Обобщенные (канонические) многопроводные нерегулярные передачи, их свойства и применения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

На правах рукописи

ХОВАНОВА НАТАЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

ОБОБЩЕННЫЕ (КАНОНИЧЕСКИЕ) МНОГОПРОВОДНЫЕ НЕРЕГУЛЯРНЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ, ИХ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ

01.04.03 - радиофизика

X 0 / de к" Сг^

Автореферат

диссертации ira соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Саратов - 1997

Работа выполнена на кафедре радиофизики Саратовского государственного университета им. Н.Г.Чернышевского и в НИИ механики и физики при СГУ

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Салий Игорь Николаевич Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Шараевский Юрий Павлович (СГУ), кандидат физика-математических наук, старший научный сотрудник Нефедов Игорь Сергеевич (СФ ИРЭ РАН)

Ведущая организация: ГНПП "Алмаз" (г. Саратов)

Защита состоится 12 ноября 1997 г. в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д.063.74.01 при Саратовском государственном университете (410026, г.Саратов, ул. Астраханская, 83).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Саратовского госуниверситета.

Автореферат разослан Л октября 1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат физико-математических наук,

доцент

Аникин В.М.

1. Общая характеристика работы

Актуальность работы. В электродинамике СВЧ одним из широко применяемых способов повышения эффективности различных устройств является использование^ в них нерегулярных линий передачи, таких, конфигурация области поперечного сечения которых и (или) магнитодиэлек-трические параметры среды, заполняющей линии, являются функциями пространственной координаты. Перспективность использования отрезков нерегулярных линий как базовых элементов устройств СВЧ связана с особенностями, присущими нерегулярным структурам. Во-первых, их частотные свойства зависят не только от длины линии (как в случае регулярных линий передачи), но и от закона изменения волнового сопротивления. Другой особенностью нерегулярных структур является неэквидистантность спектра их собственных частот.

Решение задач, связанных с исследованием нерегулярных структур, сопровождается математическими трудностями точного интегрирования линейных дифференциальных уравнений второго порядка с переменными коэффициентами либо нелинейных уравнений первого порядка типа Рик-кати, которым удовлетворяют матричные параметры нерегулярных линий. Эти уравнения решаются точно лишь для частных законов изменения характеристических параметров линий вдоль пространственной координаты.

Исследования нерегулярных линий передачи на основе точных решений названных дифференциальных уравнений проводились еще в конце прошлого века Хевисайдом и ведутся сегодня: последняя (известная автору) публикация датирована январем 1997 года (К. Lu в IEEE Trans, on МТТ, 1997. V. 45, N 1). К настоящему времени наибольшую известность получили решения для нерегулярных линий, волновые сопротивления которых изменяются по экспоненциальному закону, параболическому и гиперболическому, косинус-квадратному, линейному и другим законам. Для перечисленных функций волновых сопротивлений точные решения могут быть получены крайне простыми средствами. Однако одного или нескольких таких независимых решений недостаточно для получения полного представления о волновых явлениях в нерегулярных линиях, поскольку, во-первых, при переходе от одной функции волнового сопротивления к другой явления в нерегулярных линиях могут измениться не только в количественном отношении, но и в качественном. Во-вторых, исследования в рамках одного типа нерегулярной линии обеспечивают получение лишь частных результатов, так как отсутствует возможность формального перехода от одной функции волнового сопротивления к другой.

Среди нерегулярных линий передачи, допускающих точное решение основных уравнений, большой интерес представляют канонические (обобщенные) линии, предложенные И.Н.Салием. Функция волнового сопротивления таких линий включает в качестве частных случаев регулярную, экспоненциальную, параболическую, гиперболическую, сЬ2— зависимости и другие, ранее рассматриваемые изолированно. Показано, что применение таких линий позволяет эффективно решать не только задачи анализа, но и синтеза устройств СВЧ по заданным частотным характеристикам. Экспериментальные исследования этих устройств показали высокую степень совпадения их характеристик с расчетными данными. Поэтому представляется актуальным дальнейшее изучение канонических нерегулярных линий передачи, — обобщение полученных результатов на случай многопроводных систем и детальный анализ волновых и колебательных свойств отрезков многопроводных канонических (обобщенных) линий.

