Внутренние и внешние задачи электродинамики для секториально-цилиндрических и цилиндрических феррито-диэлектрических резонаторов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ



ПОВОЛЖСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАТИКИ, РАДИОТЕХНИКИ и связи

(ПИИРС)

На правах рукописи

ШТАНОВА''ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА

ВНУТРЕННИЕ И ВНЕШНИЕ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ ДЛЯ СЕКТОРИАЛЬНО-ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ И ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ФВРРИТО-ДИЭЛЕКТРИЧВСКИХ РЕЗОНАТОРОВ

Специальность 01.04.03- радиофизика

Автореферат на соискание ученой степени кандидата

САМАРА - 1997

Работа выполнена в Поволжском институте информатики, радиотехники и связи (ПИИРС, г.Самара)

Научный руководитель - чл.-корр.АИН РФ, доктор

физико-математических наук, профессор НЕГАНОВ В.А. (ПИИРС, г.Самара)

Официальные оппоненты: - академик АИН РФ, доктор

физико-математических наук, профессор НЕФЕДОВ Е.И. (ИРЭ РАН, г.Москва);

- кандидат физико-математических наук, доцент ИВАШЖ. В.В. (Самарский государственный университет)

Ведущая организация - Нижегородский государственный

технический университет

Защита состоится 1997 г. в /^часов н

заседании диссертационного со/ета К 118.10.02 по присувдени' ученой степени кандидата физико-математических наук Поволжском институте информатики, радиотехники и связи П1 адресу: 443099, г.Самара, ул.Льва Толстого, 23.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенны: печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанном; адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПИИРС.

Автореферат разослан "/Р" 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук,

доцент * / Л Карташевский В.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы- В последнее время при проектировании различных устройств СВЧ и КВЧ диапазонов используют новые достижения в области электродинамики, конструирования, технологии и материаловедения. В частности, одним из возможных путей построения малогабаритных узлов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) является применение в них объемных (многослойных) интегральных схем (КС) /Л.1/, то есть таких ИС, в которых токонесущие полоски располагаются в разных плоскостях. В данной работе рассматриваются цилиндрические и секториально-цилиндрические полосково-щелевые резонаторы, на основе которых может быть построено большое число новых базовых элементов для ИС СВЧ /Л.2/. Применение секториально-цилиндрических полосково-щелевых резонансных структур позволяет значительно улучшить электродинамические параметры известных устройств, а также предложить и реализовать принципиально новые многофункциональные элементы, некоторые из которых приведены в диссертации.

Современные антенно-фидерные устройства, генераторная, приемная, измерительная СВЧ аппаратура, как правило, содержат в своем составе ферритовие развязывающие приборы, количество которых иногда доходит до сотен единиц в одном комплекте. Они обеспечивают хорошую стабильность частоты и уровня мощности генерируемых колебаний, возможность работы на переменные нагрузки, что позволяет решить вопросы электромагнитной совместимости радиоэлектронной аппаратуры. Отсюда и неослабевающий интерес к ферриговым цилиндрическим резонаторам, на основе которых проектируются вентили и циркуляторы СВЧ и КВЧ диапазона. Постановка и решение задач синтеза устройств с использованием прямых электродинамических методов до настоящего момента является редкостью /Л.З/.

бдной из актуальных проблем, возникающих при создании систем автоматизированного (машинного) проектирования (САПР) широкого класса твердотельных устройств СВЧ и КВЧ, способных выполнять самые различные функции, направленные на обеспечение эффективного приема, передачи и обработки СВЧ сигналов, является разработка обоснованных и эффективных математических, физических моделей для резонансных структур , с различными включениями (изотропными и анизотропными) /Л.1,Л.4/.

Одним из эффективных подходов в получении аналитических или численно-аналитических решений краевых задач о собственных колебаниях полосково-щелевых резонансных структур является метод квазиполного (почтиполного) обращения сингулярного оператора, получившего развитие в работах В.А.Негановв, Е.И.Нефедова, в основном для плоскостных структур /Л.2.Л.5/. В настоящей работе метод квазиполного обращения сингулярного оператора применяется при исследовании свойств собственных колебаний секториально-цилиндрических полосково-щелевых резонаторов.

