Автоматизированные исследования открытых электродинамических систем миллиметрового диапазона

Малышкин, Александр Константинович

Автоматизированные исследования открытых электродинамических систем миллиметрового диапазона тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Малышкин, Александр Константинович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.01 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Автоматизированные исследования открытых электродинамических систем миллиметрового диапазона»

Автореферат диссертации на тему "Автоматизированные исследования открытых электродинамических систем миллиметрового диапазона"

На правах рукописи

МАЛЫШКИН Александр Константинович

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТКРЫТЫХ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

Специальности: 01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики 01.04.03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва-2009

□03464184

003464184

Работа выполнена на физическом факультете и в учебно-научном центре магнитной томографии и спектроскопии МГУ имени М.В. Ломоносова.

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, доцент

Афонин Дмитрий Гаврилович

доктор физико-математических наук, профессор

Пирогов Юрий Андреевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Калошин Вадим Анатольевич

кандидат физико-математических наук Игнатьев Александр Николаевич

Ведущая организация: ЦНИИ Химии и Механики (г. Москва)

Защита состоится 19 марта 2009 г. в 15 часов 10 мин. на заседании диссертационного совета Д501.001.66 в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, МГУ, Физический факультет, аудитория ЮФА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова

Автореферат разослан 18 февраля 2009 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д501.001.66

Доктор физико-математических наук —-—Ершов А.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Развитие радиофизики и электроники характеризуется как широким распространением полупроводниковых и гибридных интегральных схем, так и улучшением энергетических характеристик мощных электронных приборов. В значительной степени эти достижения обусловлены разработкой и применением новых, более совершенных компонентов устройств в широком диапазоне длин волн [1]. Совершенствование экспериментальных методик и повсеместное внедрение компьютерных методов получения данных и обработки результатов измерений позволяют адекватно представлять физические процессы, являющиеся основой функционирования современной аппаратуры.

Передающие линии и колебательные системы играют существенную роль во всех отраслях радиофизики и техники [2]. При переходе к сверхвысоким частотам существенным обстоятельством, влияющим на свойства передающих линий СВЧ, является соизмеримость этих устройств с длиной волны [3]. В этом случае основными характерными способами передачи СВЧ-энергии становятся волноводы.

Размеры колебательных цепей при сверхвысоких частотах также оказываются сравнимы с длиной волны. Это приводит к использованию в качестве колебательных систем СВЧ таких устройств как полые резонаторы. В результате с помощью волноводов и резонаторов создаются аналоги всех элементов цепей, характерных для более низких частот, - индуктивностей, емкостей, активных сопротивлений. При этом используются системы как закрытого, так и открытого типа - открытые резонаторы (ОР).

Модификации резонансных систем, сочетающие в себе элементы волноведущих структур и ОР, разнообразные связанные диэлектрические и металлодиэлектрические системы, а также ОР с различными включениями остаются недостаточно исследованными до настоящего времени.

Исследование спектра и других характеристик ОР с диэлектрическими телами представляет интерес при решении ряда практических вопросов современной радиофизики [4]. Так, например, диэлектрики вводятся в ОР для исследования свойств и измерения параметров самих диэлектриков. При этом

ОР используется в качестве высокоточного инструмента для изучения свойств материалов. Диэлектрические линзы и стержни находят свое применение в лазерных системах в качестве активных сред, фокусирующих и управляющих устройств.

Важными элементами электродинамических систем являются фильтры [5], создаваемые на базе металлодиэлектрических структур и резонаторов различной формы, основные свойства которых определяются зависимостью добротности и коэффициента передачи сигнала от частоты.

Несмотря на большое число публикаций по результатам исследований электродинамических систем- и их использования в миллиметровом диапазоне, остается нерешенным целый круг задач, связанных с выявлением их характерных особенностей, необходимых при создании конкретных устройств. Решений таких задач осуществляется методами математического моделирования и физического эксперимента. Последнее (основной предмет настоящей диссертации) в силу сложности и трудоемкости эксперимента в миллиметровом диапазоне требует автоматизации процесса измерений [6] и создания новых экспериментальных методик.

Цель работы

Целью работы являлась разработка способов автоматизированных измерений параметров электродинамических устройств миллиметрового диапазона и изучение физических характеристик открытых симметричных систем. В качестве примера применения разработанных методик была поставлена задача изучить ряд диэлектрических резонансных систем с гладкой поверхностью, периодических структур с шагом порядка длины волны и цепочек дифракционно связанных открытых резонаторов, применяемых в измерительных и электронно-волновых устройствах.

Следует заметить, что в отличие от предельных случаев, когда период много больше или много меньше длины волны, изучаемые в диссертации системы с периодом порядка длины волны являются наиболее сложными для математического описания, и их экспериментальное исследование дает более точное представление об их электродинамических свойствах.

Практическая ценность работы

Создание автоматизированной экспериментальной установки и использование новых разработанных методик исследования позволяет не только значительно упростить и ускорить процесс исследования, но и выявлять новые физические особенности характеристик открытых систем. Созданная для исследования таких структур автоматизированная экспериментальная установка была с успехом применена в изучении ряда конкретных практически значимых электродинамических систем, предназначенных для использования в качестве фильтров и систем взаимодействия миллиметрового диапазона.

Личный вклад диссертанта

Диссертантом самостоятельно получены и обработаны все результаты, изложенные в оригинальных главах диссертации. Постановка задачи и формулировка выводов осуществлены под руководством и при непосредственном участии научных руководителей - д.ф.-м.н. Афонина Д.Г. и д.ф.-м.н. Пирогова Ю.А.

Научная новизна

Создана новая автоматизированная установка для изучения различных типов электродинамических систем в миллиметровом диапазоне длин волн. Разработаны новые методики, позволяющие рассматривать одновременно ряд характеристик системы, получая наглядное цветное трехмерное изображение.

В работе впервые проведены измерения спектральных характеристик ряда новых электродинамических систем.

В аксиально-симметричных периодических структурах из диэлектрика со ступенчатым радиальным профилем и периодом порядка длины волны обнаружен эффект резонансного дифракционного преобразования высших волн.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Созданная автоматизированная установка, благодаря компьютерному управлению, набору созданных вычислительных программ и периферийных устройств, позволяет значительно упростить и, по крайней мере, на порядок ускорить процесс исследований электродинамических характеристик устройств миллиметрового диапазона.

2. Созданные новые автоматизированные методики измерений дают возможность детально анализировать спектральные особенности различных типов электродинамических систем. Комбинированная методика измерений позволяет получить наглядные трехмерные изображения одновременно и коэффициента передачи, и расстояния между отражателями от частоты.

3. Аксиально-симметричные периодические структуры из диэлектрика со ступенчатым радиальным профилем и периодом порядка длины волны эффективно возбуждаются на резонансных частотах излучения на открытом конце диэлектрического волновода. Благодаря резонансу высших запредельных на суженных участках структуры волн, запертых на участках с большим диаметром, эффект определяется резонансным дифракционным преобразованием волн на границе между секциями меньшего и большего диаметров.

4. Эффективное возбуждение цепочки параллельно расположенных открытых металлических резонаторов со сферическими зеркалами происходит за счет дифракционной передачи энергии на краях зеркал высшими типами колебаний.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научной конференции "Ломоносовские чтения" (Москва, 1989); 8-м Всесоюзном симпозиуме по сильноточной электронике (Свердловск, 1990); Всесоюзном научном семинаре "Математическое моделирование и применение явлений дифракции" (Москва, 1990); Всесоюзной школе-семинаре "Физика и применение микроволн" (Москва, 1991); Всесоюзной конференции "Физические проблемы оптической связи и обработки информации" (Севастополь, 1991, 1992, 1993); AMSE Conference "Signals and systems" (Geneva, 1992); 5-й Всероссийской школе-семинаре "Физика и применение микроволн. Миллиметровые и субмиллиметровые волны" (Москва, 1995); 6-й Всероссийской школе-семинаре "Волновые явления в неоднородных средах" (Москва, 1996); 4-й Международной конференции "ILLA-98" (Шатура, 1998); 9-й Международной конференции по лазерной оптике (С.Петербург, 1998); 3-м Международном симпозиуме "Physics and engineering of millimeter and submillimeter

waves" (Харьков, 1998); 3-й Международной конференции "Antenna: Theory and Techniques" (Севастополь, 1999); Международной крымской микроволновой конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (Севастополь, 2000 - 2005).