Особый класс многопроводных линий составляют периодические системы, подчиняющиеся теореме Флоке.- Широко применяемые отрезки многопроводных линий являются регулярными, — конфигурация их области поперечного сечения не изменяется в продольном направлении. Проблема совершенствования рабочих характеристик устройств на многопроводных периодических линиях без изменения внешних габаритов устройств сохраняет свою актуальность и в настоящее время. Для улучшения рабочих характеристик применялись нерегулярные линии с волновыми сопротивлениями, изменяющимися по параболическому и экспоненциальному законам. Поскольку параболические и экспоненциальные линии являются частным случаем обобщенных линий передачи, интересным представляется исследование многопроводных периодических систем на их основе.

Другой большой класс многопроводных систем составляют связанные линии передачи (восьмиполюсники). Совершенствование частотных характеристик устройств на связанных линиях можно производить различными способами. Основу одного из них составляет применение несоразмерных регулярных связанных линий передачи — линий, электрические длины которых для четной и нечетной волн различны вследствие неравенства (рассинхронизма) фазовых скоростей нормальных волн. Неравенство фазовых скоростей можно эффективно использовать для повышения избирательности и уменьшения размеров фильтров, а также снижения пе-. реходного ослабления направленных ответвителей. Однако требуемое неравенство фазовых скоростей может быть реализовано в регулярных линиях лишь с неоднородной средой, что значительно сужает область приме-

нения способа. В связанных обобщенных нерегулярных линиях передачи фазовые скорости нормальных мод зависят не только от диэлектрической проницаемости, но и от конфигурации проводников линии. Поэтому следует ожидать, что физические эффекты и явления, установленный для систем на регулярных линиях и реализуемые лишь в линиях с неоднородной средой, могут наблюдаться в системах с однородной средой на связанных нерегулярных линиях. Возможно также появление новых эффектов.

Другим способом улучшения амплитудно-частотных характеристик устройств СВЧ является использование шлейфов, то есть двухполюсников с заданным спектром собственных частот. Широко используемой реализаций двухполюсников является отрезок регулярной передающей линии, нагруженной с обеих сторон реактивными сопротивлениями. Характерная особенность, являющаяся одновременно и недостатком таких структур, заключается в эквидистантности спектра их собственных частот. В связи с этим особый интерес представляют двухполюсники на связанных обобщенных нерегулярных линиях передачи: спектр их собственных частот зависит от параметров нерегулярности. Более того, замена одиночных линий на связанные приводит к появлению дополнительных степеней свободы и, следовательно, к расширению возможностей "управления" особыми точками частотной характеристики. Поскольку двухполюсники с распределенными параметрами находят применение в микроволновой технике не только как структурные элементы антенно-фидерных трактов, но также в качестве резонаторов, нагрузок усилителей, генераторов, представляет интерес самостоятельное изучение резопапеных свойств двухло-люспихов на отрезках связанных обобщенных линий.

Актуальность перечисленных проблем в научном и практическом аспектах определила цель диссертации: изучение волновых и колебательных явлений в обобщенных многопроводных нерегулярных линиях передачи и исследование их потенциальных возможностей как базовых элементов функциональных устройств СВЧ.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре радиофизики Саратовского университета и в НИИ механики и физики при СГУ в соответствии с планом научно-исследовательских работ, выполняемых по Программе "Информатизация России" ("Ижица", ИГР 01910033985), Гранту. 1У-88 — конкурс грантов по исследованиям в области электроники и радиотехники (Приказ Комитета по высшей школе N5 от 30.04.93). Результаты работы включены в учебные программы лекционных курсов "Теория СВЧ цепей" и "Системы автоматизированного проектирования", читаемых студентам, обучающимся на физическом факультете СГУ по

специальности 071500 — радиофизика и электроника.

