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.