Публикаиии

По материалам диссертации опубликовано 7 статей, 15 работ опубликовано в материалах конференций и 7 тезисов докладов. Список основных работ приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитированной литературы (133 наименования). Работа изложена на 149 страницах и включает 41 рисунок и 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируется цель диссертационной работы, обсуждается новизна и практическая значимость полученных результатов, излагаются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дается аналитический обзор литературы, рассмотрены и обобщены данные о наиболее простых базовых электродинамических системах - открытом резонаторе (ОР) и диэлектрическом волноводе (ДВ), а также более сложных структурах на их основе. Обсуждаются модели, описывающие ОР с диэлектрическими включениями, а также многорезонаторные системы различного вида и назначения. Специально анализируется состояние работ по автоматизации электродинамических измерений и формулируются требования к современной автоматизированной установке для изучения свойств открытых квазиоптических систем. В последнем параграфе показана актуальность использования диэлектрических, металлических и комбинированных структур в радиоэлектронных устройствах. Рассмотрены практические применения таких систем.

Вторая глава содержит описание автоматизированной экспериментальной установки и методик исследования электродинамических систем в миллиметровом диапазоне длин волн. Структурно (Рис.1) установка состоит из генератора СВЧ-излучения с длиной волны 6^-8 (4+6) мм, волноводного тракта, исследуемой резонансной системы, детектора (Д), усилителя детектированного сигнала и осциллографа (ОС). Для автоматизации эксперимента в установку были добавлены дополнительные устройства: контроллеры, схемы управления генератором (ЦАП) и шаговыми двигателями, шаговые двигатели (ШД1ДЦЦ2), АЦП и управляющая ЭВМ. Объект исследования может представлять собой двухзеркальный открытый резонатор с металлическими зеркалами произвольной формы, систему дифракционно связанных резонаторов,

подобные структуры с диэлектрическими образцами внутри или собственно диэлектрические образцы различной конфигурации.

В параграфах данной главы приведены схемы нестандартных узлов, используемых для автоматизации установки.

Представлены методики исследования электродинамических систем. Автоматизированная установка позволяет в результате управления частотой генератора получать зависимость коэффициента передачи сигнала через систему от частоты в диапазоне частот 53-^75 ГГц. При помощи шагового двигателя можно измерять зависимость коэффициента передачи от расстояния между зеркалами структуры. Сочетание двух методик позволяет фиксировать одновременно зависимость коэффициента передачи как от частоты,

Рис. 1 Схема экспериментальной установки.

так и от геометрических параметров структуры. Для систем открытого типа имеется простая возможность измерять распределение поля возбуждающегося типа колебаний при помощи пробного тела. Анализ спектра дает возможность для любой резонансной кривой рассчитывать величину добротности по формуле <3=17ДГ (где Г - резонансная частота возбуждения исследуемого типа колебания, ДГ- ширина резонансной кривой на половине ее амплитуды).

В параграфе, посвященном ошибкам измерений, основное внимание уделено погрешности при вычислении добротности для различных методик измерения. Так в рабочем диапазоне частот относительная ошибка в определении величины добротности составляет 1-^2% при значении добротности 103, но для 104 может достигать 20%.

В последнем параграфе приведены сведения о быстродействии процедур конкретных измерений автоматизированной установки, сведенные в таблицу (Табл.1).

Вид измерений Рабочий шаг Количество точек Время

1) Снятие частотного спектра (один поддиапазон) 10 МГц 200 45 сек

2) Снятие частотного спектра (все 11 поддиапазонов) 10 МГц 2200 10 мин

3) Снятие пространственного спектра (на длину 4мм) 40 мкм 100 1 мин 40 сек

4) Снятие картины распределения поля 660 мкм 100 1 мин 40 сек

5) Снятие трехмерного спектра по частоте один поддиапазон: на длину 10мм: 10 МГц 100 мкм 200 У 20000 100 J 1 ч 16 мин

Табл.1 Временные интервалы для типичных режимов работы автоматизированной установки.

Третья глава посвящена изложению полученных экспериментальных результатов, их обсуждению и предварительным выводам. Представлены графики, иллюстрирующие экспериментальные характеристики открыть« систем различной геометрии.

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, СОСТОЯЩИЕ ИЗ ОР И ДИЭЛЕКТРИКА

Исследован ряд систем, основными элементами которых являлись ОР и диэлектрический цилиндр. Диэлектрик был изготовлен из тефлона и имел 1§5=2.05 в исследуемом диапазоне. Вначале была рассмотрена наиболее простая система, состоящая из диэлектрического цилиндра и сферического зеркала. Анализ спектральных характеристик показал, что данная система сочетает в себе как свойства волновода, так и резонатора. При этом полученные распределения полей в зазоре диэлектрик-зеркало дают качественную картину преобразования колебаний в системе. Введение второго зеркала в систему (Рис. 2) позволило значительно увеличить резонансной объем всей системы,

что привело к расширению свойств характерных в большей степени для ОР. Так, по мере раздвижения зеркал на расстояние, необходимое для преобразования колебаний в системе, величина добротности меняется от <3=300-500 до (2=900-1500. Исходя из форм распределения поля исследованных типов колебаний, а также рассчитанных длин волн можно сделать вывод, что колебания в системе бР с диэлектрическим стержнем носят гибридный, промежуточный характер вследствие преобразования колебаний в зазоре диэлектрик - ОР.

Пример изучения этой достаточно простой системы показал эффективность применения открытого резонатора в качестве инструмента экспериментального исследования. При этом был получен ряд тестовых спектров и распределений поля возбуждающихся типов колебаний, которые в дальнейшем были использованы для сравнительного анализа с характеристиками более сложных систем.

Г7

Рис. 2 ОР с диэлектрическим стержнем

АКСИАЛЬНО-СИММЕТРИЧНЫЕ ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ

Изучив условия взаи-

d модействия гладких ди-

//"¡д\ электрических стержней

в системе с ОР, можно

„ гг ~ усложнить геометрию

Рис. 3 Диэлектрическии стержень с периодической

структурой диэлектрика, рассмотрев

цилиндр с крупноразмерной периодической структурой при Ь>Х. (Рис. 5). Анализ спек-Рис. 4 Диэлектрический стержень с периодической тров показал, что появ-структурой и продольным сквозным отверстием ление ЦИЛИНдрИЧеСких

секций на диэлектрике: во-первых, сделало частотный спектр более

® При этом добротность

I [мм] 8 \2 ° колебаний в системе с

Рис. 5 Трехмерное изображение участка спектра 0Р составила величину полой периодической диэлектрической структуры в (3=250-600. Далее в ОР ОР была исследована полай

структура (Рис. 4). Для

нее получен комбинированный спектр - зависимость коэффициента передачи от частоты при последовательном увеличении расстояния Ь от диэлектрика до приемного зеркала ОР (Рис. 5). Появление дополнительного продольного отверстия привело к уменьшению на порядок максимального коэффициента передачи, т.е. нарушению волноводных свойств диэлектрика с периодической

структурой. Однако подбор других параметров может обеспечить оптимальное согласование ОР со структурой, учитывая волноводные свойства такого отверстия.