Научная новизна и практическая значимость полученных результатов заключается в следующем.

В плане развития общей теории нерегулярных линий передачи

- предложена группа функциональных преобразований, сводящая основные уравнения теории многопроводных нерегулярных линий к одному — обобщенному дифференциальному уравнению;

- сформулировано условие п виде обыкновенного дифференциального уравнения, выполнение которого допускает возможность точного решения обобщенного уравнения; это условие явилось порождающим уравнением для характеристической функции, определяющей многопроводную нерегулярную линию передачи, названную обобщенной; главное отличие многопроводной обобщенной нерегулярной линии от известных в том, что она включает в себя в качестве частных случаев регулярную, экспоненциальную, параболическую, гиперболическую, сЬ2-ную и иные многопроводные линии, как с монотонными, так и с немонотонными функциональными зависимостями их погонных параметров от пространственной координаты;

- обнаружены новые эффекты и режимы в связанных обобщенных линиях с однородной средой: рассинхронизм фазовых скоростей нормальных волн, противоположные типы дисперсии нормальных волн и, как следствие, возможность существования запредельных режимов нормальных мод; смещение особых точек и возможность исключения полюсов частотных характеристик четырехполюсников на основе связанных обобщенных линий; расщепление собственных частот с образованием дополнительных собственных частот двухполюсников, образованных из связанных обобщенных линий режимами короткого замыкания и холостого хода.

Прикладную направленность имеют следующие результаты:

- создана математическая модель нового базового элемента — обобщенной многопроводной нерегулярной линии передачи — в форме точных аналитических формул для расчета внешних дескрипторов отрезков многопроводных обобщенных линий. Эти формулы содержат только элементарные функции и поэтому могут служить основой для разработки высокоэффективных подпрограмм систем автоматизированного проектирования устройств микроволновой техники, а новый базовый элемент рекомендуется применять для создания пассивных устройств СВЧ;

- получены дисперсионные уравнения и выражения для расчета полной энергии периодической многопроводной нерегулярной линии передачи, к проводникам которой подключены произвольные комплексные нагрузки;

- найдены эквивалентные представления отрезков связанных обобщенных нерегулярных линий передачи;

- доказано, что применением отрезков немонотонных симметричных связанных обобщенных нерегулярных линий с коэффициентом связи, возрастающим от нуля на периферии до некоторого максимального значения в центре связанной линии, можно полностью исключить скачкообразные нерегулярности, возникающие в местах сочленения линий с различными характеристическими параметрами, а также в местах подключения соединительных элементов и подводящих линий.

Достоверность результатов работы обусловлена строгостью всех математических преобразований и апробацией созданных программно-вычислительных средств решением тестовых задач проектирования пассивных СВЧ устройств.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. В связанной обобщенной нерегулярной линии передачи с однородной средой существуют: эффект рассиихронизма фазовых скоростей нормальных мод, противоположные типы дисперсии и запредельные режимы нормальных мод, эффект расщепления собственных частот с образованием дополнительных собственных частот двухполюсников на основе связанных нерегулярных линий.

2. Отрезок связанной обобщенной нерегулярной линии передачи некоторой длины замещается отрезком связанной регулярной линии той же длины с подключенными к ней с обоих концов восьмиполюсниками в виде двух невзаимодействующих трансформаторов и восьмиполюсниками, содержащими частотнозависимые сосредоточенные элементы.

3. Существует группа функциональных преобразований, сводящих основные дифференциальные уравнения теории нерегулярных линий передачи к одному дифференциальному уравнению в нормальной форме, точное решение которого для многопроводных обобщенных линий записывается в элементарных функциях.

