Оценка электродинамических характеристик периодических композитных сред на базе ферромагнитных и киральных элементов, а также их комбинаций / Evaluation of electrodynamic characteristics of periodic composite media on the base of ferromagnetic and chiral elements and also their combinations

Безуглов Д.А. / Bezuglov, D.A.
Ростовский филиал Российской таможенной академии / RUS Ростовский филиал Российской таможенной академии
Синявский Г.П. / Sinyavsky, G.P.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Черкесова Л.В. / Cherkesova, L.V.
Донской государственный технический университет / RUS Донской государственный технический университет
Шаламов Г.Н. / Shalamov, G.N.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1701-055080

Безуглов Д.А., Синявский Г.П., Черкесова Л.В., Шаламов Г.Н. Оценка электродинамических характеристик периодических композитных сред на базе ферромагнитных и киральных элементов, а также их комбинаций // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 1(23). С. 55–80.
Bezuglov, D.A., Sinyavsky, G.P., Cherkesova, L.V., Shalamov, G.N. Evaluation of electrodynamic characteristics of periodic composite media on the base of ferromagnetic and chiral elements and also their combinations // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 1(23). P. 55–80.

Аннотация: Рассматриваются композитные среды на базе киральных элементов с периодическим характером расположения различных включений – искусственные кристаллы, в которых наблюдаются структурные резонансы. В таких кристаллах частицы, при некоторых условиях, демонстрируют резонансные свойства, выражающиеся в резком изменении параметров среды в определённых диапазонах частот. Композитная среда на базе резонирующих частиц, в которую вводится дефект (методом удаления элемента из кристаллической решётки), способна служить высокодобротным резонатором. Продолжая процесс формирования дефектов в кристалле, можно образовать волноведущий канал, что позволит создать широкий спектр функциональных элементов и устройств нового поколения на их базе – новый класс перспективных элементов СВЧ- и КВЧ-диапазонов. В процессе исследований дана оценка электродинамических характеристик киральных сред, найдены материальные уравнения, исследовано влияние ферромагнитных материалов на условия распространения электромагнитных волн.

Abstract: In the paper the composite media on base of chiral elements with periodic character of various inclusions arrangement are considered – the artificial crystals, in which struc-tural resonances are observed. In such crystals the particles, under some conditions, demonstrate the resonant properties expressing in a sharp change of media parameters in the certain frequencies ranges. The composite media on the base of resounding particles, into which defect is injected (by method of element removal from crystal lattice), is capable to serve as of good quality (high-Q) resonator. Prolonging the process of crystal defects forming it is possible to make waveguide channel that will allow creating a wide spectrum of functional elements, units and new generation arrangement on their base – the modern class of perspective devices of microwave and THz-ranges (SHF and EHF). In the course of investigations the estimation of electrodynamic characteristics of chiral media is given; constitutive equations are found; the influence of ferromagnetic materials on propagation conditions of electromagnetic waves is researched.

Ключевые слова: ферромагнитные структуры, киральность, киральные элементы, нелинейные параметрические зонные системы, параметрический резонанс, СВЧ- и КВЧ-диапазоны, электромагнитные кристаллы, кристаллы с дефектами, правая и левая круговая поляризация, система уравнений Максвелла, composite media, ferromagnetic structure, chirality, chiral elements, nonlinear parametric zonal structure. parametric resonance, microwave and THz-ranges (SHF and EHF), electromagnetic crystals, crystals with imperfections (defects), right and left circular polarizations (RCP and LCP), ферромагнитные структуры

