффективность предложенного метода продемонстрирована на примерах численного решения ряда задач дифракции. Получены длинноволновая и коротковолновая асимптотики для коэффициента отражения плоской волны от неоднородного диэлектрического слоя.
Abstract: A new numerical analytical method is suggested for finding reflection and transmission amplitudes of a plane linearly-polarized electromagnetic wave obliquely incident on an inhomogeneous magnetoelectric layer with constitutive parameters dependent of one spatial coordinate. The method is based on special solutions of the Cauchy problem for the Riccati equation and examines the wave diffraction in both discrete-layered and continuous magnetoelectric media in the framework of a single approach. The numerical solution of a number of diffraction problems is used to show efficiency of the method. Long-wave and short-wave asymptotics have been obtained for the coefficient of plane wave reflection from an inhomogeneous dielectric layer.
Ключевые слова: дифракция волн, уравнение Риккати, плазмоподобные диэлектрики с частотной дисперсией, численно-аналитический метод, layered inhomogeneous medium, wave diffraction, Riccati equation, plasma-like dielectrics with frequency dispersion, дифракция волн


Литература / References
  1. Бреховских Л. М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973. 343 с.
  2. Бреховских Л. М., Годин О. А. Акустика слоистых сред. М.: Наука,1989. 412 с.
  3. Кляцкин В. И. Методы погружения в теории распространения волн. М.: Наука, 1986. 256 с.
  4. ШварцбургА.Б. Дисперсия электромагнитных волн в слоистых и нестационарных средах (точно решаемые модели) // Успехи физических наук. 2000. Т. 170. № 12. С. 1297–1324.
  5. Wait, J. R. Electromagnetic Waves in Stratified Media. Oxford: Pergamon Press, 1970.
  6. Бабич В. М., Булдырев В. С. Асимптотические методы в задачах дифракции коротких волн. М.: Наука, 1972. 456 с.
  7. Бабич В. Н., Кирпичникова Н. Я. Метод пограничного слоя в задачах дифракции. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1974. 125 с.
  8. Апельцин В. Ф., Еремин Ю. А., Ильинский А. С., Свешников А. Г. Численные методы исследования распространения волн в среде с переменными параметрами в резонансной частотной области // Сб. работ ВЦ Московского ун-та. 1978. № 28. С. 3–13.
  9. Свешников А. Г., Тихонравов А. В. Математические методы в задачах анализа и синтеза слоистых сред // Математическое моделирование 1989.Т. 1. № 7. С. 13–38.
  10. Селезнев Н. Т., Кривонос Ю. Г., Яковлев В. В. Рассеяние волн локальными неоднородностями в сплошных средах. Киев: Наук. думка, 1985. 136 с.
  11. Шестопалов В. П., Сиренко Ю.К. Динамическая теория решеток. Киев: Наук. думка, 1989. 216 с.
  12. Геворгян А. А., Хчитрян А. Ж., Испирян Н. М. Асимметрический резонатор Фабри-Перо с произвольно-неоднородным слоем внутри // Журнал технической физики. 2003.Т. 73. Вып. 4. С. 82–89.
  13. Антонец И. В., Котов Л. Н., Шавров В. Г., Щеглов В. И. Алгоритм определения амплитуд отраженных и проходящих волн при падении встречных волн на многослойную ступенчато-неоднородную структуру // Радиотехника и электроника. 2012. Т. 57. № 1. С. 67–79.
  14. Крылов В. И., Бобков В. В., Монастырный П. И. Вычислительные методы. Т. I, II. М.: Наука, 1977. 625 с.
  15. Ильин А. М. Согласование асимптотических разложений решений краевых задач. М.: Наука, 1989. 336 с.
  16. Элаши Ш. Волны в пассивных и активных периодических структурах. Обзор // Труды Института инженеров по электронике и радиоэлектронике. 1976. Т. 64. № 12. С. 22–59.

Влияние слабых полей кратных частот на процесс резонансного рассеяния и генерации колебаний нелинейными слоистыми структурами / The influence of weak fields at multiple frequencies on the process of resonance scattering and generation of oscillations by nonlinear layered structures

Ангерман Л. / Angermann, L.
Технический университет Клаустхал (Клаустхал-Зеллерфелд, Германия) / RUS Технический университет Клаустхал (Клаустхал-Зеллерфелд, Германия)
Яцик В.В. / Yatsyk, V.V.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова Национальной академии наук Украины (г. Харьков, Украина) / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова Национальной академии наук Украины (г. Харьков, Украина)
Выпуск в базе РИНЦ
Ангерман Л., Яцик В.В. Влияние слабых полей кратных частот на процесс резонансного рассеяния и генерации колебаний нелинейными слоистыми структурами // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2. № 1(6). С. 48–71. DOI: 10.25210/jfop-1301-048071
Angermann, L., Yatsyk, V.V. The influence of weak fields at multiple frequencies on the process of resonance scattering and generation of oscillations by nonlinear layered structures // Physical Bases of Instrumentation. 2013. Vol. 2. No. 1(6). P. 48–71. DOI: 10.25210/jfop-1301-048071


Аннотация: В резонансной области частот проведены исследования задачи рассеяния и генерации волн при возбуждении изотропной, немагнитной, линейно поляризованной, нелинейной слоистой диэлектрической структуры с кубической поляризуемостью среды пакетом плоских волн, состоящим из плоских волн на кратных частотах. Математическая модель граничной задачи сводится к системе одномерных нелинейных интегральных уравнений Фредгольма. Численный анализ этой задачи проведен итерационным методом. Используются квадратурные формулы и блочно итерационный метод Якоби, на каждом шаге которого решается линейная система уравнений. Аналитическое продолжение этих линеаризованных нелинейных задач в область комплексных значений частотного параметра позволяет перейти к анализу спектральных задач, а именно к отысканию собственных частот и отвечающих им собственных полей однородных линейных задач с индуцируемой нелинейной диэлектрической проницаемостью. Исследованы слоистые структуры с отрицательной и положительной величиной коэффициента кубической восприимчивости нелинейной среды. Анализируемые слои обладают различными свойствами. Так, нелинейные слои с отрицательной величиной кубической восприимчивости проявляют деканализирующие, а с положительной – канализирующие свойства. Здесь приведены результаты численного анализа, характеризующие рассеивающие и генерирующие свойства исследуемых структур с учетом влияния слабых полей на кратных частотах.
Abstract: The problem of scattering and generation of waves by an isotropic, nonmagnetic, linearly polarised, nonlinear dielectric structure consisting of a cubically polarisable medium is investigated in the range of resonance frequencies, where the excitation is induced by a wave packet consisting of plane waves at multiple frequencies. The mathematical model of the boundary value problem is transformed into a system of one-dimensional nonlinear Fredholm integral equations. The numerical analysis of the problem is performed by the help of an iterative method. Quadrature formulas and a block Jacobi iterative method are used, where at each step a linear system of equations is solved. The analytic continuation of the linearised nonlinear problems into the region of complex values of the frequency parameter allows to switch to the analysis of spectral problems. That is, the eigenfrequencies and the corresponding eigenfields of homogeneous linear problems with an induced nonlinear dielectric permittivity are to be determined. Layered structures with both negative and positive values of the coefficient of the cubic susceptibility of the nonlinear medium are investigated. The considered layers have different properties. Nonlinear layers with a negative value of the cubic susceptibility show decanalising properties, layers with a positive value of the cubic susceptibility – canalising properties. The investigations were restricted to the third-harmonic generation. This paper presents the results of the numerical analysis characterising the scattering and generation properties of the considered structures, taking into account the effect of weak fields at multiple frequencies.
Ключевые слова: резонансное рассеяние, генерация колебаний, cubic polarisability, resonance scattering, резонансное рассеяние