4. Предложена точная математическая модель системы фазового смещения, не содержащей скачкообразных нерегулярностей.

Апробация работы и публикации.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались па Международной научно-технической конференции "Современные проблемы применения СВЧ энергии" (Саратов, 1993), Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (Саратов, 1994, 1996), 1-й Поволжской научно-технической конференции "Научно-исследовательские разработки и высокие технологии

двойного применения" (Самара, 1995), 5-й Крымской конференции и выставке " СВЧ-техлика и спутниковые телекоммуникационные технологии" (Севастополь, 1995), Всероссийской научно-технической конференции "Электроника и информатика" (Москва, 1995), 10-й зимней школе-семинаре по электронике СВЧ и радиофизике (Саратов, 1996), IX Международной школе-семинаре "Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ" (Самара, 1997), научных семинарах кафедры радиофизики Саратовского госуниверситета и секции НТС НИИМФ СГУ.

Основное содержание диссертации изложено в 13 работах, в том числе 8 статьях, 1 научно-техническом отчете по НИР и в 4 тезисах докладов конференций.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения; содержит 113 страниц текста, 38 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 125 наименований на 13 страницах; общий объем работы 164 страницы.

Приложение содержит документы, подтверждающие внедрение результатов диссертации.

2. Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы и дана общая характеристика работы.

• В первой главе исследуются беспотерные //-проводные нерегулярные линии передачи. Основной математической моделью таких линий в рамках одноволнового приближения является система матричных телеграфных уравнений и соответствующая ей пара дифференциальных уравнений второго порядка для матриц токов и напряжений. При решении практических задач удобно описание нерегулярных линий проводить также в терминах обобщенных внешних дескрипторов, например, элементов волновых и классических матриц многополюсника, эквивалентного отрезку многопроводной линии, или в терминах входных сопротивлений и коэффициентов отражения. Наличие довольно большой группы уравнений создает определенные трудности: часто оказывается, что результаты различных исследований, относящиеся к одному и тому же типу нерегулярной линии, но описанные на языке различных параметров, трудно сопоставимы. Поэтому с целью унификации получения решений дифференциальных уравнений, описывающих отрезки /У-проводных нерегулярный Линий, осуществляется преобразование основных дифференциальных уравнений теории нерегулярных линий к одному уравнению в нормальной

форме [1, 2]. Последнее разрешается в квадратурах для определенного класса iV-пр овод пых линий, названных обобщенными (каноническими) N-проводными нерегулярными линиями передачи. [3]. .Матрицы волновых - проводимостей таких линий"выражаются формулой

Щу) = Що) {ch(v^f) +

и описывают в качестве частных случаев регулярную, параболическую, гиперболическую, экспоненциальную и другие iV-проводные линии, среди которых многие известные, а также новые. Формальный переход от одной нерегулярной линии к другой осуществляется выбором вещественных параметров нерегулярности £ > 0 и —со < к < оо. Параметр q принимает два значения (1 и -1) и определяет дуальные линии.

Найдены аналитические выражения для матриц токов и напряжений, коэффициентов отражения, входного сопротивления, элементов классических матриц передачи многополюсников, замещающих отрезки многопроводных обобщенных линий. Эти решения интересны тем, что удобны для физической интерпретации. Так, в обобщенных JV-проводных линиях передачи распространяется N неоднородных плоских волн напряжений и токов, постоянные распространения /3 которых отличаются от постоянной распространения /Зо в свободном пространстве множителем, зависящим от частоты: _

Это указывает на наличие в обобщенных линиях дисперсии нормальных волн. Непрерывное изменение параметра нерегулярности к, например при параметрическом синтезе, приводит к смене типа дисперсии распространяющихся волн от нормальной (к > 0) к аномальной (к < 0) через нулевую (к = 0). Кроме того, изменением параметра нерегулярности можно реализовать различные режимы в обобщенной линии — режим распространяющихся волн (к < ;3q/2), отсечки (к — fl^í2) и запредельный {к > /3%12). Число j3Kp = у/k/l является критическим волновым числом и определяет частоту отсечки. Параметр £ определяет трансформирующие свойства линии.