Из большого класса важнейших задач электродинамики следует выделить задачи возбуждения, дифракции электромагнитных волн на различных цилиндрах (металлических, диэлектрических и т.д.) /Л.6,Л.7/. Особый интерес представляет задача дифракции электромагнитных волн на намагниченных феррито-диэлектрических и феррито-металлических цилиндрических резонаторах, что связано с невзаимными свойствами полей в задаче дифракции при изменении направления подмагничивающего поля. Такие свойства полного поля в задаче дифракции могут быть использованы для новых технологий обработки сигналов непосредственно на СВЧ (топологическая обработка) /Л.8/ при реализации топологического ключа.

Цвль работы заключается в построении электродинамических моделей секториально - цилиндрических и цилиндрических феррито-диэлектрических резонаторов с частичной металлизацией боковой поверхности, решении задач дифракции электромагнитных волн на резонансных структурах и разработке устройств на их основе.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Приближенное аналитическое решение (дисперсионные уравнения в замкнутой форме) краевой задачи о собственных колебаниях секториально-цилиндрического щелевого резонатора, полученное методом квазиполного обращения сингулярного оператора интегрального уравнения и записанное в унифицированном виде относительно входных поверхностных адмитвнсов областей над и под щелью.

2. Результаты электродинамического анализа собственных колебаний секториально-цилиндрических щелевых резонансных структур: нетривиальные зависимости собственных частот от

формы, геометрических размеров и физических параметров резонаторов.

3. Результаты анализа спектра и распределений полей собственных колебаний намагниченного цилиндрического ферритового резонатора, установившие существование достаточно большого интервала частот (до Ю ГГц), в котором возможно возбуждение только одного колебания с азимутальным вращением в одном направлении (по или против часовой стрелки). .

4. Постановка задачи и алгоритм расчета оптимального распределения электрического поля на поверхности намагниченного ферритового резонатора в волноводном Н-плоскостном У-циркуляторе.

5. Строгое электродинамическое решение задачи дифракции , плоской электромагнитной волны на намагниченном феррито -

металлическом резонаторе в виде быстросходящихся рядов Релея.

6. Результаты исследований азимутальных распределений ближних полей в задаче дифракции плоской электромагнитной волны на намагниченных ферритовом и феррито-металлическом резонаторах и обоснование новых свойств: асимметричного характера полей рассеяния относительно направления падения волны, расщепления собственных частот намагниченных резонаторов, изменения направления поворота поля рассеяния в зависимости от степени близости частоты к той или иной собственной частоте резонатора.

7. Дифракционная модель ферритового Н- плоскостного волноводного У- циркулятора, основанная на возбуждении в рабочей полосе частот только одного собственного колебания намагниченного ферритового резонатора с азимутальным вращением . в определенном направлении (по или против часовой стрелки).

8. Способ настройки Н- плоскостного ферритового У-циркулятора, заключающийся в предварительном подборе резонаторов перед серийной настройкой на основе выбора одного из собственных колебаний намагниченного ферритового резонатора в качестве рабочего колебания.

Научная новизна.

I. На основе метода квазиполного обращения сингулярного интегрального уравнения краевая задача о собственных колебаниях обобщенного секториально - цилиндрического полосково - щелевого резонатора с произвольным числом

токопроводящих . полосок в строгой электродинамической постановке впервые сведена к уравнениям Фредгольма второго рода, ядра которых определены через входные поверхностные адмитансы над и под частично металлизированной поверхностью.

2. Впервые получено приближенное аналитическое решение (дисперсионные уравнения в замкнутой форме и формулы для полей) краевой задачи о собственных колебаниях секториально -цилиндрического резонатора.

3. Впервые проведено исследование спектра собственных колебаний секториально - цилиндрических щелевых резонансных структур и установлены зависимости собственных частот от геометрических и физических параметров резонаторов.

4. Установлено новое свойство спектра собственных колебаний намагниченного ферритового цилиндрического резонатора, которое заключается в существовании интервала частот до 10 ГГц, в котором возбуждается только одно колебание с азимутальным вращением в одном направлении.