Литература / References
  1. Милославский В. К. Нелинейная оптика. Харьков: ХНУ им. В. Н. Каразина, 2008.
  2. Angermann, L., Yatsyk, V. V. Generation and Resonance Scattering of Waves on Cubically Polarisable Layered Structures // Numerical Simulations — Applications, Examples and Theory / Edited by Lutz Angermann. Published by InTech, Rijeka, Croatia, 2011. Chapter 8. P. 175—212.
  3. Angermann, L., Yatsyk, V. V. Resonance Properties of Scattering and Generation of Waves on Cubically Polarisable Dielectric Layers // Electromagnetic Waves / Edited by Vitaliy Zhurbenko. Published by InTech, Rijeka, Croatia, 2011. Chapter 15. P. 299—340.
  4. Angermann, L., Shestopalov, Y.V., and Yatsyk, V.V. Modeling and Analysis of Wave Packet Scattering and Generation for a Nonlinear Layered Structure // Multiphysics Modeling in Microwave Power Engineering. 14th Seminar Computer Modeling in Microwave Engineering and Applications. University of Bayreuth, Germany, March 5—6, 2012. P. 21—26.
  5. Шеен И. Р. Принципы нелинейной оптики / М: Наука. Гл. ред. физ. — мат. лит., 1989.
  6. Kleinman, D. A. Nonlinear Dielectric Polarization in Optical Media // Phys. Rev. 1962. Vol. 126. P. 1977—1979.
  7. Ангерман Л., Яцик В. В. Математические модели анализа процессов резонансного рассеивания и генерации третьей гармоники при дифракции плоской волны на слоистой кубически поляризуемой структуре // Электромагнитные волны и электронные системы. 2010. Т. 15. № 1. С. 36—49.
  8. Яцик В. В. Резонансное рассеяние и генерация волн изотропной нелинейной кубически поляризуемой слоистой структурой. Постановка задачи // Электромагнитные волны и электронные системы. 2011. Т. 16. № 9. С. 33—48.
  9. Кравченко В. Ф., Яцик В. В. Эффекты резонансного рассеяния волн слоистой диэлектрической структурой с нелинейностью типа Керра // Электромагнитные волны и электронные системы. 2007. Т. 12. № 12. С. 17—40.
  10. Шестопалов Ю. В., Яцик В. В. Резонансное рассеяние электромагнитных волн диэлектрическим слоем с нелинейностью типа Керра // Радиотехника и электроника. 2007. Т. 52. № 11. С. 1285—1300.
  11. Shestopalov, Y.V., Yatsyk, V.V. Diffraction of Electromagnetic Waves by a Layer Filled with a Kerr-Type Nonlinear Medium // Journal of Nonlinear Mathematical Physics. 2010. Vol. 17. No. 3. P. 311—335.
  12. Шестопалов В. П., Сиренко Ю. К. Динамическая теория решеток / Киев: Наук. думка, 1989.
  13. Яцик В. В. Задача дифракции на поперечно неоднородном диэлектрическом слое с нелинейностью типа Керра // Электромагнитные волны и электронные системы. 2007. Т. 12. № 1. С. 59—69.
  14. Shestopalov, V.P., Yatsik, V. V. Spectral Theory of a Dielectric Layer and the Morse Critical Points of Dispersion Equations // Ukrainian Journal of Physics. 1997. Vol. 42. No. 7. P. 861—869.
  15. Яцик В. В. Конструктивный подход построения локальных уравнений нерегулярной дисперсии и эволюции полей квазиоднородной электродинамической структуры // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 2000. № 10. С. 27—44.
  16. Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны / М.: Радио и связь, 1988.
  17. Вайнштейн Л. А. Открытые резонаторы и открытые волноводы / М.: Сов. радио, 1966.
  18. Войтович Н. Н., Каценеленбаум Б. З., Сивов А. Н. Обобщенный метод собственных колебаний в теории дифракции / М.: Наука, 1977.
  19. Рид М., Саймон Б. Методы современной математической физики. Т. 4. Анализ операторов / М.: Мир, 1982.

Искажающие покрытия, как альтернатива маскирующим покрытиям / Distorting coating as an alternative to the masking coating

Пазынин Л. А. / Pazynin, L. A.
Институт радиофизики и электроники НАН Украины, Харьков / RUS Институт радиофизики и электроники НАН Украины, Харьков
Выпуск в базе РИНЦ
Пазынин Л. А. Искажающие покрытия, как альтернатива маскирующим покрытиям // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2. № 1(6). С. 72–77. DOI: 10.25210/jfop-1301-072077
Pazynin, L. A. Distorting coating as an alternative to the masking coating // Physical Bases of Instrumentation. 2013. Vol. 2. No. 1(6). P. 72–77. DOI: 10.25210/jfop-1301-072077


Аннотация: На примере простейшего объекта (идеально проводящей сферы) строго доказана возможность радикального искажения его радиолокационного образа, путем нанесения на поверхность специального покрытия из метаматериала. Найдено такое радиальное распределение проницаемостей этой оболочки, при котором рассеянное поле, всюду вне объекта, совпадает с рассеянным полем идеально проводящей сферы любого наперед заданного меньшего радиуса. Требования на материальные параметры такого искажающего покрытия проще, чем в случае маскирующего покрытия.
Abstract: It is strictly proved using simplest example of an object as a perfectly conducting sphere the possibility of a radical distortion of its radar image by applying a special coating on the surface of the metamaterial. It was found a radial distribution of the permeability of the coating, when the scattered field everywhere outside of the object coincides with the scattered field of the perfectly conducting sphere with any given smaller radius. The requirements on the material parameters of the distorting coating are easier than in the case of masking coating.
Ключевые слова: метаматериалы, волновое обтекание, трансформационная оптика, искажающие покрытия, masking coating, metamaterials, wave flow method, transformation optics, метаматериалы


Литература / References
  1. Pendry, J.B., Schurig, D., Smith, D. R. Controlling Electromagnetic Fields // Science. 2006. Vol. 312. P. 1780–1782.
  2. Leonhardt, U. Notes on Conformal Invisibility Devices // New J. Phys. 2006. Vol. 8. P. 118.
  3. Килдышев А. В., Шалаев В. М. Трансформационная оптика и метаматериалы // Успехи физических наук. 2011. Т. 181. № 1. С. 59–70.
  4. Chen, H., Wu, B.-I., Zhang, B., et al. Electromagnetic Wave Interactions with a Metamaterial Cloak // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 99. 063903.
  5. Gao, L., Fung, T.H., Yu, K.W. et al. Electromagnetic Transparency by Coated Spheres with Radial Anisotropy // Phys. Rev. 2008. Vol. E 78. 046609.
  6. Qiu, C.W., Hu, L., Zhang, B. et al. Spherical Cloaking Using Nonlinear Transformations for Improved Segmentation Into Concentric Isotropic Coatings // Opt. Express. 2009. Vol. 17. No. 16. P. 13467–13478.
  7. Meng, F.Y., Liang, Y., Wu, Q. et al. Invisibility of a Metamaterial Cloak Illuminated by Spherical // Appl. Phys. A. 2009. Vol. 95. P. 881–888.
  8. Cheng, X.X., Chen, H.S., Zhang, X. M. Cloaking a Perfectly Conducting Sphere with Rotationally Uniaxial Nihility Media in Monostatic Radar System // Progress in Electromagnetics Research. (PIER). 2010. Vol. 100. P. 285–298.
  9. Chen, H. Transformation Optics in Orthogonal Coordinates // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2009. Vol. 11. 075102.
  10. Варшалович Д. А., Москалев А. Н., Херсонский В. К. Квантовая теория углового момента. Ленинград: Наука, 1975. 439 с.
  11. Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979. 832 с.
  12. Zhu, G. Scalar Theory of Electromagnetic Wave in a Spherically Symmetric Radially Anisotropic and Inhomogeneous Medium: Photonic Atoms. // J. Appl. Phys. 2010. Vol. 108. 073118.
  13. Джексон Дж. Классическая электродинамика. М.: Мир, 1965. 704 с.
  14. Lai, Y., Ng, J., Chen, H. et al. Illusion Optics: the Optical Transformation of an Object Into Another Object // Phys. Rev. Lett. 2009. Vol. 102. 253902.