А 0.8-,

Авх 0.6

0.40.2-

Рис. 6 Схема поперечного возбуждения периодической структуры диэлектрическим волноводом

38 40 42^|-|-ц^44

Рис. 7 Частотный спектр при поперечном возбуждении диэлектрической периодической структуры с дополнительной металлизацией

Изучены частотные спектры ряда систем при их непосредственном возбуждении без ОР при помощи подводимого диэлектрического волновода (Рис. 6). Для уменьшения потерь энергии на излучение, пришлось прибегнуть к частичной металлизации больших секций диэлектрика. Пример наиболее эффективного возбуждения трех секций периодической структуры представлен в виде частотного спектра (Рис. 7). При этом коэффициент передачи по амплитуде достигал 0,77 при а=83° на частоте f=41,2 ГГц. Для другого образца эффективного возбуждения удалось добиться лишь для двух секций при а=89°. Однако при этом коэффициент передачи достигал максимальной величины 0,86 на частоте Г=40,23 ГГц.

Подробный анализ модового состава и условий возникновения резонанса показал, что в этих случаях имеет место эффект дифракционного преобразования высших волн НЕ21-» НЕ41 для одной структуры и НЕ3|-> НЕя для другой.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ С ВНУТРЕННЕЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СТУКТУРОЙ

^ Исследованы системы,

представляющие собой полый цилиндр - медную трубу длиной /=100 мм с различным шагом внутренней периодической структуры (Рис. 8). Получено наглядное трехмерное изображение спектра системы с шагом периодической структуры Ь=7 мм в диапазоне частот 59+72 ГГц при возбуждении с помощью сферических зеркал и последовательном увеличении расстояния Ь от 0 до 2,5 см между приемным зеркалом и торцом цилиндра (Рис. 9). Система эффективно возбуждается в диапазонах частот 60+62 ГГц, 65+66 ГГц и 70+72 ГГц. С увеличением расстояния Ь, т.е. с превращением системы из полностью закрытой в откры-

тие. 8 Полый металлический цилиндр с внутренней периодической структурой

во

64 {[ГГц]

Рис. 9 Трехмерное изображение спектра системы (Ь=7 мм) со сферическими зеркалами

Рис. 10 Зависимость добротности Q исследуемой системы (Ь=7 мм) от частоты/и расстояния Ь

тую во всех трех областях происходит уменьшение коэффициента передачи вследствие потерь на излучение. Однако, очевидно, что этот спад происходит наиболее быстро для коротковолнового участка спектра (70+72 ГГц), медленнее - для диапазона частот 65+66 ГГц и наименее заметен в области более длинных волн (60+62 ГГц).

Представлена характерная зависимость добротностей возбуждающихся в системе типов колебаний от частоты f и расстояния L (Рис. 10). Можно отметить, что средняя величина добротности в исследуемом интервале частот и расстояний лежит в интервале 400-г800, достигая максимальных значений (1,3-г2,3)-103 в случае практически закрытой системы.

На примере цилиндрической системы с внутренней периодической структурой показана эффективность работы автоматизированной установки для систем со сгущенным спектром. Используемые методики позволяют выявлять как общие характеристики спектра, так и анализировать частные особенности его отдельных участков.

МНОГОРЕЗОНАТОРНЫЕ ОТКРЫТЫЕ РЕЗОНАНСНЫЕ СИСТЕМЫ

'А

0.05-

Авх ' 0.025-

-€ОЭЭЭЭ0©--

Рис. 11 Многорезонаторная система со сферическими зеркалами

Располагая на одной плоскости последовательность однотипных металлических зеркал, т.е. объединяя, по сути, ряд

л /1

./ \. А.

J \

0.05-

12 X [мм] 20

А.

А I

12 X [мм] 20

одиночных ОР, можно получить устрой- Рис-12 Примеры распределений

полей колебании во втором резо-ство, обладающее как известными свой- наторе системы со сферическими

ствами ОР, так и рядом новых характе- зеркалами.

ристик. Представлены результаты исследования таких электродинамических систем, состоящих из двух блоков зеркал. Каждый блок содержал ряд последовательно расположенных и дифракционно связанных ОР с зеркалами цилиндрической и сферической формы (Рис. 11). Получены частотные спектры образца, состоящего из семи дифракционно связанных сферических резона-

торов. При этом система не возбуждалась на частотах менее 64 Ггц, что можно объяснить работой отверстия связи на низких частотах в запредельном режиме.

Представлены и изучены распределения полей возбуждающихся колебаний (Рис. 12). Подробный анализ показал, что в процессе передачи энергии участвуют высшие моды и формирование типов колебаний в системе происходит в основном за счет энергии поля на краях резонаторов.

На примере исследования многорезонаторной системы в случае редкого спектра установка позволяет автоматически обнаружить одиночные резонансные кривые путем сканирования всего массива А(Ц-) при отсутствии данных о возможности возбуждения колебаний.

Основные результаты и выводы

1. Создана автоматизированная экспериментальная установка, которая позволяет значительно упростить и ускорить изучение различных типов электродинамических систем в миллиметровом диапазоне длин волн. Разработано соответствующее программное обеспечение, необходимое для получения и обработки экспериментальных данных.

2. Разработаны методики автоматизированных измерений спектральных характеристик электродинамических систем открытого и закрытого типа. Для систем типа открытого резонатора методики позволяют автоматизировать процесс получения зависимостей коэффициента передачи от частоты и расстояния между зеркалами, распределения полей резонансных типов колебаний, рассчитывать значения добротности.

3. Эффективность разработанных методик показана на примере ряда типов электродинамических систем. Новая комбинированная методика позволяет измерять зависимость коэффициента передачи от частоты при одновременном изменении геометрических параметров структуры и представлять эту зависимость в виде трехмерных изображений. Дополнительным преимуществом данной методики является наглядность демонстрации характеристик систем и удобство нахождения условий резонансного возбуждения, особенно в случае связанных систем с редким спектром.

4. Экспериментально установлено, что изученные аксиально-симметричные диэлектрические периодические структуры с дополнительной внешней металлизацией секций с большим диаметром D эффективно возбуждаются через боковую стенку секции меньшего диаметра d. Эффект объясняется резонансом запертых волн (НЕ41 и HE5t при D-16 мм и D=20 мм соответственно) на участках с диаметром D, связанных запредельными отрезками волновода с диаметром d. Высокий коэффициент передачи в резонансных максимумах частотных спектров систем определяется дифракционным преобразованием волн НЕ21-» НЕ41 и НЕл-> НЕя с резонансом на запертых модах НЕ41 и НЕ51 соответственно.

5. Показано, что эффективное возбуждение цепочки дифракционпо связанных открытых металлических резонаторов со сферическими зеркалами происходит за счет передачи энергии на краях резонаторов высшими типами колебаний.

Таким образом, в результате проведенной работы создана новая автоматизированная экспериментальная установка для исследования разных типов электродинамических структур, показана ее эффективность в ходе проведения экспериментов. Выработан экспериментальный подход к разнообразным сложным комбинированным открытым системам со схожими геометрическими параметрами. При этом на основании исследования характеристик связанных систем с характерными размерами больше длины волны могут быть выработаны рекомендации для оптимального взаимодействия волн в таких системах с активными средами, например, электронным пучком с целью создания новых приборов.

Цитируемая литература

1. Аксенчик A.B., Кураев A.A., Навроцкий A.A., Синицын А.К. Оптимизация ЛБВ-0 на нерегулярной цепочке связанных резонаторов // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2000. - Т.4. -№2. - С. 28-34.

2. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. - М.: Наука, 1990.-432 с.

3. Лопухин В.М., Пирогов Ю.А. Электродинамика сверхвысоких частот. -М.: изд. МГУ, 1980.-162 с.