5. Впервые поставлена и реализована задача расчета оптимального распределения электрического поля на поверхности намагниченного ферритового резонатора в волноводном Н-плоскостном У- циркуляторе.

6. Впервые получено строгое решение задачи дифракции плоской электромагнитной волны на намагниченном феррито-металлическоы резонаторе и проведено исследование азимутальных распределений ближних полей рассеяния на намагниченных ферритовом и феррито-металлическом резонаторах.

7. Предложена новая дифракционная модель ферритового Н-плоскостного волноводного У- циркулятора, на основе которой разработан новый способ его настройки.

Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждается: адекватностью разработанных математических моделей изучаемым физическим процессам; использованием строгих методов расчета; соответствием теоретических результатов расчета эксперименту; переходом асимптотик приближенных аналитических решений в ранее известные выражения.

Практическая значимость диссертации заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы при проектировании устройств (фильтров, циркуляторов, вентилей, диплексеров, излучателей АР) в широком диапазоне частот - от

сантиметрового до миллиметрового. Предложены новые конструкции устройств (отличающихся наличием многофункциональных свойств, меньшими габаритами и весом) и эффективный метод настройки Н-плоскостного у- циркулятора, исключающий попытку настройки с неподходящим ферритом. Постановка задачи и алгоритм синтеза оптимального распределения поля на боковой поверхности ферритового цилиндрического резонатора в У-циркуляторе обладают большой универсальностью и могут быть использованы при оптимизации параметров ряда других устройств СВЧ и КВЧ. Приводимые решения краевых задач могут быть использованы для инженерных расчетов и конструирования различных новых устройств, содержащих секториально - цилиндрические и цилиндрические резонаторы с частично металлизированной боковой поверхностью и феррито - диэлектрическим заполнением. На способ настройки Н- плоскостного У- циркулятора получено положительное решение на выдачу патента РФ.

Апробация работы. Результаты работы вошли в НИР "Разработка электродинамических методов анализа полосково-щелевых структур СВЧ с учетом анизотропии и нелинейности параметров среды и создание новых принципов обработки и передачи информации в системах связи СВЧ и КВЧ диапазонов" (тема 35/93, шифр- "Аспект-ПИИРС", 1994-1996 гг.). Алгоритмы расчетов резонаторов, результаты анализа и способ настройки были использованы при разработке ряда устройств в НИИ "Экран" (г.Самара), а также внедрены в учебный процесс в ПИИРС (г.Самара). Основные результаты диссертационной работы докладывались на V Международной научно - технической конференции "Математическое моделирование и САПР систем сверхбыстрой обработки информации на объемных интегральных схемах (ОИС) СВЧ и КВЧ" (1995г., Сергиев Посад), ы Научной сессии, посвященной Дню радио (1996г., г.Москва), VIII Международной школе-семинаре "Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ" (1996г., Охотино), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ПИИРС (1985-1997 гг., г.Самара).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 3 статьи и 9 тезисов докладов на различных научно - технических конференциях, сессиях и семинарах, I авторское свидетельство, I положительное решение на выдачу

патента РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит предисловия, введения, четырех глав, заключения, спи литературы. Она содержит 117 страниц текста и 57 стра рисунков, список использованных источников из III наименова; и акты внедрения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дан краткий обзор современного состоя] вопроса, обоснована актуальность темы, определена ц исследования, кратко изложено содержание работы, перечисл! положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации на примере секториально цилиндрических полосково - щелевых резонаторов (рис Л, приведена постановка задачи и описана процедура сведе; краевой задачи для собственных колебаний к вектор! интегральным уравнениям Фредгольма второго рода на оснс метода квазиполного обращения сингулярного оператора.

В случае бесконечно тонких и идеально проводящих полос краевая задача для собственных волн данной структуры внач; сводится к векторному интегральному уравнению первого рс относительно тангенциального электрического поля в облас щели с ядром, выражение для которого определено через тензс

входных поверхностных адмитансов Y^, Y^, областей над и г токопроводящими полосками (я- число вариаций вдоль оси z, номер Фурье-гармоники при разложении поля по координате /Л.2/. Необходимо отметить, что бесконечные ряды в тензорк ядре этого уравнения содержат в неявной форме логарифмичесн особенности и сингулярности типа Коми, поэтому они плс сходятся. Сходимость рядов была улучшена путем вычитания них соответствующих асимптотических рядов.