Найденпые решения применяются для анализа свойств периодических многопроводных обобщенных нерегулярных структур с произвольными концевыми нагрузками [3]. Расчет дисперсионных характеристик и сопротивлений связи периодических штыревых замедляющих систем служит иллюстрацией потенциальных возможностей СВЧ структур, базовыми элементами которых являются многопроводные нерегулярные линии.

Показано [4], что замена регулярной многопроводной линии в штыревых системах типа "гребенка" на многопроводную обобщенную линию сдвигает дисперсионную характеристику в область больших длин волн, причем в значительной степени смещается длинноволновая граница полосы пропускания. Результатом этого является расширение рабочей полосы с одновременным увеличением коэффициента замедления. Сопротивление связи также возрастает. Указанные трансформации частотных характеристик реализуются только за счет изменения внутренней области поперечного сечения волновода.

В "регулярных" (на регулярных линиях) системах лестничного типа с однородной средой уравнение дисперсии, как известно, определяет дискретный набор частот. В лестничных системах на обобщенных многопроводных линиях также с однородной средой решением дисперсионных уравнений является набор дисперсионных характеристик с конечной шириной полосы пропускания, поскольку длина волны в этом случае — функция сдвига фазы. Рациональным подбором параметров нерегулярности можно смещать характеристики в область высоких либо низких частот.

Подобных эффектов можно добиться и в регулярных штыревых замедляющих системах, но изготовленных на диэлектрических подложках (микрополосковое исполнение). Ясно, что в штыревых системах на обобщенных линиях в микрополосковом исполнении эти эффекты могут быть усилены за счет появления дополнительного варьируемого параметра — диэлектрической проницаемости подложки.

Вторая глава посвящена детальным исследованиям волновых и колебательных явлений в связанных обобщенных нерегулярных линиях передачи, волновые сопротивления нормальных волн которых изменяются по законам [5]:

М) - {сь + И!) 1 '

где —оо < ке<° < оо, Ле'° = ре'°(у)/ре'°{0) — перепады функций волновых сопротивлений между концевыми точками отрезков линий; параметрам де'° = 1 соответствует линия первого рода, дс'° = — 1 — линия второго рода.

Характер процессов в связанных обобщенных линиях определяется четырьмя независимыми пйр<шстрйми к } /2

и Связанные обобщенные линии, являясь частным случаем многопроводных систем, обладают дисперсией. Особенностью является то, что нормальные волны могут иметь различные типы дисперсии, поскольку параметры к" и к" независимы. В силу этой независимости одна из мод или обе одновременно

могут быть ^распространяющимися. В общем случае, ке ф к", фазовые скорости пормальных волн различны. Это означает, что в связанных обобщенных линиях с однородной средой может наблюдаться эффект ____рассанхронизма фазовых скоростей нормальных волн, Величина коэффициента рассинхронизма (отношение фазовых скоростей) определяется параметрами нерегулярности и параметрами среды, в которой расположены проводники связанной линии, в то время как коэффициент рассинхронизма в связанных регулярных линиях зависит только от параметров среды и поэтому отличен от единицы лишь в неоднородных средах.

Между амплитудами токов и напряжений нормальных, волн имеются фазовые сдвиги, зависящие от частоты и пространственной координаты. Эта зависимость определяет специфику резонансных явлений в связанных нерегулярных линиях, которая проявляется в неэквидистантности спектра собственных частот двухполюсников на основе связанных обобщенных линий [6].