4. Силин Р.А. Периодические волноводы. - М.: Фазис, 2002.-448 с.

5. Kuo Jen-Tsai, Shih Eric. Microstrip stepped impedance resonator bandpass filter with an extended optimal rejection bandwidth // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. - 2003. - Vol.51. - №5. - P. 1554-1559.

6. Hirvonen Т., Vainikainen P., Lozowski A., Raisanen A. Measurement of dielectrics at 100 GHz with open resonator connected to a network analyzer // IEEE Trans, on Instrumentation and Measurement. - 1996. - Vol.45. - №4. - P. 780786.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Связанные диэлектрические резонаторы -сверхразмерные электродинамические системы // Тезисы докладов 8-го Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике АНСССР, Уральское отделение, Институт электрофизики. Свердловск. - 1990. - Ч.З - С. 155-156.

2. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Автоматизация исследования спектра и добротности открытых резонансных систем // Вопросы радиоэлектроники сер. Общие вопросы радиоэлектроники. -1991. - вып.5. - С. 77-80.

3. Афонин Д.Г., Дубровский В.В., Малышкин А.К. Методики автоматизированных исследований электродинамических систем // Труды Всесоюзной школы-семинара "Физика и применение микроволн" 22-27 мая 1991 г., М. -1991. -Ч.1-С. 86-88.

4. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Квазиоптические системы со связанными диэлектрическими резонансными структурами // Труды Всесоюзной школы-семинара "Физика и применение микроволн" 22-27 мая 1991 г., М. -1991.-4.1-С. 96-99.

5. Afonin D.G., Malyshkin А.К. Combined employment of personal computers IBM PC // Proceedings Intern. AMSE Conf. "Signals and systems", Geneva (Switzerland) 17-19 June 1992, AMSE Press. - 1992 - Vol. 1. - P. 249-254.

6. Afonin D.G., Malyshkin A.K. Waveguide metallo-dielectrical structure // Proceedings Intern. AMSE Conf. "Signals and systems", Geneva (Switzerland) 1719 June 1992, AMSE Press. - 1992 - Vol.1. - P. 255-265.

7. Афонин Д.Г., Дубровский B.B., Малышкин A.K. Автоматизированная установка для исследований электродинамических систем на базе IBM PC XT // Приборы и техника эксперимента. -1993. - №5. - С. 75-78.

8. Афонин Д.Г., Букреев И.А., Канунов Е.Р., Малышкин А.К. Методики автоматизированных исследований электродинамических систем // Труды 5-ой Всероссийской школы-семинара "Физика и применение микроволн. Миллиметровые и субмиллиметровые волны", май 1995 г., М. - 1995. - С. 69-72.

9. Афонин Д.Г., Канунов Е.Р., Малышкин А.К. Установка для автоматизации измерений характеристик электродинамических систем в миллиметровом диапазоне // Измерительная техника. - 1996. - №11. - С. 42-44.

10. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Осесимметричные диэлектрические структуры в милиметровом диапазоне // Труды 6-й Всероссийской школы-семинара "Волновые явления в неоднородных средах", май 1996 г., М. -1996.-С. 30-31.

11. Afonin D.G., Kazakov A.V., A.K.Malyshkin А.К. Investigations of open resonators with diffraction coupling // Optical Resonators - Science and Engineering / Ed. by R.Kossowsky et.al.: Kluwer Acad. Publ. -1998. - P. 281 -287.

12. Афонин Д.Г., Малышкин A.K. Автоматизированная установка с управлением частотой для исследования резонансных систем в миллиметровом диапазоне // Приборы и техника эксперимента. - 1999. - №3. - С. 77-80.

13. Afonin D.G., Malyshkin А.К. Multireflector resonance systems in millimeter wave range // Proceedings of Ill-rd International Conference: "Antenna: Theory and Techniques", September 1999, Ukraine, Sevastopol. -1999. - P. 471-472.

14. Афонин Д.Г., Малышкин A.K. Электродинамическая система "диэлектрик-зеркало" // Материалы 11-й Международной конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии", 10-14 сентября 2001г., Украина, Крым, Севастополь. - 2001. - С. 428-429.

15. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Многозеркальные резонансные системы миллиметрового диапазона // Электромагнитные волны и электронные системы. - 2002. -т.7. - №9. - С. 63-64.

16. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Спектральные характеристики многорезо-наторной системы со сферическими зеркалами // Материалы 13-й Международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии", 8-12 сентября 2003 г., Украина, Крым, Севастополь. - 2003. - С. 487-488.

17. Афонин Д.Г., Малышкин' А.К. Цилиндрические электродинамические системы: методы и результаты исследования в миллиметровом диапазоне // Нелинейный мир. - 2005. - Т.З. - №1-2. - С. 60-62.

18. Афонин Д.Г., Дроздов А.Е., Малышкин А.К. Исследование системы связанных открытых цилиндрических резонаторов в миллиметровом диапазоне // Материалы 15-й Международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии", сентябрь 2005 г., Украина, Крым, Севастополь. - 2005. - С. 560-561.

19. Малышкин А.К., Пирогов Ю.А. Резонансно-дифракционные преобразования волн в аксиально-симметричных неоднородных диэлектрических структурах // Препринт №3/2008 ЦМТС МГУ им. М.В. Ломоносова. -2008. - 9 с.

Подписано в печать:

13.02.2009

Заказ № 1571 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autOreferat.ru

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Малышкин, Александр Константинович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

§1.1. Выбор метода и объекта исследования.

§1.2. Периодические диэлектрические структуры.

§1.3. ОР с диэлектрическими включениями.

§1.4. Многорезонаторные системы.

§1.5. Автоматизация экспериментов.

§1.6. Актуальность применения диэлектрических, металлических и комбинированных квазиоптических структур в современных устройствах.

ГЛАВА II. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА.

§2.1. Описание экспериментальной установки.

§2.2. Усилитель-преобразователь.

§2.3. Автоматизация установки и методики измерений.

§2.4. Схема управления генератором.

§2.5. Обработка спектра и определение добротности.

§2.6. Ошибки измерений.

П.2.6.1. Измерение распределения поля.

П. 2.6.2. Измерение спектра.

П.2.6.3. Вычисление добротности.

§2.7. Время получения и обработки данных при автоматизации измерений.

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

§3.1. Волноводные характеристики материала.

§3.2. Электродинамическая система "диэлектрик-зеркало".

§3.3. Открытый резонатор с диэлектрическим цилиндром.

§3.4. Аксиально-симметричные периодические диэлектрические структуры.

§3.5. Металлические цилиндрические системы с внутренней периодической структурой.

§3.6. Многозеркальные открытые резонансные системы с цилиндрическими и сферическими зеркалами.

§3.7. Перспективы использования автоматизированной установки и применение изученных электродинамических систем.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертация по физике, на тему "Автоматизированные исследования открытых электродинамических систем миллиметрового диапазона"

Развитие радиофизики и электроники характеризуется как широким распространением полупроводниковых и гибридных интегральных схем, так и улучшением энергетических характеристик мощных электронных приборов. В значительной степени эти достижения обусловлены разработкой и применением новых, более совершенных компонентов устройств в широком диапазоне длин волн. Совершенствование экспериментальных методик и повсеместное внедрение компьютерных методов получения данных и обработки результатов измерений позволяют адекватно представлять физические процессы, являющиеся основой функционирования современной аппаратуры.

Передающие линии и колебательные системы играют существенную роль во всех отраслях радиофизики и техники [1]. При переходе к сверхвысоким частотам существенным обстоятельством, влияющим на свойства передающих линий СВЧ, является соизмеримость этих устройств с длиной волны [2]. В этом случае основными характерными способами передачи СВЧ-энергии становятся волноводы.