В этой главе описан алгоритм вычисления тензоров входа

поверхностных адмитансов Y^,, у^, областей цилиндрическо секториальной формы. Получены выражения для элементов тензор

y*„LJ, TmlJ для некоторых областей, показанных на рис.2.

В качестве примера рассмотрены секториально цилиндрические резонаторы с одной щелью, для котор отсутствует вариация поля вдоль продольной оси резонатора, а плоскостях ф—□, <р0 и на цилиндрической поверхности р=

ис.1. Геометрия обобщенного секториально - цилиндрического олосково - щелевого резонатора с произвольным числом окопроводящих полосок (щелей) и намагниченными ферритовыыи лоями

цилиндрических резонаторов

существуют электрические стенки: Ег=Е^,-0 (см. рис.1 >. В этом случае элементы тензора поверхностного адмитанса Ус^Уо»*^0 и векторное интегральное уравнение распадаетсй на дез независимых скалярных, которые с помощью преобразований Швингера могут быть сведены к сингулярным интегральным уравнениям: 1 Рг(«) 1 00

У -сЫ-2в 5Рх(-и) £бпи.,(с+ви)Тп(с+ву)йп=0 (I)

для ТМ- колебаний и 1

-1

'ГУоо2г 00 1

= 5 —--1п2з+2 V Л Т (с+ви)Тп(с+ви) РИЫ<1и, (2)

I- Х3 п=1 Л *

для ТЕ- колебаний, относительно неизвестных функций

где еог, е^ - составляющие электрического поля в щели резонатора; и, а - переменные Швингера; в, с - постоянные, характеризующие размер и местоположение щели соответственно; ип(х), Т„(х) - полиномы Чебышева.

Для регуляризации СИУ (I), (2) использовались формулы обращения интеграла типа Кош и интеграла с логарифмической особенностью для решений, не ограниченных на краях щели. В результате были получены интегральные уравнения Фредгольма второго рода, ядра которых не содержат особенностей. Используя хорошо разработанную теорию уравнений Фредгольма второго рода, предложенный подход позволил получить дисперсионные уравнения:

[^Ртг-'Ийг-Н^йг1-']-

- для ТЕ- колебаний и

[МжЧ] КРтг^йс-']*

- для ТМ- колебаний, где {пГ1УЫ1}, 1э=Нт {тУЬгг}.

т"МО «-+00

Дисперсионные уравнения (3), (4) справедливы как для резонаторов с изотропным, так и анизотропным (гиротропным) заполнением; при этом необходимо использовать соответствующие

О О

выражения для элементов тензоров У^, У^,.

В главе приведены результаты исследования спектра собственных колебаний секториально-цилиндрических щелевых

Ш

е)

Рис.3. Возможные варианты конструкция устройств СВЧ на основе цилиндрических и сехториально - цилиндрических полосково - щелевых модулей

Рис.4. К механизму развертывания АР на основе полосково -щелевых секгориально - цилиндрических излучателей: (а)- свернутая, (5>- развернутая АР

резонаторов с различным феррито - диэлектрическим заполнением, позволившие выявить зависимости собственных частот от геометрических размеров и физических параметров заполняющих их сред. Здесь же приведены некоторые возможные применения секториально - цилиндрических полосково - щелевых резонаторов: включение их в различные повороты; возможность создания неплоскостных интегральных микросхем (рис.3); использование их в качестве излучателей для цилиндрических антенных решеток (АР) (где из-за пространственного разворота элементов имеет место слабая паразитная связь модулей друг с другом); расширение возможности в механизме развертывания АР (рис.4).

Во второй главе диссертации приводятся результаты исследования спектра и распределения полей собственных колебаний ферритового цилиндрического резонатора, подмагниченного вдоль своей оси. Уравнения для определения собственных частот резонатора в приближении "магнитной стенки" на боковой поверхности ферритового цилиндра (1^=^=0 при р=н,) имеют вид (в предположении отсутствия вариации поля вдоль продольной оси резонатора):

(+]=0 для ТМ-колебаний и (5)

1; - диэлектрическая проницаемость феррита; р, ра - соответственно диагональная и недиагональная компоненты тензора магнитной проницаемости феррита; £0=«/с -волновое число; азимутальное волновое число у=0,±1,±2....