Оптимальные по кпд релятивистские генераторы и усилители. Часть II / Optimal efficiency relativistic generators and amplifiers. Part II

Кравченко В.Ф. / Kravchenko, V.F.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва
Кураев А.А. / Kurayev, A.A.
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Минск / RUS Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Минск
Попкова Т.Л. / Popkova, T.L.
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Минск / RUS Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Минск
Рак А.О. / Rak, A.O.
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Минск / RUS Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Минск
Выпуск в базе РИНЦ
Кравченко В.Ф., Кураев А.А., Попкова Т.Л., Рак А.О. Оптимальные по кпд релятивистские генераторы и усилители. Часть II // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2. № 1(6). С. 78–99. DOI: 10.25210/jfop-1301-078099
Kravchenko, V.F., Kurayev, A.A., Popkova, T.L., Rak, A.O. Optimal efficiency relativistic generators and amplifiers. Part II // Physical Bases of Instrumentation. 2013. Vol. 2. No. 1(6). P. 78–99. DOI: 10.25210/jfop-1301-078099


Аннотация: Приведены результаты развития нелинейной теории релятивистских ЛБВ и ЛОВ на нерегулярных полых волноводах с катодным фильтром-модулятором с учетом как распространяющихся, так и закритических волн. Исследованы результаты оптимизации по КПД вариантов релятивистских черенковских генераторов. На основе строгой теории возбуждения электродинамической системы решена задача определения профиля выходного рупора черенковских генераторов, обеспечивающего необходимый модовый состав в раскрыве и оптимальную характеристику направленности.
Abstract: Results of development of the nonlinear theory of relativistic TWT and BWO on irregular hollow waveguides with cathode filter-modulator with the account as propagating, and beyond cut-off waves are given. The results of optimization on efficiency of variants relativistic Cherenkov oscillators are given. The rigorous theory of excitation of an irregular electrodynamic system is used to solve the problem of determining the profile of output horn of Cherenkov oscillators that provides a required mode structure at the output and an optimum directivity pattern.
Ключевые слова: ЛОВ, черенковский генератор, оптимизация, профиль, КПД, relativistic TWT, BWO, Cherenkov oscillator, optimization, profile, ЛОВ


Литература / References
  1. Кураев А. А. Электродинамическая нелинейная теория релятивистской ЛБВ-О с замедляющей системой в виде нерегулярного гофрированного волновода / А. А. Кураев, Г. Л. Попкова // Электромагнитные волны и электронные системы. 1997. Т. 2. № 4. С. 67.
  2. Закалюкин А. Б. Оптимизация по КПД профиля нерегулярной замедляющей системы релятивистской ЛБВ-О с использованием атомарных функций / А. Б. Закалюкин, В. Ф. Кравченко, А. А. Кураев // Электромагнитные волны и электронные системы, 1998. Т. 3, № 3. С. 93.
  3. Закалюкин А. Б. Оптимальные по КПД релятивистские ЛБВ-О с замедляющимся периодом и глубиной канавки / А. Б. Закалюкин, А. А. Кураев // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45. № 4. С. 499-501.
  4. Кравченко В. Ф. Атомарные функции в задачах оптимального управления динамическими системами / В. Ф. Кравченко, А. А. Кураев, В. А. Рвачев // Радиотехника. 1997. № 9. С. 4–8.
  5. Кравченко В. Ф. Оптимизация по КПД релятивистской ЛБВ-О с использованием атомарных функций / В. Ф. Кравченко, А. А. Кураев, Т. Л. Попкова, А. К. Синицын // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. 2000. № 10. С. 58-71.
  6. Релятивистский карсинотрон с длиной волны 3 см и длительностью импульса 0.4 мкс / Н. И. Зайцев [и др.] // Письма в ЖТФ. 1981. Т. 7. № 14. С. 879-882.
  7. Релятивистские генераторы диапазона миллиметровых волн / В. Л. Братман [и др.] // В кн.: Релятивистская высокочастотная электроника. Вып. 4. Горький. ИПФ АН ССР. 1984. С. 119.
  8. Релятивистский карсинотрон миллиметрового диапазона / В. С. Иванов [и др.] // Письма в ЖТФ. 1978. Т. 4. № 14. С. 817-820.
  9. Релятивистский черенковский СВЧ-генератор без внешнего магнитного поля / А. И. Климов [и др.] // Письма в ЖТФ. 2006. Т. 32. Вып. 3. С. 55—61.
  10. Релятивистская ЛОВ с сосредоточенным резонансным рефлектором / С. Д. Коровин [и др.] // Известия вузов. Радиофизика. Т. XLII. № 12. С. 1189-1196.
  11. Релятивистский многоволновой черенковский генератор / С. П. Бугаев [и др.], Канавец В. И., Климов А. И., Кошелев В. И., Черепенин В. А. // Письма в ЖТФ. 1983. Т. 9. № 22. С. 1385.
  12. Релятивистская высокочастотная электроника / С. П. Бугаев [и др.] // Горький: ИПФ АН СССР. 1984. Вып. 4. С. 79-103.
  13. Батура М. П. Моделирование и оптимизация мощных электронных приборов СВЧ / М. П. Батура, А. А. Кураев, А. К. Синицын. Минск: БГУИР, 2006. 275 с.
  14. Батура М. П. Основы теории, расчета и оптимизации современных электронных приборов СВЧ / М. П. Батура, А. А. Кураев, А. К. Синицын. Минск: БГУИР, 2007. 246 с.
  15. Нерегулярные электродинамические структуры. Теория и методы расчета / М. П. Батура [и др.]. Минск: Бестпринт, 2011. 250 с.
  16. Гуринович А. Б. Электродинамическая теория ЛБВ-О на гофрированном волноводе с учётом высших гармонических составляющих сигнала / А. Б. Гуринович, А. А. Кураев, А. К. Синицын // Электромагнитные волны и электронные системы. 2000. Т. 5. № 6. С. 11-16.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧИЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИЛЬНО ПОГЛОЩАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОМЕЩЕНИИ ИССЛЕДУЕМОЙ СРЕДЫ ВНУТРИ И ВНЕ ВОЛНОВОДА / Study of the Difference between the Measurements of High-Loss Dielectric Materials When the Test Medium is Placed Inside or Outside the Waveguide