Доказано [7], что эквивалентным представлением связанной обобщенной нерегулярной линии передачи является связанная регулярная линия, нагруженная с обоих концов восьмиполюсниками в виде двух невзаимодействующих трансформаторов и восьмиполюсников, содержащих в общем случае частотпозависимые сосредоточенные сопротивления. Это эквивалентное представление позволило дать физическое объяснение явлениям, наблюдаемым в связанных линиях, в частности — многообразию амплитудно-частотных характеристик четырех- и двухполюсников на связанных обобщенных линиях передачи. Исследования влияния параметров нерегулярности обобщенных линий на амплитудно-частотные характеристики таких устройств позволили установить новые эффекты [8]:

- смещение по оси частот особых точек функции рабочего затухания четырехполюсников на связанных обобщенных линиях (его можно использовать, например, для увеличения коэффициента прямоугольности амплитудно-частотных характеристик фильтров, расширения полос пропускания и заграждения фильтров);

- исключение полюсов функции рабочего затухания, приводящее к качественным трансформациям частотных характеристик;

- расщепление собственных частот с образованием дополнительных собственных частот двухполюсников, полученных из связанных линий режимами короткого замыкания и холостого хода; этот э<{к})ект позволяет рациональным выбором фазовых скоростей и перепадов волновых сопротивлений собственных четырехполюсников "управлять" расположением нулей и полюсов частотных характеристик двухполюсных устройств [6, 9].

Важно отметить, что числа ке, к", В? и И° определяют не только характер нормальных волн, но и частные зависимости функций волновых сопротивлений нормальных мод от пространственной координаты, то есть каждой допустимой произвольной комбинации численных значений этих параметров соответствует некоторая конфигурация проводников связанной обобщенной линии.

В третьей главе даны некоторые результаты расчетов и проектирования (на этапе параметрического синтеза) функциональных устройств СВЧ. Из множества разработанных устройств [10, 11] в работе приводятся два наиболее характерных примера, иллюстрирующих эффективность применения обобщенных линий для проектирования микроволновых приборов. Поскольку регулярные линии являются частным случаем обобщенных (ке'° = 0, = 1), в качестве начальных приближений использовались электрические и геометрические параметры фильтров на связанных регулярных линиях из справочной литературы. Показано, что амплитудно-частотные характеристики фильтров на отрезках обобщенных линий трансформируются непрерывным образом вместе с изменением параметров нерегулярности линий, претерпевая при этом качественные изменения. Поэтому при проектировании фильтров я других устройств СВЧ на обобщенных линиях эти параметры нужно выбирать в качестве варьируемых в процедуре параметрической оптимизации.

Известно, что многие устройства СВЧ содержат скачкообразные нерегулярности, возникающие в местах сочленения линий с различными характеристическими параметрами или поперечными геометрическими размерами токонесущих проводников. Такие нерегулярности в фильтрующих цепях определяют тип их амплитудно-частотных характеристик. Однако в других устройствах СВЧ наличие "скачков" геометрических размеров может приводить только к отрицательным эффектам (увеличению вносимого затухания, например). К таким устройствам относится фиксированный фазовращатель, в качестве системы фазового смещения которого используют всепропускающее С-звено: восьмиполюсник, два плеча которого соединены между собой. Наличие геометрических скачков в местах сочленения связанной линии с соединительной линией и подводящими элементами приводит к возникновению высших типов волн. Учет ближних полей, возбуждаемых этими нерегулярностями, настолько усложняет процедуру решения задач, что в процессе параметрической оптимизации соответствующие реактивности не включают в математическую модель. Это приводит к существенному изменению не только фазо-частотных характеристик, — ожидать уменьшения пульсаций и увеличения коэф-

фициента перекрытия рабочего диапазона не следует, но и — главное — амплитудно-частотной характеристики. Условие уравновешенности связи, лежащее в основе метода, формально не выполняется, так как С-звено из-за наличия реактипных элементов, замещающих скачки поперечных размеров, не будет всепропускающим. Последнее означает увеличение вносимого затухания, во-первых, и неравномерность амплитудной характеристики, во-вторых. Все это потребует дополнительных (расчетных или экспериментальных) коррекций на стадии проектирования изделия.

