автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Диэлектрические волноводно-пучковые преобразователи на многосвязных волноводах: явления и принципы построения

0034БЭ320

На правах рукописи

ВЛАДИМИРОВ Сергей Валерьевич

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВОЛНОВОДНО-ПУЧКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА МНОГОСВЯЗНЫХ ВОЛНОВОДАХ: ЯВЛЕНИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ

Специальность 05.12.04 -Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 4 2000

Москва-2009

003469320

Работа выполнена на кафедре Основ радиотехники Московского энергетического института (Технического университета)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

ВЗЯТЫШЕВ Виктор Феодосьевич

Официальные оппоненты: доктор физ.-мат. наук, профессор

ШЕВЧЕНКО Виктор Васильевич

кандидат технических наук, доцент

ППГПП г-----к____________

I лоио оирнс Алексеевич

Ведущая организация: Федеральный научно-производственный центр «НИИИС им Ю.Е. Седакова» (г. Н. Новгород)

Защита состоится 28 мая 2009 г. в 15 час. 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.157.05 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., дом 17, аудитория А - 402

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., дом 14, Ученый совет МЭИ (ТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (Технического университета)

Автореферат разослан апреля 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.05 кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Проблема, ее развитие и цели работы

Актуальность темы. Современные радиосистемы все шире используют волны диапазона крайне высоких частот (КВЧ). Его достоинства известны: широкая полоса частот, высокое пространственное разрешение, возможность реализации высокой направленности антенн, габариты КВЧ узлов, и др. Но пока далеко не все возможности КВЧ диапазона раскрыты. Одна из причин - недостаточное развитие адекватной этому диапазону элементной базы.

Одно из актуальных применений КВЧ физики и техники связано с диагностикой газодинамических процессов. Настоящая работа ориентирована именно на эту и родственные ей области приложений. Анализ положения дел и тенденций развития этой области на середину 2007 года хорошо описан Ю.И. Ореховым в его докторской диссертации (Орехов Ю.И. Открытые волно-ьидные и резонансные устройства бесконтактной диагностики быстропроте-кающих процессов в многокомпонентных средах // Автореф. дисс. д-ра техн. наук. -М.: МЭИ, 2007).

Краткая история проблемы. Первую работу по радиоинтерферометрам для диагностики газодинамических процессов Б. Кон (В. Cohn) опубликовал в 1953 г. Однако до начала XXI века точность радиоинтерферометрических методов при измерении скоростей процессов оставалась на уровне (1-5) Ю"2.

Основная причина - в том, что подход к проблеме был дифференцированным, узко дисциплинарным. А комплексная проблема создания радиоинтерферометрических систем требует корректного учета всей совокупности разнородных процессов: формирования зондирующих волновых образований; дифракционного взаимодействия их с объектом диагностики, оптимизации подсистем синтеза и обработки сигналов, а также поиска принципиально новых схемных и конструкторских решений, особенно в области волновых устройств.

Применение такого интегрированного «научного и проектного» подхода дали Ю.И. Орехову и его коллегам по кооперации (В.А. Канаков, В.Е. Костюков, A.JI. Михайлов, А.Б. Тихонов, Ю.Г. Белов, A.B. Родионов, В.Н. Хворостин и др.) возможность на 1-2 порядка улучшить точность метода. Но развитие проблемы поставило новые задачи.

Перспективы развития проблемы. Системные задачи, являющиеся внешними для настоящей работы, формулируются следующим образом:

1. Получение распределений полей зондирующих волновых образований, близких к распределению одного или нескольких гауссовых пучков, в том числе с различными размерами в поперечных направлениях.

2. Поиск обликов, разработка конструкций и создание методов оптимизации параметров различных типов волноводно-пучковых преобразователей (ВПП), служащих для выполнения набора функций п.1.

3. Поиск принципов построения и проектирования набора ВПП, дающих возможность многоканального, обликового анализа объектов диагностики.

4. Совмещение функций формирования и обработки волновых образований.

Цель и задачи диссертационной работы. Цель работы - повышение эффективности и качества ВПП за счет применения предложенной в работе новой элементной базы - многосвязных диэлектрических волноводов (МСДВ). На рис.1 показаны примеры поперечных сечений МСДВ из элементов планарного (рис. 1,я), круглого (рис. 1,6) и прямоугольного (рис. 1 ,в) сечения.

Для достижения этой цели необходимо решить ряд задач:

1) исследовать электродинамические явления и процессы, происходящие в МСДВ и в устройствах на их базе;

2) изучить закономерности этих явлений и свойств таких устройств

(я т'пк\т пирпртть — ппттпппттип-плллггчп^гу ---— - —------'V

преобразователей);

3) создать базу знаний и принципов построения и проектирования конструкций волноводно-пучковых преобразователей на базе МСДВ.