Мериакри В. В. / Meriakri, V. V.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва
Пархоменко М. П. / Parkhomenko, M. P.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва
Плешанов С. С. / Chepurnykh, I. P.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва
Чепурных И. П. / Pleshanov, S. S.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Москва
Выпуск в базе РИНЦ
Мериакри В. В., Пархоменко М. П., Плешанов С. С., Чепурных И. П. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧИЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИЛЬНО ПОГЛОЩАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОМЕЩЕНИИ ИССЛЕДУЕМОЙ СРЕДЫ ВНУТРИ И ВНЕ ВОЛНОВОДА // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2. № 1(6). С. 100–107. DOI: 10.25210/jfop-1301-100107
Meriakri, V. V., Parkhomenko, M. P., Chepurnykh, I. P., Pleshanov, S. S. Study of the Difference between the Measurements of High-Loss Dielectric Materials When the Test Medium is Placed Inside or Outside the Waveguide // Physical Bases of Instrumentation. 2013. Vol. 2. No. 1(6). P. 100–107. DOI: 10.25210/jfop-1301-100107


Аннотация: В ранее опубликованной статье авторов предложен метод определения комплексной диэлектрической проницаемости слабых водных растворов глюкозы путем измерения резонансного значения минимума коэффициента отражения и соответствующей ему частоты от структуры: волновод — согласующая диэлектрическая пластина в волноводе — слой раствора. Расчет производился для конфигурации, когда жидкость находится внутри волновода, а электродинамическая задача решается аналитически. Однако в ряде случаев исследуемую среду удобнее помещать на открытом конце волновода с согласующей пластинкой внутри него. При этом получалась не внутренняя электродинамическая задача, а внешняя, результаты решения которой должны отличаться от внутренней задачи. В работе проводится численный анализ результатов для упомянутых двух конфигураций, показавший различие в определении диэлектрической проницаемости измеряемой среды.
Abstract: In our earlier paper, we proposed a method for determining the complex dielectric constant of weak water solutions of glucose by measuring the minimum reflection coefficient at resonance and the corresponding resonance frequency of the structure consisting of a waveguide, a matching dielectric plate in the waveguide, and a layer of a test solution. Calculations were carried out for a configuration when the test liquid is inside the waveguide and thereby the electrodynamic problem is rather easily solved analytically. However, in many cases it is more convenient to place a test liquid at the open end of the waveguide with a matching plate inside the latter. In this case, we deal with an external, rather than internal, electrodynamic problem, and the results of this problem should differ from the results of the internal problem. In this paper, we carry out a numerical analysis of the difference between the results obtained with the two above-mentioned configurations, which leads to a significant difference in the values of the dielectric constants of test materials.
Ключевые слова: диэлектрические свойства, миллиметровые волны, measurement error estimates, dielectric properties, диэлектрические свойства


Литература / References
  1. Борн М., Вольф Э. Основа оптики. М.: Наука, 1970.
  2. Thomas Meissner and Frank, J. Wentz. The Complex Dielectric Constant of Pure and Sea Water From Microwave Satellite Observations // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. September 2004. Vol. 42. No. 9. P. 1836—1849.

АНТЕННЫ ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ / Diffraction radiation antennas

Евдокимов А. П. / Yevdokymov, A. P.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины, Харьков / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины, Харьков
Выпуск в базе РИНЦ
Евдокимов А. П. АНТЕННЫ ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2. № 1(6). С. 108–125. DOI: 10.25210/jfop-1301-108125
Yevdokymov, A. P. Diffraction radiation antennas // Physical Bases of Instrumentation. 2013. Vol. 2. No. 1(6). P. 108–125. DOI: 10.25210/jfop-1301-108125


Аннотация: Описываются антенны дифракционного излучения, состоящие из диэлектрического волновода и дифракционной решетки. Представлено широкое разнообразие антенных моделей. Ряд из них используется в СВЧ и КВЧ диапазонах, включая антенну спутникового радиометрического приемника 8 мм диапазона длин волн, линейные антенны для бортовых РЛС бокового обзора, антенны с косекансными диаграммами направленности, плоские и линейные антенны для автомобильных РЛС и др. Обсуждаются новые возможности в конструировании антенн в связи с развитием техники и моделирования.
Abstract: Diffraction radiation antennas are described, consisting of a dielectric waveguide and a diffraction grating. A wide variety of antennas models are presented, a number of them have been used in SHF and EHF radiosystems. Among them: antenna for 8mm satellite radiometer, linear antennas for airborne side looking radars, antennas with cosecant-type radiation pattern, planar and linear scanning antennas meant for automobile radars, etc. New opportunities in antenna design are discussed in connection with technology and simulation progress.
Ключевые слова: дифракционное излучение, диэлектрический волновод, сканирование, antenna, diffraction radiation, dielectric waveguide, дифракционное излучение