Размеры колебательных цепей при сверхвысоких частотах также оказываются сравнимы с длиной волны. Это приводит к использованию в качестве колебательных систем СВЧ таких устройств как полые резонаторы. В результате с помощью волноводов и резонаторов создаются аналоги всех элементов цепей, характерных для более низких частот, -индуктивностей, емкостей, активных сопротивлений. При этом используются системы как закрытого, так и открытого типа.

Существенным преимуществом открытых электродинамических резонансных структур по сравнению с закрытыми резонансными системами является значительно более редкий спектр добротных колебаний. Редкий спектр, высокая добротность, размеры системы, превышающие длину волны, удобство ввода-вывода энергии — все это обеспечивает открытым системам широкое поле применений в антенно-волноводной и измерительной технике, квантовой, дифракционной и релятивистской электронике, в целом ряде других областей. Поэтому модификации резонансных систем, сочетающие элементы волноведущих структур и открытых резонаторов (ОР), разнообразные связанные диэлектрические и металлодиэлектрические системы, а также ОР с различными включениями оказываются в высокой степени востребованными и вместе с тем недостаточно исследованными.

Изучение спектра и других характеристик ОР с диэлектрическими телами представляет интерес при решении ряда практических вопросов современной радиофизики. Так, например, диэлектрики вводятся в ОР для исследования свойств и измерения параметров самих диэлектриков. В этом случае ОР используется в качестве прецизионного инструмента при изучении свойств материалов. Диэлектрические линзы и стержни находят свое применение в лазерных системах в качестве активных сред, фокусирующих и управляющих устройств.

Важными элементами электродинамических систем являются фильтры, создаваемые на базе металлодиэлектрических структур и резонаторов различной формы, основные свойства которых определяются зависимостью добротности и коэффициента передачи сигнала от частоты.

Несмотря на большое число публикаций по результатам исследований электродинамических систем и их использования в миллиметровом диапазоне, остается нерешенным целый круг задач, связанных с выявлением их характерных особенностей, необходимых при создании конкретных устройств. Решение таких задач осуществляется методами математического моделирования и физического эксперимента. Последнее (основной предмет настоящей диссертации) в силу сложности и трудоемкости эксперимента в миллиметровом диапазоне требует автоматизации процесса измерений и создания новых экспериментальных методик. Таким образом, целью диссертационной работы являлась разработка способов автоматизированных измерений параметров электродинамических устройств миллиметрового диапазона и изучение физических характеристик открытых симметричных систем. В качестве примера применения разработанных методик была поставлена задача изучить ряд диэлектрических резонансных систем с гладкой поверхностью, периодических структур с шагом порядка длины волны и цепочек дифракционно связанных открытых резонаторов, применяемых в измерительных и электронно-волновых устройствах.

-7В результате проведенной работы сформулированы следующие положения, выносимые на защиту:

2. Разработанные методики автоматизированных измерений дают возможность детально анализировать спектральные особенности различных типов электродинамических устройств. Комбинированная методика измерений открытых резонансных систем позволяет получать наглядные трехмерные изображения одновременно и коэффициента передачи, и расстояния между отражателями от частоты.

Использование разработанных методик позволяет не только усовершенствовать процедуру электродинамических измерений, но и выявлять новые физические особенности характеристик открытых систем. Созданная для исследования таких структур автоматизированная экспериментальная установка была с успехом применена в изучении ряда конкретных практически значимых электродинамических систем, предназначенных для использования в качестве фильтров и систем взаимодействия миллиметрового диапазона.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научной конференции "Ломоносовские чтения" (Москва, 1989); 8-м Всесоюзном симпозиуме по сильноточной электронике (Свердловск, 1990); Всесоюзном научном семинаре "Математическое моделирование и применение явлений дифракции" (Москва, 1990); Всесоюзной школе-семинаре "Физика и применение микроволн" (Москва, 1991); Всесоюзной конференции "Физические проблемы оптической связи и обработки информации" (Севастополь, 1991, 1992, 1993); AMSE Conference "Signals and systems" (Geneva, 1992); 5-й Всероссийской школе-семинаре "Физика и применение микроволн. Миллиметровые и субмиллиметровые волны" (Москва, 1995); 6-й Всероссийской школе-семинаре "Волновые явления в неоднородных средах" (Москва, 1996); 4-й Международной конференции "IL-LA-98" (Шатура, 1998); 9-й Международной конференции по лазерной оптике (С.Петербург, 1998); 3-м Международном симпозиуме "Physics and engineering of millimeter and submillimeter waves" (Харьков, 1998); 3-й Международной конференции "Antenna: Theory and Techniques" (Севастополь, 1999); Международной крымской микроволновой конференции "СВЧтехника и телекоммуникационные технологии" (Севастополь, 2000 -2005).

Заключение диссертации по теме "Приборы и методы экспериментальной физики"

ВЫВОДЫ

3. Эффективность разработанных методик показана на примере ряда электродинамических систем. Новая комбинированная методика позволяет измерять зависимость коэффициента передачи от частоты при одновременном изменении геометрических параметров структуры и представлять эту зависимость в виде трехмерных изображений. Дополнительным преимуществом данной методики является наглядность демонстрации характеристик систем и удобство нахождения условий резонансного возбуждения, особенно в случае связанных систем с редким спектром.

4. Экспериментально установлено, что изученные аксиально-симметричные диэлектрические периодические структуры с дополнительной внешней металлизацией секций с большим диаметром Б эффективно возбуждаются через боковую стенку секции меньшего диаметра ё. Эффект объясняется резонансом запертых волн (НЕ41 и НЕ51 при Б=16 мм и Б=20 мм соответственно) на участках с диаметром Б, связанных запредельными отрезками волновода с диаметром ё. Высокий коэффициент передачи в резонансных максимумах частотных спектров систем определяется дифракционным преобразованием волн НЕ21—> НЕ41 и НЕ31—» НЕ51 с резонансом на запертых модах НЕ41 и НЕ5] соответственно.

5. Показано, что эффективное возбуждение цепочки дифракционно связанных открытых металлических резонаторов со сферическими зеркалами происходит за счет передачи энергии на краях резонаторов высшими типами колебаний.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В миллиметровом диапазоне длин волн проведены автоматизированные исследования свойств ряда открытых аксиально-симметричных электродинамических систем, представлены соответствующие графические зависимости и выводы. Базовыми элементами для таких систем служили ОР различной формы и отрезок цилиндрического диэлектрического волновода. В качестве образцов были изучены резонансные системы с гладким диэлектрическим цилиндром, а также при наличии периодической структуры с шагом порядка длины волны и дифракционно-связанные открытые резонаторы различной формы.

В результате проведенной работы создана новая автоматизированная экспериментальная установка для исследования таких структур, показана ее эффективность в ходе проведения экспериментов. Выработан экспериментальный подход к разнообразным сложным комбинированным электродинамическим системам со схожими геометрическими параметрами. При этом на основании исследования характеристик связанных систем с характерными размерами больше длины волны могут быть выработаны рекомендации для оптимального взаимодействия волн в таких системах с активными средами, например, электронным пучком с целью создания новых приборов.

В заключении автор выражает искреннюю благодарность своим научным руководителям: доктору физ.-мат. наук Афонину Дмитрию Гавриловичу за постановку задачи и помощь в интерпретации полученных результатов, доктору физ.-мат. наук Пирогову Юрию Андреевичу за помощь в окончательной доработке материалов диссертации, а также сотруднику лаборатории инженеру 1к. Канунову Евгению Рэмовичу за участие в обсуждении экспериментального материала, доценту Королеву Анатолию Федоровичу и кандидату физ.-мат. наук Тапочке Михаилу Германовичу за оказанную поддержку и всем сотрудникам ЦМТС МГУ и кафедры радиофизики за интерес, проявленный к работе.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Малышкин, Александр Константинович, Москва

1. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. - М.: Наука, 1990.-432 с.

