Статьи журнала - Физика волновых процессов и радиотехнические системы

Решение внутренней задачи для конечной регулярной двумерной решетки спиральных элементов, возбуждаемой плоской электромагнитной волной

Табаков Д.П., Аль-нозайли Б.М.А.

Статья научная

Обоснование. Работа направлена на развитие и исследование строгих методов решения внутренней задачи электродинамики для многоэлементных структур (метаструктур), состоящих из конечного числа элементов, а также на исследование протекающих в них физических процессов. Частным случаем подобных структур являются двумерные решетки с фиксированным межэлементным расстоянием, состоящие из одинаковых элементов, имеющих одну и ту же пространственную ориентацию (регулярные решетки).

Бесплатно

Решение внутренней и внешней задач электродинамики для симметричного вибратора с рефлектором из параллельных прямолинейных проводников

Табаков Д.П., Аль-нозайли Б.М.А.

Статья научная

Обоснование. Работа направлена на развитие и исследование строгих методов расчета многоэлементных излучающих и переизлучающих структур, состоящих преимущественно из однотипных элементов, а также на исследование протекающих в них физических процессов. Предлагается итерационный подход к решению внутренней задачи, позволяющий минимизировать затраты машинного времени и машинной памяти.

Бесплатно

Решение задач геокриологии на основе обобщенной теории Фурье для температурных волн в полупространстве

Афанасьев А.М., Бахрачева Ю.С.

Статья научная

Обоснование. В настоящее время в геокриологии для прогнозирования сезонных изменений состояния мерзлых пород и грунтов широко применяют полученные еще Фурье формулы, моделирующие колебания температуры в поверхностном слое земной коры, вызываемые годовыми колебаниями температуры ее поверхности. Существенный недостаток такого подхода к моделированию проявляется в том, что в действительности состояние среды характеризуется не только полем температуры, но и полем влагосодержания, которого теория Фурье не содержит. Цель. Требуется дать обобщение известной в математической физике задаче Фурье о колебаниях температурного поля в полупространстве, введя в рассмотрение наряду с температурным полем поле влагосодержания и проведя учет связанных с этим полем явлений испарения и конденсации. Методы. В рамках теории А.В. Лыкова разработана пространственно одномерная математическая модель процессов распространения тепла и влаги в однородном полупространстве, граница которого находится в состоянии тепло- и массообмена с воздушной средой. Методом комплексных амплитуд получены формулы для асимптотических по времени колебаний температуры и влагосодержания в материале, наполняющем полупространство, при условии что температура воздуха изменяется по гармоническому закону, а водяной пар как вблизи поверхности материала, так и за пределами пограничного слоя находится в состоянии, близком к насыщению. Результаты. Согласно полученным результатам, поле температуры представляется суперпозицией двух затухающих гармонических волн, у которых одна и та же частота, но разные коэффициенты затухания и фазовые скорости. Такую же структуру имеет и поле влагосодержания. Для материала с характеристиками глины и при конкретных значениях всех определяющих процесс величин для каждой из волн проведен расчет глубины проникновения и времени запаздывания колебаний на заданной глубине относительно колебаний температуры воздуха, дано сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. Заключение. Построенное решение и следующие из него выводы являются развитием известных в литературе исследований Фурье, посвященных колебаниям температурного поля в поверхностном слое земной коры и справедливых лишь в ситуации, когда материал не содержит влаги, а по гармоническому закону изменяется не температура воздуха, а температура поверхности материала. Результаты работы могут быть использованы в геокриологии в качестве теоретического инструмента при моделировании сезонных колебаний теплофизического состояния мерзлых пород и грунтов.

Бесплатно

Решение задач излучения и дифракции электромагнитных волн на основе интегральных представлений электромагнитного поля

Табаков Д.П., Морозов С.В.

Статья научная

Рассмотрены различные формы интегральных представлений электромагнитного поля. Показано, что использование развитых в аналитическом плане интегральных представлений электромагнитного поля вместо метода векторных потенциалов могжет существенно облегчить формулировку внутренней и внешней электродинамической задачи для конкретных структур. Приведены численные результаты решения задач излучения и дифракции электромагнитных волн. Показано, что учет особенностей геометрии и применение проекционных функций, близких к собственным функциям интегрального оператора внутренней электродинамической задачи для базовых элементов, позволяют строить эффективные алгоритмы электродинамического анализа метаструктур. Предложена математическая модель многозаходной киральной рамки. На примере трубчатого вибратора продемонстрирована возможность аппроксимации решения внутренней электродинамической задачи с помощью собственных функций. Рассмотрены перспективы дальнейшего развития метода интегральных представлений электромагнитного поля.

Бесплатно

Решение задач по исключению паразитных каналов связи и смешивания сигналов РТС на входе приемника НИП при испытаниях на СК РН типа "Союз"

Клюев Д.С., Кузьменко А.А., Мальцев А.С., Мишин Д.В., Филиппов С.Б.