Исследования спектра собственных колебаний намагниченного ферритового цилиндрического резонатора показали, что характеристики ТЕ- колебаний совпадают с характеристиками собственных колебаний диэлектрического резонатора. Для ТМ-колебаний с у=1 или у=-1, свойства которых зависят от внешнего подмагничивающего поля, собственные частоты намагниченного ферритового цилиндрического резонатора при определенных условиях могут значительно отличаться. Поля ТМ- колебаний с у=1 вращаются по азимуту против часовой стрелки, а с - по часовой стрелке.

В п.2.2 диссертации поставлена и решена задача синтеза

для ТЕ-колебаний, (6)

функция Бесселя первого рода,

оптимального распределения электрического поля на боковой поверхности ффритового резонатора Н-плоскостного волноводного У-циркулятора. Для этой цели были введены: коэффициент связи К области, ограниченной цилиндрической поверхностью p=R2, внутри которой расположен резонатор, с одним из выходных плеч, и коэффициент в, характеризующий степень преобразования мощности электромагнитного поля на поверхности ферритоваго цилиндра p=R, в мощность излучения. Одновременно учесть экстремальные требования к к и в можно, например, оптимизируя их произведение:

K-B = [5а|Е,(Н2,ф)|2(1<р]/[ SlE^CR,,<р) l2ibqp]» (7)

¥>, -5t

(где ф2-ф, - угол, в направлении которого должна распространяться энергия электромагнитного поля), что равносильно минимизации специально построенного с помощью множителя Лагранжа а функционала:

Р2 5t

M{EZ(R,,ф)}=J lE^Rj.q))!^-« ЛЕг№,,ф)|г&р. (8)

*>, -ЯС

Условием стационарности функционала (8) является уравнение Эйлера: л

5Ег(Н1,ф)С(йг,ф,ф)йф-аЕг(Н1,ф)=0, (9>

-3t

где 0(Б2,ф,ф)=^ К(н2,ф,фЖ(й2,ф,ф)(1ф; полное выражение для "i

функции К(К,ф,ф') приведено в диссертации. Таким образом, исходным соотношением для расчета оптимального амплитудного распределения поля ez(r,^) на поверхности цилиндрического ферритового резонатора является уравнение (9). В диссертации приведены оптимальные распределения полей на боковой поверхности цилиндрического резонатора.

В третьей главе диссертации решены задачи дифракции электромагнитной волны на ферритовом и на феррита -металлическом цилиндрических резонаторах в предположении отсутствия вариаций поля вдоль их осей. Решения внешних задач электродинамики представлены в виде быстросходящихся рядов Релея (первый метод) и резонансного представления (второй метод), на основе которых проведено моделирование полей рассеяния. В главе приводятся результаты исследования азимутального распределения полей в задачах дифракции для

случая падения плоской волны Е- поляризации. На рис.5 приведены типичные азимутальные распределения на поверхности ,5 мм модуля полного поля Ег в задачах дифракции на податгниченном феррито - металлическом цилиндрическом (а) и на подмагниченном ферритовом цилиндрическом (б) резонаторах при падении плоской волны Е-поляризации против оси у. Расчеты приведены на частоте Г=50 ГГц для ферритового резонатора (Но=500 Э; М0=382 кА/М; £$=11,1; ц(|= 1) радиуса Е,=0,76 мм; радиус металлического стержня (случай на рис.5(а)) ио=0,2 мм.

Исследования азимутальных распределений ближних полей в задачах дифракции при падении плоской электромагнитной волны на намагниченных ферритовом и феррито - металлическом резонаторах позволили определить их свойства: изменение направления поворота поля рассеяния в зависимости от направления подмагничиващего поля и от степени близости частоты волны к той или иной собственной частоте резонатора, расщепление собственных частот намагниченных резонаторов, асимметричный характер полей рассеяния относительно направления падения волны.