Литература / References
  1. Шестопалов В. П. Дифракционная электроника // Харьков: Изд-во Харьковского университета, 1976. 231 с.
  2. Шестопалов В. П., Сиренко Ю. К. Динамическая теория решеток / Киев: Наукова думка, 1989. 214 с.
  3. Взятышев В. Ф. Диэлектрические волноводы. М.: Сов. Радио, 1970. 215 с.
  4. Андренко С. Д., Девятков Н. Д., Шестопалов В. П. Приемо-передающая антенна миллиметрового диапазона с высоким коэффициентом развязки // Радиотехника и электроника. 1978. Т. 23. № 5. С. 918—921.
  5. Андренко С. Д., Девятков Н. Д., Шестопалов В. П. Антенные решетки миллиметрового диапазона поля // Докл. АН СССР. 1978. Т. 240. № 6. С. 1340—1343.
  6. Андренко С. Д., Провалов С. А., Шестопалов В. П. Экспериментальное исследование ближних электромагнитных полей миллиметрового диапазона // Радиотехника и электроника, 1980. Т. 25. № 2. С. 225—231.
  7. Шестопалов В. П. Дифракция электромагнитных волн на скошенной решетке // Журн. техн. физики, 1967. Т. 37. № 8. С. 1447—1451.
  8. Андренко С. Д., Сидоренко Ю. Б. Дифракция неоднородных волн на скошенной решетке // В кн.: III Всесоюзный симпозиум по миллиметровым и субмиллиметровым волнам (Горький. С.нт. 1980 г.). Тез. докл. Горький. 1980. С. 88—89.
  9. Шестопалов В. П.Физические основы миллиметровой и субмиллиметровой техники. Т. 1. Открытые структуры // Киев: Наукова думка, 1985. 213 с.
  10. Андренко С. Д., Сидоренко Ю. Б., Евдокимов А. П., Провалов С. А. О рассеянии поверхностных волн скошенной решеткой // В сб.: Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых волн / Киев. 1983. С. 149—154.
  11. Андренко С. Д., Евдокимов А. П., Сидоренко Ю. Б. Сканирующая антенна миллиметрового диапазона // В сб.: Распространение и дифракция радиоволн в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах. Киев, 1984. С. 208—212.
  12. Евдокимов А. П. Преобразование неоднородных поверхностных волн скошенными экранами // Докл. АН УССР. Сер. А. 1984. № 3. С. 48—52.
  13. Евдокимов А. П., Крыжановский В. В., Провалов С.А. Современное состояние проблемы сканирование лучом ДН в антеннах радиометрических комплексов мм диапазона // В сб.: Радиофизические методы и средства для исследования окружающей среды в мм диапазоне. Киев: Наук. думка, 1988. С. 160—166.
  14. Евдокимов А. П. Резонансные явления при рассеянии поверхностных волн скошенными экранами // Доклады АН УССР. 1985. № 10. Сер. А. С. 46–49.
  15. Евдокимов А. П., Сергиенко И. А. Рассеяние поверхностных волн двумерно-периодическими структурами//Харьков, 1990. 25 с. (Препр./АН УССР. Ин–т радиофизики и электрон.№ 90—10).
  16. Yevdokymov, A. P., Kryzhanovskiy, V.V Optimization of the Radiating System “Dielectric Waveguide-Grating” for an Automobile Radar Scanning Antenna // Telecommunications and Radio Engineering, 2002. Vol. 57. No. 10, 11. P. 66—73
  17. Евдокимов А. П., Крыжановский В. В. Дифракционные явления в антеннах вытекающих волн // Антенны, 2003. № 3—4. С. 70—71.
  18. Евдокимов А. П., Крыжановский В. В. Новое направление в технике антенных решеток // Известия вузов. Радиоэлектроника. 1996. Т. 39. № 9. С. 54—61.
  19. Yevdokymov, A. P., Kryzhanovskiy, V. V. Diffraction Radiation Antennas for SHF and EHF Radiosystems // Proceedings of the 6th International Conference on Antenna Theory and Techniques, Sevastopil, Ukraine, 17—21 Sept., 2007. P. 59—64.
  20. Евдокимов А. П., Комяк В. А., Мележик П. Н. и др. Когерентный радиолокатор миллиметрового диапазона для обзора летного поля // Прикладная радиоэлектроника, 2003. Т. 1. № 1. С. 10—17.
  21. Евдокимов А. П., Крыжановский В. В. Антенна радиолокатора 8-миллиметрового диапазона обзора летного поля // Электромагнитные волны и электронные системы, 2008. Т. 13. № 6. С. 46—52.
  22. Драновский В. И., Дюняшев В. В., Евдокимов А. П., Крыжановский В. В. и др. Комплекс радиофизической аппаратуры ИСЗ «Сiч-1» // Космическая наука и технология. 1998. Т. 4. № 2, 3. С. 12—20.
  23. Евдокимов А. П., Крыжановский В. В. Сканирующие антенны радаров миллиметровых волн для предупреждения столкновений транспортных средств // Успехи современной радиоэлектроники. 2006. № 4. С. 70—79.
  24. Евдокимов А. П., Крыжановский В. В., Сиренко Ю. К. Планарная антенна дифракционного излучения КВЧ диапазона // Электромагнитные волны и электронные системы. 2011. Т. 16. № 6. С. 53—61.
  25. Евдокимов А. П., Крыжановский В. В. Плоские антенные решетки с косекансной формой диаграммы направленности 8-миллиметрового диапазона волн // Электромагнитные волны и электронные системы, 2003. 8. № 10. С. 52—58.
  26. Yevdokymov, A. P., and Kryzhanovskiy, V. V. 2004. ‘Cheap Scanning Antennas for Automobile Radars: State of the Art and Promising Models’ // Proc. 4th Intl. Symp. MSMW’04, Kharkov. P. 668—670.
  27. Евдокимов А. П., Крыжановский В. В. Плоская антенная решетка с комбинированным способом сканирования лучом // Электромагнитные волны и электронные системы, 2005. Т. 10. № 1—2. С. 52—56.
  28. Yevdokymov, A. P., Kryzhanovskiy, V. V., Melezhik, P. N., and Poedinchuk, A.Ye. A Multibeam Hybrid Printed Antenna Based on a Strip Periodic Structure // Proc. 3rd Intl. Conf. On Antenna Theory and Techniques, Sevastopil. 1999. P. 368—370.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛНОВЕДУЩИХ СИСТЕМ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ РАЗНОСТЕЙ И КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ / MATHEMATICAL MODELING OF WAVEGUIDING SYSTEMS USING FINITE-DIFFERENCES AND FINITE-ELEMENTS METHODS

Боголюбов А.Н. / Bogolyubov, A.N.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Боголюбов Н.А. / Bogolyubov, N.A.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Свешников А.Г. / Sveshnikov, A.G.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Выпуск в базе РИНЦ
Боголюбов А.Н., Боголюбов Н.А., Свешников А.Г. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛНОВЕДУЩИХ СИСТЕМ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ РАЗНОСТЕЙ И КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2. № 1(6). С. 10–17. DOI: 10.25210/jfop-1301-010017
Bogolyubov, A.N., Bogolyubov, N.A., Sveshnikov, A.G. MATHEMATICAL MODELING OF WAVEGUIDING SYSTEMS USING FINITE-DIFFERENCES AND FINITE-ELEMENTS METHODS // Physical Bases of Instrumentation. 2013. Vol. 2. No. 1(6). P. 10–17. DOI: 10.25210/jfop-1301-010017


Аннотация: Рассматривается математическое моделирование на основе метода конечных разностей и метода конечных элементов для решения задач анализа и синтеза широкого круга волноведущих систем сложной геометрии, включая цилиндрические волноводы с входящими углами, и сложным заполнением, в частности, на основе метаматериало
Abstract: The mathematical modeling using the finite differences and finite elements methods for solving the problems of analysis and synthesis for the wide range of the waveguiding system with complicated shape including cylindrical waveguides with re-entrant corners and complicated filling, particularly using methamaterials, is discussed
Ключевые слова: метод конечных элементов, прямая и обратная задачи, волноведущая система, входящие ребра, киральные среды, finite-differences method, finite-elements method, direct and inverse problems, waveguiding systems, re-entrant corners, метод конечных элементов