Статья научная

В работе представлены методы решения задач по исключению паразитных каналов связи и смешивания сигналов радиотехнических систем на входе приемника наземных измерительных пунктов при испытаниях на СК РН типа «СОЮЗ» на космодромах ГКЦ и «Восточный». Приведены конструкции и электрические характеристики антенных насадок метрового и дециметрового диапазона частот, применяемых для подавления паразитных каналов связи. Представлена схема работы с активным ретранслятором с преобразованием частоты.

Бесплатно

Решение задач электродинамики на основе сингулярных интегральных представлений электромагнитного поля: теория антенн, дифракция электромагнитных волн, метаструктуры

Неганов В.А., Табаков Д.П.

Статья научная

Рассмотрены вопросы, касающиеся использования сингулярных интегральных представлений электромагнитного поля для построения самодостаточных математических моделей излучающих и переизлучающих структур. Изложены основы корректного электродинамического анализа антенн, киральных элементов и метаматериалов. Рассмотрен механизм учета межэлементного взаимодействия, реализующийся через обобщеную процедуру метода Гаусса - Зейделя. Представлены результаты численного решения внутренней и внешней задачи для некоторых моделей антенн, переизлучающих элементов и метаструктур.

Бесплатно

Решение краевой задачи для равновесного плавного n- n +-перехода с помощью интерполяционного метода

Арефьев А.С.

Статья научная

С помощью интерполяционного метода решения дифференциальных уравнений получены распределения напряженности электрического поля и концентраций свободных носителей заряда в равновесном плавном -переходе.

Бесплатно

Решение проблемы СВЧ-нагрева композиционных материалов

Морозов Г.А., Морозов О.Г., Анфиногентов В.И., Веденькин Д.А., Смирнов С.В., Ганиева С.Р.

Статья научная

В работе рассматривается задача СВЧ-нагрева полимеров, асфальто-парафиновых отложений при заполнении металлического, короткозамкнутого цилиндра. Решается задача формирования и оптимизации электромагнитных полей. Приводятся результаты моделирования возбуждения цилиндров с использованием минимаксных и интегральных критериев.

Бесплатно

Решение электромагнитной обратной задачи восстановления неоднородности в диэлектрическом теле двухшаговым методом по измерениям ближнего поля

Смирнов Ю.Г., Лапич А.О.

Статья научная

Обоснование. Обратные электромагнитные задачи восстановления неоднородности в диэлектрическом теле по измерениям поля в ближней зоне возникают, например, при ранней диагностике рака молочной железы методом СВЧ-томографии. Решение таких обратных задач является основой для разработки технологии обнаружения неоднородностей с помощью СВЧ-устройств. От точности решения обратной задачи зависит эффективность соответствующей технологии. Поэтому разработка новых, более точных, методов решения обратной задачи СВЧ-томографии весьма актуальна.

Бесплатно

СВЧ фотонные кристаллы - новый тип функциональных структур, применяемых в радиоэлектронике

Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Мерданов М.К., Пономарев Д.В., Евтеев С.Г.

Статья научная

Представлены результаты новых практических применений свойств СВЧ фотонных кристаллов в качестве функциональных структур радиоэлектроники, среди которых СВЧ-фильтры на основе системы резонансных диафрагм и малогабаритные широкополосные согласованные нагрузки в сантиметровом и миллиметровом диапазонах.

Бесплатно

СВЧ фотонные кристаллы с электрически управляемыми характеристиками

Усанов Д.А., Никитов С.А., Скрипаль А.В., Мерданов М.К., Евтеев С.Г., Фролов А.П.

Статья научная

Представлены результаты исследований волноводных и микрополосковых фотонных кристаллов с электрически управляемыми характеристиками. Предложены конструкции фотонных кристаллов с электрически управляемыми характеристиками на основе микрополосковых линий и волноводов с диэлектрическим заполнением, с резонансными диафрагмами и рамочными элементами, которые могут быть использованы как при создании СВЧ-выключателей и переключателей, модуляторов СВЧ-сигнала, так и высокочувствительных систем для измерения параметров материалов на сверхвысоких частотах.

Бесплатно

Самосинхронизация томсоновских автоколебательных систем в дискретном времени

Зайцев В.В., Зайцев О.В., Стулов И.В.

Статья научная

Описан эффект, возникающий в дискретном времени при взаимодействии автоколебаний с подмененными гармониками основной частоты. Показано, что он аналогичен эффекту захвата частоты (синхронизации) автоколебаний внешним гармоническим сигналом. Так как дискретный автогенератор формально является автономной системой, то эффект классифицирован как самозахват частоты или самосинхронизация. Самозахват проанализирован методом медленно меняющихся амплитуд. Указано на то, что через механизм самосинхронизации при определенных условиях осуществляется привязка частоты дискретных автоколебаний к частоте дискретизации.

Бесплатно

Самосогласованная краевая задача на присоединенном уравнении Гельмгольца

Раевский А.С., Раевский С.Б., Седаков А.Ю.

Статья научная

Рассматривается самосогласованная краевая задача о возбуждении, в которой функция источника, стоящая в правой части уравнения Гельмгольца, является решением однородной краевой задачи на этом уравнении. Показывается, что такой источник наряду с собственной волной (колебанием) создает присоединенную волну (колебание). Поскольку указанные волны (колебания) существуют только в присутствии источника обозначенного типа, предлагается классифицировать их как присоединенные к источнику.