На основе проведенных исследований внутренней и внешней задач электродинамики, связанных с ферритовым цилиндрическим резонатором, предложено новое объяснение принципа работы невзаимных волноводных устройств СВЧ и КВЧ с намагниченными цилиндрическими ферритовыми резонаторами. Построена дифракционная модель ферритового Н- плоскостного волноводного У- циркулятора, основанная на возбуждении в рабочей полосе частот только одного собственного колебания намагниченного ферритового цилиндрического резонатора с азимутальным вращением в определенном направлении (по или против часовой стрелки).

В четвертой главе диссертации приводятся экспериментальные исследования характеристик СВЧ и КВЧ устройств на основе Н-плоскостных волноводных У-сочленениЙ с ферритовыми цилиндрическими резонаторами: диплексер, Н- плоскостные у-циркуляторы, вентили. Здесь проведено сравнение с расчетным спектром собственных колебаний, подтвердившее предложенное в главе 2 новое объяснение принципа работы ферритовых приборов, что дает возможность пересмотреть некоторые общепринятые положения теории невзаимных волноводных устройств СВЧ и КВЧ с

Г4

Рис.5, Азимутальные распределения модуля полного поля Е. в задаче дифракции на подмагниченнои феррито-ыеталлмческом цилиндрическом резонаторе (а) и на подыагниченном ферритовом цилиндрической резонаторе (6)

б)

г)

Рис.6. Полосково - щелевые излучатели с цилиндрическим ферритовым резонатором

цилиндрическими ферритовыми резонаторами.

В этой главе предложен способ настройки Н- пяоскостно1 ферритового Y- циркулятора, заключающийся в предварительнс подборе резонаторов перед серийной настройкой на основе выбо; одного из собственных колебаний намагниченного ферритово! резонатора в качестве рабочего колебания. Приведены некотор! новые возможные применения намагниченных ферритов! цилиндрических резонаторов, обеспечивающие многофункционал] ность, например, излучатели АР (рис.6).

Основные результаты и выводы работы

1) На основе математического аппарата теории СИУ краев! задача о собственных колебаниях обобщенного секториально цилиндрического полосково-щелевого резонатора с произвольи числом токопроводящих полосок в строгой электродинамическ! постановке сведена к уравнениям Фредгольма второго рода. Яд; интегрального уравнения определено через поверхности] адмитансы областей над и под частично металлизирован» поверхностью, для нахоадения которых описана достаточ: простая процедура.

2) На электродинамическом уровне строгости получе: дисперсионные • уравнения для секториально-цилиндрическ щелевых резонаторов с одной щелью с однородным, слоист диэлектрическим и ферритовым заполнениями.

3) Проведено исследование спектра собственных колебан щелевого (с одной щелью) секториально-цилиндрическо резонатора с феррито-дизлектрическим заполнением, котор позволило выявить и исследовать ряд свойств собственн колебаний. В частности, показано, что увеличение размера ще ведет к увеличению собственных частот ТЕ- колебаний уменьшению частот для ТМ- колебаний.

4) Рассмотренные секториально-цилиндрические полосково щелевые резонаторы, совместно с их математическими моделями результатами их исследования, могут быть положены в осно построения новых различных функциональных устройств СВЧ-КВЧ- диапазонов. Возможность включения секториальи цилиндрических лолосково-щелевых структур в различь повороты, изломы, скрутки линий передачи позвол? разрабатывать на их основе принципиально но£ многофункциональные модули, а гиротропное (наприме

рритовое) заполнение внутренней области секториалышх зонаторов по'зволяет осуществлять электрическую перестройку I частоте. Результаты работы могут быть использованы при юектировании фильтров, электрически управляемых: и невзаимных фритовых устройств. На основе секториально - цилиндрических »лосково - щелевых структур возможно создание неплоскостных 1тегральных микросхем. Они могут стать базовыми элементами ш объемных (слоистых) интегральных схем СВЧ и КВЧ шиндрической геометрии и излучателей АР.