Литература / References
  1. Синявский Г.П., Черкесова Л.В., Шаламов Г.Н. Анализ с позиций спиновой электроники нелинейных явлений и процессов в тонкоплёночных ферроструктурах при воздействии внешних магнитных полей различной интенсивности // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. № 9. С. 4-21.
  2. Bezuglov D.A., Cherckesova L.V., Prokopenko N.N., Sinyavsky G.P., and Shalamov G.N. Investigation of Nonlinear Processes in Distributed Parametrical Zonal Systems of Microwave and Terahertz Diapasons as Part of Composite Environments // IEEE COMCAS-2015, International Conference on Microwave, Communications, Antennas and Electronic Systems, November 2-4, Tel-Aviv, Israel. P. 1-5. 2015. : 10.1109/COMCAS.2015.7360435.
  3. Cherckesova L.V., Sinyavsky G.P., Shalamov G.N., and Shein A.G. Analysis of Ferromagnetic Structures Fast-Acting under the Influence of External Magnetic Fields of Various Intensity // IEEE EWDTS-2013, East-West Design &Test Symposium, 27-30 September, KNURE, Kharkov, Rostov-on-Don, Russia, Pp. 1-5. doi: 10.1109/EWDTS.2013.6673127.
  4. Bezuglov D.A., Cherckesova L.V., Sinyavsky G.P., Shalamov G.N., and Zaichenko A.N. Resonance Phenomena in Photonic and Magnonic Crystals of Multiferroics as Part of Thin-Film Fractal Structures // IEEE ICATT-2015, International Conference on Antenna Theory and Techniques. Proceedings. 21-24 April, Kharkov, Ukraine, 2015. Рр. 360-362. doi: 10.1109/ICATT.2015.7136884, P. 1-3. IEEE Conference Pub.
  5. Банков С.Е. Электромагнитные кристаллы // М.: Физматлит, 2010.- 352 с.
  6. Банков С.Е. Аналитическая модель генерации второй гармоники в нелинейном резонаторе на основе электромагнитного кристалла // Радиотехника и электроника. 2014. Т. 59. № 3. С. 238-245.
  7. Ланина М.С. Прохождение магнитостатической волны через решетку на основе магнонного кристалла // ИВУЗ. “ПНД”. 2013. Т. 21. №3. С. 103-111.
  8. Морозова М.А., Шараевский Ю.П., Никитов С.А. Управление запрещенными зонами в слоистой структуре магнонный кристалл – сегнетоэлектрик. // Радиотехника и электроника. 2014. Т. 59. № 5. С. 510-516.
  9. Шараевская А.Ю. Особенности формирования запрещенных зон в связанных структурах на основе магнонных кристаллов. // ИВУЗ. “ПНД”. 2014. Т.22. №6. С. 59-68.
  10. Вашковский А.В., Стальмахов В.С., Шараевский Ю.П. Магнитостатические волны в электронике сверхвысоких частот. / Изд. Саратовского университетата, 1993. 316с.
  11. Бордман А.Д., Гуляев Ю.В., Никитов С.А. Нелинейные поверхностные магнитостатические волны // ЖЭТФ. 1989. Т. 95. С. 2140-2150.
  12. Павлов Е.С., Филимонов Ю.А. Нестабильность спиновых волн в нелинейных брэгговских резонаторах на основе ферритовых магнонных кристаллов // Нелинейный мир. 2015. Т. 13. № 2. С. 35-37.
  13. Неганов В.А., Осипов О.В. Отражающие, волноведущие и излучающие структуры с киральными элементами // М.: Радио и связь. 2006. 280с.
  14. Неганов В.А, Табаков Д.П. Корректный электродинамический анализ киральных элементов и метаматериалов на основе интегральных представлений электромагнитного поля // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2014. Т.17. № 3. С. 29-39.
  15. Табаков Д.П. Построение математических моделей переизлучающих элементов и метаматериалов на их основе // Электросвязь. 2014. № 12. С. 36-40.
  16. Неганов В.А, Табаков Д.П. Сингулярные интегральные представления электромагнитного поля как средства корректного решения антенных задач // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2014. Т.17. № 3. С. 9-23.
  17. Неганов В.А., Марсаков И.Ю., Табаков Д.П. Расчёт взаимадействия элементов метаструктуры на основе метода Гаусса-Зейделя // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2013. Т. 16. №3. С. 6-16.
  18. Сапогин В.Г., Прокопенко Н.Н. Методы расчета микроскопической интегральной индуктивности с высокой симметрией // Радиотехника. 2015. № 2. С. 115-124.