Литература / References
  1. Самарский А. А., Тихонов А. Н. О возбуждении радиоволноводов// Журнал технич. физики. 1947. Т. 27. Вып. 11, 12. С. 1283–1296, 1431–1440.
  2. Кисунько Г. В. Электродинамика полых систем Изд. ВКАС, 1949.
  3. Краснушкин П. Е. О волнах в изогнутых трубах // Уч. записки МГУ, 75, Физика. 1945. Кн. 2. Ч. II.
  4. Краснушкин П. Е., Моисеев Е. И. О возбуждении вынужденных колебаний в слоистом радиоволноводе // ДАН СССР. 1982. Т. 264. № 5. C. 1123—1127. С. 9.
  5. Шестопалов В. П., Кириленко А. А., Рудь Л. А. Резонансное рассеяние волн. Киев: Наукова думка, 1986.
  6. Shelkunoff, S. A. Conversion of Maxwell’s Equtions Into Generalized Telegraphist’s Equation // Bell Syst. Techn. J. 1955. Vol. 34. № 5. P. 991–1043.
  7. Кацелененбаум Б. З. Теория нерегулярных волноводов с медленно меняющимися параметрами. М.: Наука, 1961. 261 с.
  8. Свешников А. Г. К обоснованию метода расчета нерегулярных волноводов // Журнал выч. мат. и мат. физ. 1963. Т. 3. № 1. С. 170–179.
  9. Свешников А. Г. К обоснованию метода расчета распространения электромагнитных колебаний в нерегулярных волноводах // Журнал выч. мат. и мат. физ. 1963. Т. 3. № 2. С. 314–326.
  10. Свешников А. Г. Обоснование методов исследования распространения электромагнитных колебаний в волноводах с анизотропным заполнением // Журнал выч. мат. и мат. физ. 1963. Т. 3. № 5. С. 953–955.
  11. Самарский А. А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1983. 616 с.
  12. Yee, K. S. Numerical Solution of Initial Boundary Value Problems Involving Maxwell’s Equations in Isotropic Media. IEEE. Transactions on Antennas and Propagation. 1996. Vol. 14. Num. 3. P. 302–307.
  13. Alkim Akyurtlu, Douglas, H. Werner. BI-FDTD: a Novel Finite-Difference Time-Domain Formulation for Modeling Wave Propagation in Bi-Isotropic Media // IEEE Transactions on Antennas and Propagations. 2004. Vol. 52. № 2. P. 416–425.
  14. Марчук Г. И., Агошков В. И. Введение в проекционно-сеточные методы. М.: Наука, 1981.
  15. Тыртышников Е. Е. Матричный анализ и линейная алгебра. М.: Физматлит, 2007.
  16. Bunch, J.R., Kaufman, L. Some Stable Methods for Calculating Inertia and Solving Symmetric Linear Systems // Mathematics of Computation. 1977. Vol. 31. P. 163–179.
  17. Свешников А. Г. Принципы излучения. ДАН СССР, 1950. Т. 3. № 5. С. 517–520.
  18. Боголюбов А. Н., Свешников А. Г., Лопушенко В. В.Расчет градиентных оптических волокон конечно-разностным методом с использованием эффективных граничных условий // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1991. Т. 32. № 2. С. 6–14.
  19. Боголюбов А. Н., Делицын А. Л. Расчет диэлектрических волноводов методом конечных элементов, исключающий появление нефизических решений // Вестн. Моск. ун-та. Серия 3. Физ. Астрон. 1996. Т. 37. № 1. С. 9–3.
  20. Боголюбов А. Н., Делицын А. Л., Могилевский И. Е. О математическом обосновании вариационно-разностного подхода к численному моделированию волноведущих систем // Вестн. Моск. ун-та. Серия 3. Физ. Астрон. 1998. Т. 39. № 5. С. 14–17.
  21. Боголюбов А. Н., Буткарев И. А., Минаев Д. В. Математическое моделирование волноведущих систем на основе метода конечных разностей и конечных элементов // Радиотехника и электроника. 2005. Т. 50. № 2. С. 140–151.
  22. Bogolyubov, A. N., Delitsyn, A. L., and Mogilevskii, I. E. Variational Finite-Difference Method of Waveguide-System Modeling and Spectral Problems of Waveguide Theory // Journal of Communication Technology and Electronics. 2000. Vol. 45. Suppl. 2. P. S.126-S.130.
  23. Sveshnikov, A. G., Bogolyubov, A. N., Delitsyn, A. L., Krasilnikova, A. V., and Minaev, D. V. Calculation of Dielectric Waveguide Systems Using Finite-Difference Method // An International Journal Computers & Mathematics with Applications. 2000. Vol. 40. No. 12. P. 1387–1395.
  24. Боголюбов А. Н., Красильникова А. В., Минаев Д. В., Свешников А. Г. Метод конечных разностей для решения задач синтеза волноведущих систем // Математическое моделирование. 2000. Т. 12. № 1. С. 13–24.
  25. Боголюбов А. Н., Лопушенко В. В. Расчет дисперсионных характеристик градиентных оптических волокон методом конечных разностей // Радиотехника и электрон. 1988. Т. 33. № 11. С. 2296–2300.
  26. Боголюбов А. Н., Красильникова А. В. Расчет круглого диэлектрического волновода с произвольной формой показателя преломления вариационно-разностным методом // Радиотехника и электрон. 1994. Т. 39. № 2. С. 233–240.
  27. Боголюбов А. Н., Красильникова А. В. Расчет волоконных световодов с помощью алгоритма саморегулирующейся сетки // Вестн. Москов. ун-та. Сер. 3. Физика, Астрономия. 1995. Т. 36. № 3. С. 3–7.
  28. Боголюбов А. Н., Красильникова А. В. К задаче расчета диэлектрических волноводов // Вестн. Москов. ун-та. Сер. 3. Физика, Астрономия. 1996. Т. 37. № 2. С. 86–89.
  29. Боголюбов А. Н., Свешников А. Г., Лопушенко В. В.Расчет градиентных оптических волокон конечно-разностным методом // Вестн. Москов. ун-та. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1989. Т. 30. № 3. С. 86–88.
  30. Свешников А. Г., Боголюбов А. Н., Митина И. В. Расчет двухслойного световода методом конечных разностей //Журнал выч. матем. и матем. физ. 1982. Т. 22. № 5. С. 1187–1194.
  31. Боголюбов А. Н., Делицын А. Л., Лавренова А. В. Метод конечных элементов в задачах волноводной дифракции // Электромагнитные волны и электронные системы. 2004. Т. 9. № 8. С. 22–25.
  32. Боголюбов Н. А., Мухартова Ю. В. Применение метода конечных элементов для моделирования металло-диэлектрических волноводов // Электромагнитные волны и электронные системы (в печати).
  33. 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.
  34. Боголюбов А. Н., Ерохин А. И., Могилевский И. Е. Математическое моделирование нерегулярного волновода с входящими углами // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2012. Т. 52. № 6. С. 1058–1062.
  35. Боголюбов А. Н., Ерохин А. И., Могилевский И. Е. Математическое моделирование цилиндрического волновода с деформацией боковой поверхности // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон. 2011. № 6. С. 127–130.
  36. Боголюбов А. Н., Ерохин А. И., Могилевский И. Е. Векторная модель волновода с входящими ребрами // Журнал радиоэлектроники (Электронный журнал) № 2, 2012 (http://jre.cplire.ru/jre/feb/12/text.pdf).
  37. Мосунова Н. А. Расчет постоянной распространения прямоугольного кирального волновода методом смешанных конечных элементов// Вестник Московского университета. Сер.3. Физика. Астрономия. 2007. № 3. С. 28–30.
  38. Боголюбов А. Н., Мосунова Н. А., Петров Д. А. Математические модели киральных волноводов //Математическое моделирование. 2007. Т. 19. № 5. С. 3–24.
  39. Моденов В. П., Ромашин А. В., Цветков И. В. Расчет цилиндрических волноводов, заполненных киральной средой // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2002. Т. 5. № 2. С. 56–58.
  40. Боголюбов А. Н., Мухартова Ю. В., Гао Дзесин. Начально-краевая электромагнитная задача в области с киральным заполнением // Вестник Московского университета. Сер.3. Физика. Астрономия. № 5. 2010. С. 32–37.
  41. Боголюбов А. Н., Гао Цзесин, Мухартова Ю. В. Возбуждение электромагнитных колебаний в области с киральным заполнением // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2011. Т. 51. № 9. С. 1721–1728.
  42. Боголюбов А. Н., Мухартова Ю. В., Гао Ц. Исследование киральных электродинамических систем// Журнал радиоэлектроники (Электронный журнал). № 1. 2011. (http://jre.cplire.ru/jre/jan11/5/text.pdf)
  43. Свешников А. Г., Ильинский А. С. Задачи проектирования в электродинамике // ДАН СССР. 1972. Т. 204. № 5. С. 1077–1080.
  44. Тихонов А. Н., Свешников А. Г., Дмитриев В. И., Ильинский А. С. Некоторые общие алгоритмы решения прямых и обратных задач электродинамики // Выч. методы и программ. Сб. ст. Выч. центра МГУ. Вып. 20. Изд-во Моск. ун-та, 1973. С. 3–11.
  45. Свешников А. Г., Боголюбов А. Н., Красильникова А. В. Задача синтеза круглых диэлектрических волноводов // Вестник Моск. ун-та. Серия 3. Физика. Астрономия. 1996. Т. 37. № 5. С. 12–17.
  46. Боголюбов А. Н., Минаев Д. В. Синтез плоского волноводного перехода // Вестник Моск. ун-та. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1993. Т. 34. № 2. С. 67–69.
  47. Свешников А. Г., Боголюбов А. Н., Минаев Д. В. Расчет согласующего волноводного перехода между двумя коаксиальными волноводами овальной формы // Вестник Моск. ун-та. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1997. Т. 38. № 4. С. 50–52.
  48. Боголюбов А. Н., Красильникова А. В., Минаев Д. В., Свешников А. Г. Метод конечных разностей для решения задач синтеза волноведущих систем // Математическое моделирование. 2000. Т. 12. № 1. С. 13–24.
  49. Боголюбов А. Н., Буткарев И. А. Синтез трехмерного волноводного перехода. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон. 2002. № 2. С. 3–5.
  50. Nedler, J. A., Mead, R. A Method of Function Optimization // The Comp. J. 1965. Vol. 7. P. 308–313.
  51. Кравченко В. Ф., Рвачев В. Л. Алгебра логики, атомарные функции и вейвлеты в физических приложениях. М.: Физматлит, 2006. 416 с.
  52. Кравченко В. Ф., Басараб М. А. Булева алгебра и методы аппроксимации в краевых задачах электродинамики. Под. ред. В. Ф. Кравченко. М.: Физматлит, 2004. 308 с.
  53. Кравченко В. Ф. Электродинамика сверхпроводящих структур. М.: Физматлит, 2006. 270 c.
  54. Кравченко В. Ф., Лабунько О. С., Лерер А. М., Синявский Г. П. Вычислительные методы в современной радиофизике. Под. ред. В. Ф. Кравченко. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 464 c.
  55. Кравченко В. Ф., Юрин А. В. Применение теории R-функций и вейвлетов к решению краевых задач эллиптического типа. Электромагнитные волны и электронные системы, 2009. Т. 14. № 3. С. 4–39.
  56. Кравченко В. Ф. Лекции по теории атомарных функций и некоторым их приложениям. М.: Радиотехника, 2003. 512 с.
  57. Зелкин Е. Г., Кравченко В. Ф., Гусевский В. И. Конструктивные методы аппроксимации в теории антенн. М.: Сайнс-Пресс, 2005. 512 c.
  58. Кравченко В. Ф., Кравченко О. В., Пустовойт В. И., Чуриков Д. В. Атомарные функции и WA-системы функций в современных проблемах радиофизики и техники. Обзор. ЭВиЭС. 2011. Т. 16. № 9. С. 7–32.
  59. Кравченко В. Ф., Кравченко О. В., Пустовойт В. И., Чуриков Д. В. Применение теории R-функций, атомарных и WA-систем функций в информационных технологиях. Обзор. Пленарный доклад. Труды 67-й Научной сессии, посвященной Дню Радио 16–17 мая 2012, Москва, 2012. С. III–VIII.