5) В рамках внутренней задачи электродинамики юведено исследование собственных колебаний намагниченного >рритового цилиндрического резонатора. Показано, что свойства (- колебаний с азимутальными числами или г=-1 сильно »висят от внешнего подмагничивающего поля. Для этих колебаний ж определенных условиях собственные частоты могут шчительно отличаться (в КВЧ диапазоне до 10 ГГц), и поэтому

некоторых диапазонах частот может возбуждаться только одно злебание с определенным направлением вращения. Другой :обенностью распределений полей ТМ-колебаний на боковой зверхности ферритового цилиндрического резонатора является их эмплексный характер, где составляющие поля колебаний имеют эк действительную, так и мнимую компоненты.

6) В рамках задачи автоматизированного проектирования Н-яоскостного волноводного у- циркулягора поставлена и эшена задача параметрического синтеза оптимального лплитудного распределения поля на боковой поверхности эрритового цилиндрического резонатора. Задача синтеза с змощыо специально построенного функционала была сведена к эшению уравнения Эйлера для определения оптимального аспределения поля на поверхности ферритового цилиндрического эзонатора.

7) В строгой электродинамической постановке решена задача «фракции плоской электромагнитной волны на намагниченном еррито-металлическом резонаторе. Поле рассеяния было записано

виде быстросходящихся рядов Релея.

8) Исследованы азимутальные распределения ближних полей в адачах дифракции при падении плоской электромагнитной волны - поляризации на намагниченных ферритовом и феррито -еталлическом резонаторах и выявлены..новые свойства: изменение

[

направления поворота поля рассеяния в зависимости направления подмагничивающего поля и от степени близос частоты волны к той или иной собственной частоте резонатор расщепление собственных частот резонаторов, асимметричн: характер полей рассеяния относительно направления паден волны.

9) Решения внутренней и внешней задач электродинамики д ферритового цилиндрического резонатора позволили дать hobi объяснение принципа работы невзаимных волноводных устройств намагниченными цилиндрическими ферритовыми резонаторами, частности, построена дифракционная модель ферритового ] плоскостного волноводного V- циркулятора, основанная ! возникновении в достаточно широком диапазоне частот толь; одного собственного колебания, вращающегося по или прот] часовой стрелки (v=-i или v=D. Проведенные экспериментальна исследования устройств СВЧ и КВЧ на основе волноводного I плоскостного Y- сочленения с ферритовым цилйндрическ! резонатором подтвердили правомерность предложен» теоретической модели.

10) Разработан новый способ настройки ферритового ] плоскостного волноводного Y- циркулятора, при котор< предварительный подбор резонаторов перед серийной настройк< циркуляторов основан на выборе одного из собственных колебаш подмагниченного ферритового цилиндрического резонатора качестве рабочего колебания. Ранее ориентиром для настрой! являлись собственные колебания ненамагниченного ферритово] резонатора.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1. Арефьев A.C..Неганов В.А.,Штанова E.H. Электродинамическая теория секториально- цилиндрических полосково- щелевых резонаторов.// Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, -Т.4, Выпуск KI3), Москва-1996. -С. 19-30.

2. Арефьев A.C., Неганов В.А., Штанова E.H. Исследование спектра собственных колебаний секториально-цилиндрических полосково-щелевых резонаторов.// Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, Выпуск 2(14), Москва-1996. Тез. докл.и сообщ. viil Международной школы-семинара. -С.144-145.

3. Неганов В.А., Арефьев A.C., Сидорова М.А., Штанова E.H. Исследование спектров собственных колебаний секториально -

цилиндрических резонаторов с частичной металлизацией у1'

боковой поверхности в СВЧ и КВЧ диапазонах. //Тез. докл; . ы Научная сессия, посвященная Дню радио. Москва: Рос. науч. -тех.общ. им. A.C. Попова. -1996. -С. 54-55.

4. Неганов В.А., Штанова E.H., Арефьев A.C. Секториально-цилиндрические полосково- щелевые резонаторы.// Тез. докл. Рос.науч.-тех.конф. Самара:Из-во ПИИРС, март 1996. -С.33-34.

5. Неганов В.А., Штанова E.H. Собственные колебания намагниченного цилиндрического ферритового резонатора в КВЧ диапазоне.// Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, Выпуск 2(10), Москва-1995. -С.61-71.