Объекты, состояние знаний о них и принятые модели

Объекты исследования. ВПП на МСДВ являются волновыми диэлектрическими устройствами. Их функция - взаимные линейные преобразования между направляемыми волноводными волнами и направленными волновыми образованиями. Они представляют собой (рис. 1) сочетания диэлектрических элементов вытянутой формы: стержней (рис. 1,6 и в), пластины (рис.1,я)). Характер происходящих в них явлений существенно зависит от взаимной ориентации осей элементов и оси устройства в целом. Поэтому необходимо различать две принципиально различные ситуации:

> когда элементы ориентированы преимущественно вдоль оси устройства;

> когда элементы ориентированы преимущественно поперек оси устройства.

Продольные элементы волновых диэлектрических устройств могут работать как:

• отрезки диэлектрических волноводов (ДВ); они, кроме не-регулярностей на концах, могут содержать дополнительные функциональные нерегулярности;

• отрезок волноводного пучка, также с нерегулярностями;

• отрезок МСДВ, и тоже, как правило, - с нерегулярностями. Все элементы могут работать в различных режимах:

> регулярные отрезки ДВ - в одномодовом или в многомодовом режимах;

> нерегулярные участки - в режиме преобразования как в направляемые моды, так и в волны излучения.

Число мод в изучаемых до сих пор пучках ДВ, как правило, строго равно числу элементов в них. В МСДВ, как будет показано в работе, оно может быть как меньше, так и больше числа элементов.

Поперечные диэлектрические элементы в открытых устройствах работают как дифракционные элементы узлов.

Рис.1. Поперечные сечения четы-рехсвязных МСДВ: а - из планар-ных; б - из круглых элементов; в -из прямоугольных элементов

Состояние исследования диэлектрических устройств. Изучением диэлектрических устройств (главным образом, в виде ДВ, диэлектрических антенн, устройств на связанных ДВ и пучков ДВ) занимались сотни исследователей. Только в СССР и только в рамках Программы «СВЧ» ими занимались в трех десятках научных и промышленных лабораторий. Перечислить всех авторов в ограниченном объеме автореферата невозможно. Но несколько фамилий предшественников (во всяком случае, из России), работы которых наиболее близки к нашей, назовем: Б.З. Каценеленбаум и В.В. Шевченко, Е.И. Нефедов (фундаментальная теория и дифракция волн в ДВ); Г.Д. Рожков, Б.А. Рябов (прямоугольные ДВ КВЧ диапазона); Б.И. Рябов, Г.И. Веселов и В.М. Крехтунов (распределенная связь ДВ и устройства на них); Е.А. Ермолаев и A.C. Беланов (волны в пучках ДВ), Д.И. Мировицкий, H.H. Евтихиев, И.Ф. Будагян и В.Ф. Дубровин (соединения на ДВ), С.Е. Банков, Ю.И. Орехов, А.Б. Тихонов, Б.А. Мурмужев (ДВ и устройства на них в интегральном исполнении); Э.М. Гутцайт, С.Б. Раевский, Б.Ю. Капилевич, В.В. Крутских (металлодиэлек-трические волноводы и устройства на них).

Физические модели волновых диэлектрических устройств являются развитием моделей, применяемых для описания сверхвысокочастотных узлов на закрытых линиях передачи, и содержат:

♦ одно или несколько волноводных плеч;

♦ «апертурные» плечи, через которые передвигаются волновые пучки или волновые образования.

Количественное описание волновых диэлектрических устройств - обобщенные матрицы рассеяния, а также совокупности параметров и характеристик.

1) Набор «волноводных» параметров - элементов матрицы рассеяния Sik = bi / ak, где b, - амплитуда волны, выходящей из ¡'-го плеча устройства, ак - амплитуда волны, входящей в к-ое плечо устройства.

2) Набор полевых характеристик - амплитудно-фазовых распределений полей на апертурах, возбуждаемых волнами в различных волноводных плечах.

3) Набор «волновых» параметров, описывающих амплитуды и фазы bik пучков, выходящих из апертурных плеч.

Научная новизна и полезность

Элементами научной новизны являются новые результаты и положения.

1. Предложено рассматривать волновую подсистему диагностики, выполняемую из диэлектрика, как совокупность различных направленных функциональных узлов на МСДВ.

2. Для ключевой части волновой подсистемы - ВПП - построена модель эффективности и качества. Модель позволяет:

• рассчитывать эффективность возбуждения зондирующего волнового пучка с заданной шириной различными полями на апертуре;

• давать рекомендации по свойствам полного поля на апертуре, которые обеспечивают максимум эффективности;

• по характеру «дополнительных» дифракционных полей перед апертурой ВПП оценивать их влияние на точность системы.