2. Лопухин В.М., Пирогов Ю.А. Электродинамика сверхвысоких частот. — М.: изд. МГУ, 1980. 162 с.

3. Силин P.A. Периодические волноводы. -М.: Фазис, 2002.-448 с.

4. Аксенчик A.B., Кураев A.A., Навроцкий A.A., Синицын А.К. Оптимизация ЛБВ-О на нерегулярной цепочке связанных резонаторов // Электромагнитные волны и электронные системы. 2000. - Т.4. - №2. — С. 28-34.

5. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М.: Высшая школа, 1970. — Т.1. - 440 с.

6. Нефедов Е.И. Открытые коаксиальные резонансные структуры. — М.: Наука, 1982.-220 с.

7. Гуревич А.Г. Полые резонаторы и волноводы. Введение в теорию. -М.: Сов. радио, 1952. 256 с.

8. Клеев А.И. Омические потери в экранированном квазиоптическом резонаторе // Радиотехника и электроника. 1992. - Т.37. - №12. - С. 21202125.

9. Вайнштейн Л.А. Открытые резонаторы и открытые волноводы. — М.: Сов. радио, 1966. -476 с.

10. Ю.Ильченко М.Е., Взятышев В.Ф. и др. Диэлектрические резонаторы. -М.: Радио и связь, 1989.-328 с.11 .Безбородов Ю.М., Нарытник Т.Н., Федоров В.Б. Фильтры СВЧ на диэлектрических резонаторах. Киев: Тэхника, 1989. - 184 с.

11. Yoshio Kobayashi, Shuzo Tanaka. Resonant modes of a dielectric rod resonator short-circuited at both ends by parallel conducting plates // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1980. - Vol.MTT-28. -№10.-P. 1077-1085.

12. Капилевич Б.Ю., Ищук A.A. Двухмодовый волноводно-диэлектри-ческий резонатор с распределенной связью // Радиотехника и электроника. 1989. - Т.34. - №10. - С. 2082-2088.

13. М.Взятышев В.Ф., Калиничев В.И., Куимов В.И. Физические явления в цилиндрическом металлодиэлектрическом резонаторе и проблемы проектирования экранированных диэлектрических резонаторов // Радиотехника и электроника. 1985. - Т.30. -№4. - С. 705-712.

14. Федоров В.Б., Приймак В.И., Иванов В.Н. Собственные колебания системы N связанных диэлектрических резонаторов // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1988. - Т.31. - №8. - С. 29-34.

15. Груцяк В.И., Пятак Н.И., Коробкин В.А. Расчет частот N связанных волноводно-диэлектрических и диэлектрических резонаторов // Радиотехника и электроника. 1979. - Т.24. - №10. - С. 1976-1981.

16. Пирогов Ю.А. Структурно-инвариантные и нестационарные свойства многослойных интерференционных систем // Известия АН СССР, сер. физич. — 1986. Т.50. - №6. — С. 1187-1190.

17. Humbert W.R., Scott W.R. Jr. A resonant technique to measure the dielectric properties of planar materials // IEEE Trans. 1997. - P. 2316-2319.

18. Cullen A.L., Yu P.K. The accurate measurement of permittivity by means of an open resonator // Proceedings of R. Soc. Lond. 1971. — Vol.A325. - P. 493-509.

19. Измерения на сверхвысоких частотах. / Пер. с англ. под ред. В.Б. Штейншлейгера. М.: Сов. радио, 1952. - 320 с.

20. Chan W.F.P., Chambers В. Measurement of nonplanar dielectric samples using an open resonator // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. 1987. — Vol.MTT-35. -№12. -P. 1429-1434.

21. Вертий A.A., Звягина T.A., Попенко H.A. Квазиоптический открытый резонатор с диэлектрическим заполнением // Известия ВУЗов. Радиофизика. 1988. - Т.31. - №5. - С. 591-599.

22. Afonin D.G. An open resonator with a dielectric cylinder // Laser Physics. — 1995. Vol.5. - №4. - P. 124-127.

23. Нефедов Е.И. Дифракция электромагнитных волн на диэлектрических структурах. М.: Наука, 1979. - 272 с.

24. Кошпаренок В.Н., Мележик П.Н., Поединчук А.Е., Шестопалов В.П. Спектральная теория открытых двумерных резонаторов с диэлектрическими включениями // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1985. - Т.25. - №4. - С. 562-577.

25. Белостоцкий В.В., Васильев E.H. Интегральное уравнение открытого резонатора с диэлектрическим включением // Радиотехника и электроника. 1979. - Т.24. - №7. - С. 1308-1315.

26. Раевский С.Б. Собственные колебания открытого резонатора эллиптического профиля с диэлектрическим цилиндром // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1970.-Т. 13.-№8.-С. 987-992.

27. Кошпаренок В.Н., Мележик П.Н., Поединчук А.Е., Шестопалов В.П. Строгая теория открытых двумерных резонаторов с диэлектрическими включениями // Известия ВУЗов. Радиофизика. — 1985. Т.28. - №10. — С. 1311-1321.

28. Силин P.A., Сазонов В.П. Замедляющие системы. М.: Сов. радио, 1966.-632 с.

29. Григорьев А. Д., Янкевич В.Б. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы СВЧ. Численные методы расчета и проектирования. М.: Радио и связь, 1984. - 247 с.

30. Владимирский В.В. Связь полых электромагнитных резонаторов через малое отверстие // ЖТФ. 1947. - Т. 17. - вып.11. - С. 1277-1282.

31. Айзацкий Н.И. К вопросу о связи двух резонаторов // ЖТФ. 1996. -Т.66.-вып.9.-С. 137-147.

32. Иванников В.И., Черноусов Ю.Д., Шеболаев И.В. Переходные процессы в паре связанных резонаторов // ЖТФ. 1996. — Т.66. - вып.5. - С. 162-167.

33. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ. М.: Высшая школа, 1990.-335 с.

34. Нефедов Е.И., Сивов А.Н. Электродинамика периодических структур. — М.: Наука, 1977. -207 с.

35. Ильин В.П. Численные методы решения задач электрофизики. — М.; Наука, 1985.-334 с.

36. Купфер A.M. Математическая модель цепочки связанных прямоугольных резонаторов // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1989. - Т.32. -№3.-С. 41-50.

37. Ломакин O.E., Мухин C.B., Солнцев В.А. Волноводно-резонаторная модель замедляющей системы типа цепочки связанных резонаторов // Радиотехника и электроника. 1988. - Т.ЗЗ. - №8. - С. 1637-1642.

38. Фельдштейн А.П., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и 8-полюсников на СВЧ. -М.: Связь, 1971. -388 с.

39. Иванников В.И., Черноусов Ю.Д., Шеболаев И.В. Свойства связанных резонаторов // Радиотехника и электроника. — 2000. Т.45. - №2. — С. 180-184.

40. Троцюк К.В., Профе В.Б., Астайкин А.И., Мартынов А.П. Метод резо-нансов для измерения дисперсионной характеристики цепочки связанных резонаторов // Прикладная физика. 2000. - №3. - С. 181-186.

41. Орлов А.К. Расчет цепочек резонаторов с щелевой связью методом частичных областей // Радиотехника и электроника. 1988. — Т.ЗЗ. — №2. -С. 285-293.

42. Шестопалов В.П. Дифракционная электроника. Харьков: Вища школа, 1976.-232 с.

43. Вертий A.A., Цвык А.И., Шестопалов В.П. Экспериментальное наблюдение эффекта дифракционного излучения в миллиметровом диапазоне // ДАН СССР. 1985. - Т.280. - №2. - С. 343-347.