6. Неганов В.А., Штанова E.H., Яровой Г.П. Собственные колебания намагниченного цилиндрического ферритового резонатора (ФЦР).//Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, Выпуск 3(11), Москва-1995. Тез.докл. V Ыевдунар. науч.-тех. конф. в Ростове Великом. -С.39.

7. Неганов В.А., Штанова E.H. Анализ спектра собственных колебаний цилиндрического ферритового резонатора в КВЧ диапазоне.// Тез.докл. "Науч.-тех. конф. проф.-препод, и инж.- тех. состава". Самара, март 1995. -С.18-19.

8. Неганов В.А., Штанова E.H. Способ настройки ферритовых волноводных циркуляторов. / Положительное решение от 18 сентября 1996 о выдаче патента на изобретение по заявке JS95112739/09(022463) ОТ 25.07.95.

9. Штанова E.H. Экспериментальное исследование волноводных ферритовых устройств КВЧ диапазона. //Тез. докл."Науч.-тех. конф.проф.-препод, и инж.-тех. состава".-Самара,-1994. -С.28.

10. Неганов В.А., Штанова E.H. Оптимизация электродинамических параметров Н- плоскостного волноводного ферритового циркулятора.// Межвуз.сб.науч.стат. "Электродинамика слоисто-неоднородных структур СВЧ". Из-во"Сам.Унив.",-1995. -С.45-51.

11. Неганов В.А., Штанова E.H., Сидорова М.А. Методы решения задачи параметрического синтеза Н- плоскостного ферритового у-циркулятора// Тез.докл. "Росс. науч.-тех. конф." -Самара: ПИИРС. -март 1996, -С.47-48.

12. Неганов В.А., Сидорова М.А., Штанова E.H. Параметрический синтез Н- плоскостного ферритового у- циркулятора. // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, Выпуск 2(14),-Москва -1996. Тез. докл. VIII Мездунар. школы-семинара. -С.146.

ТУ

13. Полухин Ю.Н., Штанова E.H. Обобщенное описание резонансщ характеристик однозвенных устройств на гиромагнитных резонаторах./Сб.Гиромаг. электроника и электродинамика. ' докл. XVI Всес.семинара, Куйбышев, 26-31 мая 1990, -С.75-

14. Полухин Ю.Н., Беляков C.B., Штанова E.H. СВЧ- модулятор. Авторское свидетельство *I74II92 // Б.И., 1992, * 22 -е.]

ЛИТЕРАТУРА

Л.1. Гвоздев В.И., Нефедов Е.И. Объемные интегральные схемы С //-Ы.: Наука, -1985. -256 с.

Л.2. Неганов В.А. Электродинамическая теория полосково - щеле структур СВЧ. //-Самара: Изд. Сарат. ун-та. Самарский филиал, -1991. -240 с.

Л.З. Воскресенский Д.И., Кременецкий С.Д., Гринев А.Ю.,

Котов Ю.В. Автоматизированное проектирование антенн и устройств СВЧ. //-U.Z Радио и связь, -1988. -240 с.

Л.4. Веселов Г.И..Раевский С.Б. Слоистые металлодиэлектрическ волноводы.//-М.: Радио и связь, -1988. -248 с.

Л.5. Неганов В.А., Нефедов Е.И., Яровой Г.П. Полосково- щелев структуры сверх- и крайневысоких частот.// -М.: Наука. Физматлит, -1996. -304 с.

Л.6. Ваганов Р.Б., Каценеленбаум Б.З. Основы теории дифракции //-и.:Наука. Гл.редакция ф.-м.лит.-1982. -268 с.

Л.7. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн.// -М.: "Наука" -1973. -607 с.

Л.8. Гвоздев В.И., Кузаев Г.А. Новая технология обработки

сигналов для сверхбыстродействующих интегральных схем СВ' // Микроэлектроника. -1993. -Т.22. -*3. -С.37-50.

Корректор Вяткина С.<р.

Формат 60x84 1/16. Печатных листов 1,25 пл. Цена договорная. Заказ N 5-Тираж 100 экз. Ротапринт ПИИРС, ул. Л. Толстого, 23.