Исследование распределений электромагнитных полей как метод изучения характеристик электродинамических структур / Analysis of the Near-Fields as a Method of Studying the Characteristics of Electrodynamic Structures

Иванченко И.В. / Ivanchenko, I.V.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины, Харьков / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины, Харьков
Попенко Н.А. / Popenko, N.A.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины, Харьков / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины, Харьков
Выпуск в базе РИНЦ
Иванченко И.В., Попенко Н.А. Исследование распределений электромагнитных полей как метод изучения характеристик электродинамических структур // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2. № 1(6). С. 18–33. DOI: 10.25210/jfop-1301-018033
Ivanchenko, I.V., Popenko, N.A. Analysis of the Near-Fields as a Method of Studying the Characteristics of Electrodynamic Structures // Physical Bases of Instrumentation. 2013. Vol. 2. No. 1(6). P. 18–33. DOI: 10.25210/jfop-1301-018033


Аннотация: В статье приведен обзор развитых в ИРЭ НАН Украины экспериментальных методов исследования пространственных распределений ближних электромагнитных полей сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн. В качестве объектов исследования рассмотрены различные типы электродинамических структур, таких как малоапертурные антенны, открытые квазиоптические резонаторы и открытые волноводы с внутренними локальными и протяженными неоднородностями. Показана эффективность получаемой при этом информации с точки зрения понимания и объяснения динамических процессов, происходящих вблизи малоапертурных излучателей, а также поиска адекватных путей оптимизации их основных характеристик. Приводятся и обсуждаются результаты исследования действующих макетов предложенных авторами оригинальных электродинамических структур.
Abstract: This paper provides an overview of the developed in IRE NASU experimental methods for studying the spatial near-field distributions in the microwave, millimeter and submillimeter ranges. The different types of electrodynamic structures, such as the small aperture antennas, quasi-optical open resonators and open waveguides with internal and extended local inhomogeneities, are examined as the objects under test. The efficiency obtained with this information in terms of understanding and explaining the dynamic processes occurring near the small aperture radiators, as well as of finding the appropriate ways to optimize their basic characteristics is shown. We present and discuss the results of studying the existing prototypes of the original electrodynamic structures proposed by the authors.
Ключевые слова: зонд, антенна, диаграмма направленности, near-field, probe, antenna, зонд