44. Афонин Д.Г., Костиенко А.И. О возбуждении периодической структуры в открытом резонаторе // Вестник Моск. ун-та, Сер.З, Физика. Астрономия. 1979. - т.20. - №1. - С. 71-75.

45. Пирогов Ю.А., Ряполов Н.Ф., Симонов H.A. Дифракция цилиндрических волн на кольцевых периодических структурах // Вестник Моск. унта, Сер.З, Физика. Астрономия. 1979. - т.20. - №4. - С. 60-68.

46. Вертий A.A., Иванченко И.В., Попенко H.A. Исследование дифракционно-связанных открытых резонаторов в коротковолновой области миллиметрового диапазона длин волн // Известия ВУЗов. Радиофизика. -1989. т.32. - №6. - С. 788-792.

47. Афонин Д.Г., Голованов В.Ю., Костиенко А.И. Экспериментальное исследование связанных открытых резонаторов. М.: Препринт №12 Физического факультета МГУ, 1990. - 4 с.

48. Петрушин A.A., Балаклицкий И.М., Шестопалов В.П. Установка для изучения электромагнитных полей в открытых резонаторах миллиметрового диапазона // Приборы и техника эксперимента. 1970. - №2. - С. 147-149.

49. Ступин Ю.В. Методы автоматизации физических экспериментов и установок на основе ЭВМ. -М.: Энергоатомиздат, 1983. — 288 с.

50. Певчев Ю.Ф., Финогенов К.Г. Автоматизация физического эксперимента. М.: Энергоатомиздат, 1986 . — 368 с.

51. Наумов Б.Н. Перспективы развития персональных компьютеров и их использование в задачах автоматизированных измерений // V всесоюзный симпозиум по инф. -выч. системам-М, 1985. С. 15.

52. Афонин Д.Г., Дубровский В.В., Канунов Е.Р. Микропроцессорные системы в автоматизации эксперимента II Труды Всесоюзной школы-семинара "Физика и применение микроволн", М., 1991 г., ч.1, с.93-95.

53. Белан Б.Д., Ковалевский В.К., Плотников А.П., Покровский Е.В. Устройство сопряжения экспериментального оборудования с IBM-совместимым персональным компьютером // Приборы и техника эксперимента. 1999.-№1.-С. 156-157.

54. Васильев П.В., Найденов С.К. Устройство сопряжения цифровогр вольтметра с приборным интерфейсом // Приборы и техника эксперимента. 1993. - №1. - С. 239-240.

55. Дорожко Ю.А., Шпилевой Б.Н., Щупак О.С., Якушев А.К. Контроллер в стандарте IBM AT/XT для управления тремя шаговыми двигателями // Приборы и техника эксперимента. — 1993. №1. - С. 241.

56. Кушнир В.А., Митроченко В.В. Методика автоматического определения собственной частоты резонатора // Приборы и техника эксперимента. 1998. - №2. - С. 67-70.

57. Шкелев Е.И., Савельев Д.В., Кисляков А.Г. Система управления спек-трорадиометром 3-миллиметрового диапазона длин волн // Приборы игтехника эксперимента. 2000. - №4. - С. 65-71.

58. Hirvonen Т., Vainikainen P., Lozowski A., Raisanen A. Measurement of dielectrics at 100 GHz with open resonator connected to a network analyzer // IEEE Trans, on Instrumentation and Measurement. 1996. — Vol.45. - №4. -P. 780-786.

59. Eggleston J.M. Periodic resonators for average-power scaling of stable-resonator solid-state lasers // IEEE Journ. of quantum electronics. 1998. -Vol.24.-№9.-P. 1821-1824.

60. Кириченко А.Я., Харьковский C.H. Генерация электромагнитных колебаний миллиметрового диапазона длин волн полупроводниковыми диодами в квазиоптическом диэлектрическом резонаторе // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1990.-т.ЗЗ.-№10.-С. 81-82.

61. Бородкин А.И., Булгаков Б.М., Чернышов И.Ю. Квазиоптический сумматор мощности миллиметрового диапазона на диодах Ганна // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1987. - т.ЗО. - №10. - С. 69-71.

62. Коцержинский Б.А., Мачусский Е.А., Першин Н.А., Тараненко В.П. Твердотельные генераторы с квазиоптическими резонансными системаSми // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. — 1987. — т.ЗО. №10. - С. 1323.

63. Kuo Jen-Tsai, Shih Eric. Microstrip stepped impedance resonator bandpass filter with an extended optimal rejection bandwidth // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. -2003. Vol.51. — №5. — P. 1554-1559.

64. Житнюк B.C., Соловьев Д.А. "Полосовые фильтры на основе диэлектрических волноводов и резонаторов // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. 1988. - т.31. - №10. - С. 89-90.

65. Matthaei G. L. Narrow-band, fixed-tuned, and tunable bandpass filters with zig-zag hairpin-comb resonators // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. -2003. Vol.51. - №4. - P. 1214-1219.

66. Bray J. R., Roy L. Microwave characterization of a microstrip line using a two-port ring resonator with an improved lumped-element model // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. — 2003. Vol.51. — №5. — P. 1540-1547.

67. Lung-Hwa Hsieh, Kai Chang. Compact, low insertion-loss, sharp-rejection, and wide-band microstrip bandpass filters 11 IEEE Transactions on microwave theory and techniques. 2003. - Vol.51. - №4. - P. 1241-1246.

68. Rosenberg U., Amari S., Bornemann J. Inline ТМцо-mode filters with highdesign flexibility by utilizing bypass couplings of nonresonating TE)0/oi modes // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. 2003. -Vol.51.-№6.-P. 1735-1742.

69. Климов А.И., Меркулов К.Б., Останков A.B., Пастернак Ю.Г., Юдин В.И. Экспериментальные исследования антенных характеристик гребенки с двумя пазами и со слоем диэлектрика // Приборы и техника эксперимента. 1999. - №4. - С. 113-116.

70. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. М.: Наука, 1986. - 544 с.

71. Кошпаренок В.Н., Мележик П.Н., Поединчук А.Е., Шестопалов В.П. Способ повышения добротности открытого резонатора // ЖТФ. 1985. -т.ЗЗ. - вып.6. — С. 1192-1195.

72. Шестопалов В.П. , Сиренко Ю.К. Динамическая теория решеток. Киев: Наукова думка, 1989. - 216 с.

73. Шестопалов В.П. , Кириленко А.А., Рудь JI.A. Резонансное рассеяние волн. Т.2 Волноводные неоднородности. — Киев: Наукова думка, 1985. — 216 с.

74. Взятышев В.Ф. Диэлектрические волноводы. -М.: Сов. радио, 1970. — 216 с.

75. Семенов Н.А. Расчет параметров волн диэлектрического волновода // Радиотехника и электроника. 1960. — т.5. — №11. — С. 1828-1836.

76. Гладун В.В., Колесников B.C., Моденов В.П., Пирогов Ю.А. Резонансно-дифракционные свойства диэлектрического параллелепипеда в прямоугольном волноводе // Известия ВУЗов. Радиофизика. 1986. - т.29. -№12.-С. 1509-1511.

77. Колесников B.C., Моденов В.П., Пирогов Ю.А., Свешников А.Г. Резонансная дифракция волны H0i на диэлектрической неоднородности в Н-плоскости волновода // Радиотехника и электроника. — 1987. т.32. -№9.-С. 1841-1848.

78. Маркузе Д. Оптические волноводы. М.: Мир, 1974. - 576 с.

79. Ищенко Е.Ф. Открытые оптические резонаторы: Некоторые вопросы теории и расчета. М.: Сов. радио, 1980. - 208 с.

80. Вайнштейн JI.A. Открытые резонаторы для квантовых генераторов света // ЖЭТФ. 1963. - т.44. - №3. - С. 1050.