Ясно, что наиболее адекватной одноволновому приближению будет система фазового смещения, не содержащая скачкообразных нерегулярно-стей. Таковой является предложенная [12,13] система фазового смещения фазовращателей па симметричных обобщенных нерегулярных линиях передачи с коэффициентами связи, возрастающими от нуля на концах элемента до некоторого максимального значения в его центре.

Решались задачи синтеза фиксированных фазовращателей на связанных обобщенных и регулярных линиях. Оказалось, что выходные параметры фиксированных фазовращателей на регулярных и нерегулярных линиях практически совпадают, — различия не настолько заметны, чтобы по ним можно было судить о достоинствах или недостатках сравниваемых структур. Для сопоставления целесообразно использовать иной, более жесткий, критерий — степень близости расчетных характеристик и измеренных на рабочем макете, изготовленном по данным расчета. Заведомо можно утверждать, что по этому критерию преимущества фиксированных фазовращателей на обобщенных линиях неоспоримо, поскольку структура фазового смещения цепи на обобщенных линиях принципиально не содержит скачкообразных нерегулярностей.

В качестве варьируемых параметров при решении задач синтеза выбирались параметры нерегулярности и, особо подчеркнем, длина соединительного отрезка. Установлено, что учет длины соединительного отрезка приводит, во-первых, к уменьшению отклонения фазо-частотной характеристики от заданной и, во-вторых, к уменьшению коэффициента связи в центре области связи для фазовращателей, номинальное значение фазовых сдвигов которых принадлежит интервалам [—180° : 0°] и [140° : 180°].

Результаты решения практических задач данной главы оформлены в виде справочного материала.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

3. Основные результаты и выводы

1. Введены в рассмотрение JV-проводные обобщенные нерегулярные линии передачи первого и второго рода. Найдены два вида функциональных зависимостей характеристических параметров таких линий от координаты. Эти зависимости являются двухпараметрическими и при фиксировании параметров принимают различные частные формы.

2. Показано, что основные дифференциальные уравнения, описывающие отрезки iV-ироводных нерегулярных линий передачи, с помощью предложенных функциональных преобразований сводятся к единому обобщенному дифференциальному уравнению, имеющему нормальную форму. Для Аг-проводных обобщенных линий это дифференциальное уравнение решено точно.

3. Найдены схемы замещения отрезков связанных обобщенных линий в виде отрезков связанных регулярных линий передачи, нагруженных с обоих концов восьмиполюсниками, содержащими частотнозависимые элементы — трансформаторы и комплексные проводимости.

4. Показано, что применением многопроводных обобщенных нерегулярных линий передачи взамен традиционно используемых регулярных и нерегулярных структур можно расширять рабочие диапазоны, увеличивать замедление электромагнитной волны и значения сопротивлений связи периодических систем; улучшать не только количественно, но и качественно амплитудно-частотные характеристики устройств на связанных линиях; "управлять" расположением (и количеством в заданной полосе) нулей и полюсов частотных характеристик двухполюсников на связанных обобщенных линиях; исключать нежелательные скачкообразные нерегулярности, возникающие в местах соединения линий с различными характеристическими параметрами и в местах подключения соединительных и подводящих линий. Эти и другие возможности обусловлены обнаруженными новыми эффектами и реализуются изменением конфигурации токонесущих проводников обобщенных линий.

4. Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Салий И.Н., Сальникова (Хованова) H.A. Новые решения уравнения Риккати теории нерегулярных линий передачи //Электродинамические функциональные устройства, линии передачи: Межвуз. науч. сб. Саратов; СГТУ, 1903. С. 11-10.

2. Салий H.H., Сальникова H.A. Обобщенная нерегулярная линия передачи //Современные проблемы применения СВЧ энергии: Тезисы докладов. Саратов: СГТУ, 1993. С. 73.