Бесплатно

Свойства и технические приложения антенных решеток, сфокусированных по широкополосному сигналу

Веденькин Д.А., Седельников Ю.Е.

Статья научная

Обоснование. В настоящее время активно исследуются антенные решетки, сфокусированные в зоне ближнего излученного поля. Известны основные свойства и характеристики сфокусированных антенных систем, использующих узкополосные сигналы. Расширить технические возможности устройств, использующих сфокусированные электромагнитные поля, возможно за счет применения широкополосных сигналов. Настоящая статья посвящена описанию свойств и ряда технических приложений антенных решеток, сфокусированных в зоне ближнего излученного поля по широкополосному сигналу. Цель настоящей статьи заключается в описании основных свойств сфокусированных широкополосных электромагнитных полей и выработке на их основе вариантов практического применения.

Бесплатно

Свойства сложно-периодических неоднородных систем в радиочастотных и оптических направляющих структурах

Морозов О.Г., Насыбуллин А.Р.

Статья научная

Рассмотрены вопросы, связанные с анализом спектральных характеристик волоконных брэгговских решеток и радиочастотных периодических систем в коаксиальном кабеле, однородная периодическая структура которых содержит фазовый дискретный сдвиг. Данные волоконные решетки предназначены для сенсорных систем измерения температуры, линейного и изгибного натяжения и позволяют на 1-2 порядка повысить их разрешающую способность. Показан эффект увеличения чувствительности определения электрофизических параметров сред с помощью брэгговских структур с фазовым сдвигом в коаксиальном кабеле.

Бесплатно

Свойства спутной оболочки, образующейся в мезосфере вокруг ЛА при гиперзвуковом движении

Тамбовцев В.И., Шевяков И.А., Баринов А.Е.

Статья научная

Одно из направлений в физике ионизованного газа связано с изучением возмущений среды вокруг сверхзвукового ЛА в мезосфере Земли, что необходимо при рассмотрении вопроса организации надежного радиоканала связи. В работе при исследовании механизма радиопрозрачности возмущенной среды в качестве модели рассматриваются столкновительный ионизованный газ и его плазменное состояние.

Бесплатно

Связанные замедляющие системы

Пчельников Ю.Н., Мирошниченко А.Ю., Пчельников А.Г.

Статья научная

Рассмотрена обобщенная модель связанных замедляющих систем (СЗС) в виде параллельно или коаксиально расположенных импедансных проводников. Найдены эквивалентные параметры, подстановка которых в «укороченное» уравнение длинной линии позволила получить дисперсионное уравнение и выражение для замедления противофазной волны. Получены соотношения, подтверждающие, что независимо от конкретной конфигурации импедансных проводников, замедление противофазной волны в СЗС может во много раз превышать замедление в одном импедансном проводнике при сохранении достаточно большого волнового сопротивления и малых потерь в проводниках. Показано, что концентрация энергии электрического поля между импедансными проводниками, а энергии магнитного поля – снаружи проводников позволяет значительно увеличить эффективность ВЧ-нагрева и измерений, открывая возможность разработки новых технологий и устройств для применения в промышленности и медицине.

Бесплатно

Сдвиговые волны в круговой щелевой структуре пьезоэлектриков с вращающимся цилиндром

Марышев С.Н., Шевяхов Н.С.

Статья научная

Рассмотрено циркуляционное распространение аксиально-сдвиговых волн в круговой щелевой структуре пьезоэлектриков класса 6mm (4mm, m) с вращающимся пьезоэлектрическим цилиндром. В общем случае кривизна границ щели способствует излучению в окружающую среду и приводит к затуханию волн. Показано, что с превышением фазовой скорости циркуляционной щелевой волны линейной скорости вращения поверхностных точек цилиндра из-за компенсации потерь на излучение энергией, передаваемой электрическими полями через щель от цилиндра к окружающей пьезоэлектрической среде, возможно стационарное распространение щелевых волн.

Бесплатно

Сжатие света в двухатомной модели Джейнса - Каммингса с зависящим от интенсивности атом-полевым взаимодействием

Башкиров Е.К.

Статья научная

Исследованы особенности сжатия света в системе двух двухуровневых атомов, взаимодействующих с модой когерентного электромагнитного поля в идеальном резонаторе, с учетом зависимости параметра атом-полевого взаимодействия от интенсивности поля. В результате численного моделирования параметров сжатия показано, что для рассматриваемой модели максимальная степень сжатия поля значительно превосходит соответствующую величину для однофотонного случая.

Бесплатно

Сжатие света в трехатомной модели Джейнса - Каммингса в идеальном резонаторе

Башкиров Е.К.

Статья научная

Исследована динамика резонансной однофотонной трехатомной модели Джейнса - Каммингса для когерентного поля резонатора. Показана возможность сжатия поля резонатора для малых средних чисел фотонов в резонаторе. Установлено, что в случае трехатомной модели для больших интенсивностей резонаторной моды сжатие отсутствует, в отличие от одноатомной модели.

Бесплатно