Литература / References
  1. Copty, A., Davidov, D., Golosovsky, M. et al. Localized Heating of Biological Media Using a 1-W Microwave Near-Field Probe // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2004. Vol. 52. Issue 8. P. 1957—1963.
  2. Hienonen, S., Vainikainen, P., Raisanen, A.V. Sensitivity Measurements of a Passive Intermodulation Near-Field Scanner // IEEE Trans. AP Magazine. 2003. Vol. 45. No. 4. P. 124—127.
  3. Bolomey, J. C., Gardiol, F. E. Engineering Applications of the Modulated Scatterer Technique // Artech House Boston-London. 2001. 255p.
  4. Шестопалов В. П., Балаклицкий И. М., Третьяков О. А. и др. Эффект дифракционного излучения и его применение в электронике // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1972. Вып. 2. С. 50—63.
  5. Балаклицкий И. М., Ревин И. Д., Скрынник Б. К. и др. Квазиоптический генератор дифракционного излучения // Изв. ВУЗов, Радиофизика. 1973. Т. 16. № 2. С. 235—243.
  6. Androsov, V. P., Vertiy, A. A., Popkov, Yu.P., and Shesto-palov, V. P. Application of 150GHz Quasi-Optical EPR and ENDOR Systems to Examinations of Materials for Polarized Nuclear Targets // Intern. Journal of Infrared & Millimeter Waves. 1982. Vol. 3. No. 5. P. 597—606.
  7. Vertiy, A. A., Ivanchenko, I. V., Popenko, N. A. et. al. A Millimeter Wave Radio-Spectrometer for Material Analysis Below T<1K // International Journal of Infrared & Millimeter Waves. 1989. Vol. 10. No. 3. P. 395—404.
  8. Вертий А. А., Гудым И. Я., Иванченко И. В., Попенко Н. А. Двухчастотный радиоспектрометр для исследования парамагнетиков в сильных магнитных полях // Приборы и техн. эксперимента. 1994. № 3. С. 100—105.
  9. Вертий А. А., Иванченко И. В., Кошевая С. В. и др. Экспериментальное исследование электродинамической системы полупроводникового мазера на циклотронном резонансе // Изв. ВУЗов, Радиофизика. 1982. Т. 25. № 7. C. 827—832.
  10. Белоус О. И., Сухоручко О. Н., Фисун А. И. Энергетические и спектральные характеристики квазиоптического твердотельного генератора миллиметрового диапазона волн // Радиофизика и электроника. 2007. T. 12. № 1. C. 236—242.
  11. Валитов Р. А., Дюбко С. Ф., Камышан В. В. и др. Об одном методе измерения распределения полей в открытом резонаторе // ЖЭТФ. 1964. Т. 47. № 4. С. 1173—1177.
  12. Петрушин А. А., Балаклицкий И. М., Шестопалов В. П. Установка для изучения электромагнитных полей в открытых резонаторах миллиметрового диапазона // Приборы и техн. эксперимента. 1970. № 2. С. 147—149.
  13. Вертий А. А., Попенко Н. А., Скрынник Б. К., Шестопалов В. П. Исследование влияния фазовой неоднородности в виде отражательной дифракционной решетки на характеристики генератора дифракционного излучения // Изв. ВУЗов, Радиофизика. 1975. Т. 18. № 12. С. 1865—1869.
  14. Grane, R. Interference Phase Measurement // Appl. Optics, 1969. Vol. 8. No. 3. P. 538—542.
  15. Гинзбург В. М., Мещанкин В. М. Измерение амплитудно-фазовых распределений радиополей методами голографии // Радиотехника и электроника. 1973. Т. 18. № 2. С. 221—225.
  16. Вертий А. А., Шестопалов В. П. Визуализация амплитудно-фазовой структуры электромагнитных полей мм и субмм диапазонов // Приборы и техн. эксперимента. 1973. № 2. С. 145—147.
  17. Вертий А. А., Иванченко И. В., Шестопалов В. П. Метод измерения фазовой структуры поля в квазиоптических открытых резонаторах // Докл. АН УССР. 1977. Сер. А. № 10. С. 922—925.
  18. Вертий А. А., Иванченко И. В., Шестопалов В. П. Сканирующий резонансный квазиоптический поляриметр миллиметрового диапазона // Приборы и техн. эксперимента. 1981. № 1. С. 155—157.
  19. Попенко Н. А. О выборе размера зонда при исследовании полей в открытых резонаторах // Радиотехника и электроника. 1975. Т. 20. № 4. С. 833—834.
  20. Иванченко И. В. Об оптимизации размеров зонда при фазовых измерениях резонансных полей // В сб. II Всес. Симпоз. по мм и субмм волнам. — Харьков, Украина. 1978. Т. 1. С. 306—307.
  21. Вертий А. А., Иванченко И. В., Попенко Н. А. Исследование дифракционно-связанных ОР в коротковолновой области мм диапазона длин волн // Изв. ВУЗов, Радиофизика. 1989. Т. 32. № 8. С. 788—792.
  22. Вертий А. А., Воробьев Г. С., Иванченко И. В. и др. Экспериментальное иследование преобразования поверхностных волн в объемные в открытом волноводе // Изв. ВУЗов, Радиофизика. 1988. Т. 31. № 6. С. 717—724.
  23. Вертий А. А., Дворниченко В. П., Иванченко И. В. и др. Экспериментальное исследование характеристик дифракционного генератора-сумматора мощности // Изв. ВУЗов, Радиоэлектроника. 1990. № 5. С. 85—86.
  24. Derkach, V. N., Laurinavicius, A., Martianova, O. et al. Millimeter Wave Technique for Material Quality Characterization // Ultragarsas. 2006. Vol. 59. No. 2. P. 52—54.
  25. Derkach, V. N., Golovashchenko, R. V., Goroshko, O. V. et al. Near-Field Microscopy at Millimeter Waves // Proc. Of 7th Intern. Symp. On Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW’2010) and Workshop on Terahertz Technologies (TeraTech’10). — Kharkov, Ukraine. 2010. № G-14. P. 137—139.
  26. Salman, O., Gavrilov, S. P., Vertiy, A. A. Subsurface Microwave Imaging by Using Angular Part of Scattered Field // Journal of Electromagnetic Wave and Applications. 2002. Vol. 16. No. 11. P. 1511—1529.
  27. Кузьмичев И. К. Выбор диаметра зонда для исследования распределений поля в малоапертурных открытых резонаторах // Радиофизика и электроника. 2000. Т. 5. № 2. С. 92—95.
  28. Ivanchenko, I.V., Ivanchenko, D.I., Korolev, A.M., Popenko, N. A. Experimental Studies of X-Band Leaky-Wave Antenna Performances // Microwave and Optical Technology Letters. 2002. Vol. 35. No. 4. P. 277—281.
  29. Chernobrovkin, R., Ivanchenko, D., Ivanchenko, I., et al. Optimized Open Waveguide Probe for the Detection of Local Dielectric Ingomogeneities // Proc. ICONIC. — Barcelona, Spain. 2005. P. 181—186.
  30. Qian, Y., Chang, B., Itoh, T. et al. High Efficiency and Broadband Excitation of Leaky Mode in Microstrip Antenna // IEEE Microwave Theory Techniques-S. 1999. Vol. 4. P. 1419—1422.
  31. Semouchkina, E., Cao, W., Mittra, R. et al. Numerical Modeling and Experimental Study of a Novel Leaky-Wave Antenna // Proc. IEEE APS Int. Symp. — Boston, USA. 2001. Vol. 4. P. 234—237.
  32. Sor, J., Chang, C., Qian, Y. et al. A Reconfigurable Leaky-Wave/Patch Microstrip Aperture for Phased-Array Applications // IEEE Trans. On Microwave Theory and Techniques. 2002. Vol. 50. No. 8. Р. 1877—1884.
  33. Ivanchenko, I., Korolev, A., Popenko, N. et al. Modal Analysis of Rectangular Dielectric Resonator Antennas // Intern. Symp. On Antennas -JINA, Nice, France. 2002. Vol. 1. P. 103—106.
  34. Ivanchenko, I., Korolev, A., Popenko, N. et al. Enhancement of Circular Polarization Output in Square Patch Microstrip Antennas // Proc. Of 34th European Microwave Conf. — the Netherlands, Amsterdam, EuMC. 2004. P. 1333—1336.
  35. Semouchkina, E., Semouchkin, G., and Lanagan, M. FDTD Analysis of Dual-Mode Microstrip Antennas // Proc. IEEE APS Int. Symp. — Columbus, USA. 2003. Vol. 3. P. 772—775.
  36. Sirenko, Y. K. Exact ‘Absorbing’ Conditions in Outer Initial Boundary-Value Problems of Electrodynamicsm of Nonsinusoidal Waves. Part 3 “Compact Inhomogeneities in Free Space” // Telecommunications and Radio Engineering. 2003. Vol. 59. Issues 1 & 2. P. 1—31.
  37. Носич А. И., Близнюк Н. Ю. Численный анализ диэлектрической антенны // Радиофизика и электроника. 2000. Т. 5. № 1. С. 49—54.
  38. Ivanchenko, I., Khruslov, M., Popenko, N. Compact High Performance Dielectric Disk Antenna for WiMax Applications // Microwave and Optical Technology Letters. 2010. V. 52. No. 3. P. 580—584.
  39. Ivanchenko, I., Khruslov, M., Popenko, N. Compact X-Band Coaxial Monopole Antenna // 3rd European Conf. On Antennas and Propagation. Berlin, Germany. 2009. P. 442—444.