3. Салий И.Н., Хованова H.A. Многопроводпые канонические линии и их применение в технике СВЧ //Радиотехника и электроника (в печати; получена редакцией 4.10.96).

4. С алий И.И., Хованова H.A. Замедляющие системы на основе нерегулярных мпогопроиодных линий //Актуальные проблемы электронного приборостроения: Тезисы докладов. Саратов: СГТУ, 1996. С. 129-130.

о. Салий И.И., Хованова П.А. Математические модели связанных канонических нерегулярных линий передачи //Лекции по СВ1! электронике и радиофизике: 10-я .мимпял шк.-семинар. Саратов: Изд-no ГосУНЦ Колледж. 1996. С. 109-170.

(i. Салий И.11., Хованова U.A. Спектральные свойства двухполюсников на связанных нерегулярных линиях //Известия вузов. Электроника, 1996. N 1-2. С. I СО-168.

7. Салий И.П., Хованова H.A. Связанные канонические нерегулярные линии как перспективная элементная база для функциональных узлов СВ1! техники //СВХ1-техника и спутниковые телекоммуникационные технологии: Материалы 5-й Крымской конференции. Севастополь: Изд-во Вебер, 1995. С. 167-170.

8. Салий И.Н., Хованова H.A. Связанные канонические нерегулярные линии передачи и их свойства //Научно-исследовательские разработки и высокие технологии двойного применения: Материалы первой Поволжской научно-технической конференции. Самара: Изд-во ГНСО Импульс, 1995. С. G.

9. Салий И.11.. Хованова H.A. Колебательные системы СВЧ на связанных нерегулярных линиях //Электропика и информатика. Материалы всероссийской научно-технической конференции. Тезисы докладов. Москва: Изд-во МГИЭТ. 1996. С. 130-131.

10. Наймушии А.О.. Салий И.Н., Салий С.А., Сальникова H.A., Сапа,рин О.И. Малогабаритные перспективные: СВЧ устройства различного функционального назначения на микронолосковых нерегулярных линиях передачи и программное обеспечение для их проектирования //Трансфср-ныо технологии, комплексы и оборудование, 1995. Вып. 1. С. 144.

11. Салий И.Н., Салий С.А,, Сапарин О.И., Хопанова H.A. Создание hobt лх базовых элементов для CA IIP волноведутпих систем различного функционального назначения //Научно-технический отчет. Шифр "Ижица". Выполнен по госбюджету. Номер госрегистрации 01910033985. Научный руководитель д.ф.-м.н. И.П.Салий.

12. Мещапов 15.11., Салий ИЛ., Хованова H.A., Шикова. Л.В. Фазовращатели, не содержащие скачкообразных нерегулярностсй //Вопросы

- IG -

прикладной физики: Мсжвуз. науч. сб. Саратов: Илд-во СГУ. 1997. Выпуск 3.

13. Мощанов В.11., Салий И.П., Хованова H.A., Шикови Л.В. Анаяиз и синтез сверхширокополосных фиксированных фазовращателей на основе систем отрезков нерегулярных связанных линий передачи //Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, 1997. Т 5. N 2(18). С. 224-228.

ХОВАНОПА Наталия Александровна

ОБОБЩЕННЫЕ (КАНОНИЧЕСКИЕ) МНОГОПРОВОДНЫЕ НЕРЕГУЛЯРНЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ, ИХ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ

Автореферат Ответственный за выпуск к.ф.-м.н. А.С.Листов Корректор О. А. Папин а Лицензия Л Г N 020271 от 15.11.90 Подписано и печать 23.09.07 Формат 60x8-1 1/10

Бум. оберт., Усл.-нечл. 1,0 Уч.-и:>д.л. 1,0

'Пфаж 100 окз. Закат 225. Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054 г.Саратов, ул. Политехническая, 77

Ротапринт (ПТУ, 410054 г.Саратов, ул. Политехническая, 77