81. Бородовский П.А., Уткин К.К. СВЧ резонаторный метод измерения параметров полупроводниковых п-п+ -структур // Приборы и техника экс7 перимента. 1994. - №3. - С. 137-141.

82. Афонин Д.Г., Канунов Е.Р., Сухоруков А.П. О диагностике сверхпроводников в открытом резонаторе // Письма в ЖТФ. — 1993. т. 19. — вып. 12. — С. 23-25.

83. Гапочка Л.Д., Тапочка М.Г., Королев А.Ф., Костиенко А.И. и др. Воздействие электромагнитного излучения КВЧ и СВЧ-диапазонов на жид? кую воду // Вестник Моск. ун-та. Сер.З, Физика. Астрономия. 1994. — т.35. - №4. - С. 71-76.

84. Пирогов Ю.А. Пассивное радиовидение в миллиметровом диапазоне длин волн // Известия вузов. Радиофизика. — 2003. — т.46. — №8-9. — С. 660-670.

85. Пирогов Ю.А., Гладун В.В., Иванов B.C., Тищенко Д.А., Павлов A.C.,

86. Розанов Б.А., Терентьев E.H., Терентьев Н.Е. Сверхразрешение в пассивном радиовидении миллиметрового диапазона // Изв. АН. Сер. Фи-зич. 1999.-Т.63.-№12.-С. 2418-2425.

87. Pirogov Y.A., Gladun V.V., Chzhen S.P., Tischenko D.A., Timanovskiy A.L. Radio thermal images of natural objects in 8-mm and 3-mm ranges. // Proc. SPIE. 2002. - Vol.4719. - P. 318-326.

88. Барышевский В.Г., Батраков К.Г., Михальчик В., Пефтиев В.П., Столярский В.И. Патент Евразийской патентной организации на изобретение "Способ генерации электромагнитного излучения и объемный лазер на свободных электронах " №ЕА 004665В1 24.06.2004.

89. Костиенко А.И., Тапочка М.Г. Спиралеобразные замедляющие структуры квазиоптического типа. М.: Препринт №3/1989 Физического факультета МГУ, 1989. - 5 с.

90. ЮЗ.Костиенко А.И., Гапочка М.Г., Королев А.Ф., Полежаев В.А. Патент Российской Федерации на изобретение "Замедляющая структура" №2020640, зарег. 30.09.1994.

91. Афонин Д.Г., Голованов В.Ю., Жихарева E.H., Костиенко А.И., Ма-лышкин А.К. Исследование открытых резонансных систем в миллиметровом диапазоне // Научная конференция "Ломоносовские чтения", апрель 1989г., М. 1989. - С. 6.i

92. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Автоматизация исследования спектра и добротности открытых резонансных систем // Вопросы радиоэлектроники сер. Общие вопросы радиоэлектроники. 1991. — вып.5. - С. 77-80,

93. Афонин Д.Г., Дубровский В.В., Малышкин А.К. Методики автоматизированных исследований электродинамических систем // Труды Всесоюзной школы-семинара "Физика и применение микроволн" 22-27 мая 1991 г., М.-1991. -Ч.1-С. 86-88.

94. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Квазиоптические системы со связанными диэлектрическими резонансными структурами // Труды Всессюз- 146*ной школы-семинара "Физика и применение микроволн" 22-27 мая 1991 г., М.-1991. -Ч.1-С. 96-99.

95. О.Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Квазиоптические диэлектрические структуры // Тезисы докладов II Всесоюзной конференции "Физические проблемы оптической связи и обработки информации", Севастополь. -1991.-С. 121.

96. Afonin D.G., Malyshkin А.К. Combined employment of personal computers IBM PC // Proceedings Intern. AMSE Conf. "Signals and systems", Geneva (Switzerland) 17-19 June 1992, AMSE Press. 1992 - Vol.1. - P. 249-254.

97. Afonin D.G., Malyshkin A.K. Waveguide metallo-dielectrical structure // Proceedings Intern. AMSE Conf. "Signals and systems", Geneva (Switzerland) 17-19 June 1992, AMSE Press. 1992 - Vol.1. - P. 255-265.

98. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Использование персональных компьютеров при исследовании открытых резонансных систем // Тезисы докладов 3-й международной конф. "Физические проблемы оптической связи и обработки информации", Севастополь. 1992. - С. 67.

99. Афонин Д.Г., Дубровский В.В., Малышкин А.К. Автоматизированная установка для исследований электродинамических систем на базе IBM PC XT // Приборы и техника эксперимента. 1993. - №5. — С. 75-78.

100. Афонин Д.Г., Малышкин А.К., Медведева Н.В. Двухзеркальный открытый резонатор с диэлектрическим стержнем // Тезисы докладов 4-й международной конф. "Физические проблемы оптических измерений, связи и обработки информации", Севастополь. 1993. - С. 114. ;

101. Афонин Д.Г., Канунов Е.Р., Малышкин А.К. Установка для автоматизации измерений характеристик электродинамических систем в миллиметровом диапазоне // Измерительная техника. 1996. - №11. — С. 42-44.'

102. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Осесимметричные диэлектрические структуры в милиметровом диапазоне // Труды 6-й Всероссийской школы-семинара "Волновые явления в неоднородных средах", май 1996 г., М. 1996. - С. 30-31.

103. Афонин Д.Г., Канунов Е.Р., Малышкин А.К. Спектральные характеристики связанных металлических резонаторов // Труды 6-й Всероссийской школы-семинара "Волновые явления в неоднородных средах", май 1996 г., М.- 1996.- С. 31-32.

104. Afonin D.G., Malyshkin А.К. Applications of optical resonators for diagnostics of solid // SPIE, proceedings of Fourth International Conference "ILLA-98", Shatura. 1998. - Vol.3688. - P. 454-460.

105. Afonin D.G., Malyshkin A.K. Optical resonators with diffraction coupling // IX international conference on Laser Optics, 22-26 June 1998, St.Peterburg. Technical program. 1998. - P. 43.

106. Afonin D.G., Kazakov A.V., A.K.Malyshkin A.K. Investigations of open resonators with diffraction coupling // Optical Resonators Science and Engineering / Ed. by R.Kossowsky et.al.: Kluwer Acad. Publ. - 1998. - P. 281i287.

107. Афонин Д.Г., Малышкин A.K. Автоматизированная установка с управлением частотой для исследования резонансных систем в миллиметровом диапазоне // Приборы и техника эксперимента. 1999. - №3. - С.77-80.

108. Afonin D.G., Malyshkin A.K. Multireflector resonance systems in millimeter wave range // Proceedings of III-rd International Conference: "Antenna: Theory and Techniques", September 1999, Ukraine, Sevastopol. — 1999. P. 471-472.

109. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Электродинамическая система "диэлектрик-зеркало // Материалы 11-й Международной конференции "СЗЧг техника и телекоммуникационные технологии", 10-14 сентября 2001г., Украина, Крым, Севастополь. 2001. - С. 428-429.

110. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Электродинамическая система с периодической структурой // Материалы 12-й Международной конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии", сентябрь 2002 г., Украина, Крым, Севастополь. 2002. - С. 379-380.

111. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Многозеркальные резонансные системы миллиметрового диапазона // Электромагнитные волны и электронные системы. 2002. - т.7. - №9. - С. 63-64.1. Г)

112. Афонин Д.Г., Малышкин А.К. Цилиндрические электродинамические системы: методы и результаты исследования в миллиметровом диапазоне // Нелинейный мир. 2005. - Т.З. - №1-2. - С. 60-62.

113. Малышкин А.К., Пирогов Ю.А. Резонансно-дифракционные преобразования волн в аксиально-симметричных неоднородных диэлектрических структурах // Препринт №3/2008 ЦМТС МГУ им. М.В. Ломоносова. -2008. 9 с.