3. Построена физическая теория МСДВ, включающая:

• описание и качественный анализ свойств мод МСДВ (критических условий, распределений поля и постоянных распространения);

• анализ модовых режимов и условий их существования;

• анализ влияния соотношения между модовым порядком (числом мод в МСДВ), и порядком связности (числом элементов) на свойства МСДВ и узлов на его базе.

4. Обнаружено явление согласованной пространственной самофильтрации высших мод на нерегулярных участках МСДВ.

5. Разработан ряд патентно-чистых конструкций ВПП.

Практическая значимость результатов работы - в том, что создана база знаний и данных для развития нового класса устройств КВЧ диагностики и других дифракционных систем, работающих в ближней зоне.

1. Показано, что многозлемснткые диэлектрические устройства обладают большей эффективностью и лучшими качествами формируемого поля, чем одноэлементные.

2. Сформулированы принципы действия и принципы построения ВПП на МСДВ, а также рекомендации по их проектированию. Их последовательное применение позволило найти новые патентно-чистые облики ВПП. На два из них оформляются авторские заявки на изобретения.

3. Разработаны методики и комплект волновых зондов, позволяющие измерять амплитудные и фазовые характеристики распределений полей волновых образований, волн в стержневых элементах МСДВ и волновых пучков в пла-нарных элементах МСДВ, а также повысить точность измерений за счет коррекции систематических погрешностей.

4. Разработан и реализован макет аппаратно-программного комплекса, сопряженного с компьютером. Разработаны экспериментальные макеты многоэлементных устройств. Проведены полевые, волноводные и пучковые измерения характеристик устройств и параметров процессов в них.

Положения, выносимые на защиту

1. Многосвязные диэлектрические волноводы (МСДВ) как обобщенная элементная база открытых диэлектрических КВЧ устройств.

2. Созданные на базе МСДВ волновые устройства (в частности, ВПП), обладающие большей эффективностью и лучшими качествами формируемых полей, чем одноэлементные.

3. Физическая теория регулярных и нерегулярных МСДВ.

4. Принципы построения ВПП на МСДВ, основанные на физической теории и результатах эксперимента, рекомендации по проектированию ВПП.

5. Методики экспериментального исследования полей и волн в МСДВ и ВПП, макет сопряженного с компьютером аппаратно-программного комплекса и комплект волновых зондов.

6. Экспериментальное подтверждение возможности достижения в МСДВ режима с малым затуханием.

7. Две патентно-чистые конструкции ВПП на основе МСДВ.

Дополнительные оценки работы

Достоверность полученных результатов обоснована следующим:

• в работе корректно использованы физические представления, электродинамические и экспериментальные методы исследования;

• основные положения работы согласованы с полувековым опытом кафедры Основ радиотехники Института Радиотехники и электроники Технического университета МЭИ (ОРТ ИРЭ МЭИ) в области физики и техники ДВ;

• результаты работы обсуждались и проверялись на координационных совещаниях по радиоинтерферометрии представителей организаций, входящих в кооперацию «Научно-исследовательский институт измерительных систем -Институт Физики взрыва - Нижегородский государственный университет -Институт Радиотехники и электроники Технического университета МЭИ».

Достоверность результатов подтверждается также оценками акта внедрения.

Личный вклад. Все научные положения в области ВПП на МСДВ предложены, а выводы и рекомендации сформулированы соискателем (совместно с руководителем). В коллективных публикациях соискателю принадлежит основная роль в формулировке положений, связанных с изучением и применением МСДВ и построением ВПП на их основе. Конкретное личное участие автора в публикациях указано также в Заключении кафедры ОРТ ИРЭ МЭИ.

Апробация результатов работы проводилась на следующих научных форумах и дискуссионных площадках:

> на 2-ой международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы радиофизики АПР-2008» (Томск, 2008 г.);

> на 9 и 11-ых Харитоновских научных чтениях "Экстремальные состояния вещества" (Саров 2007, 2009 г.г.);

У на международной НТК к столетию В.А. Котельникова (Москва, 2008 г.);

> на 13, 14, 15-ой аспирантских НТК «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, МЭИ, 2007-09 гг.);

> на семинарах кафедры ОРТ МЭИ (2007-9 гг.).

Публикации по теме диссертационной работы (общим числом 12) в достаточно полной мере отражают основные результаты работы. Публикации содержат 3 статьи (из них 2 работы - в журнале, входящем в перечень ВАК) и 9 тезисов докладов. Автор участвовал также в написании семи научных отчетов, включая отчет по гранту РФФИ за 2008 год.

Работа выполнялась при поддержке РФФИ (грант № 08-08-00992-а).

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 129 наименований, приложений и актов внедрения. Объем диссертации -193 стр., включая 69 рисунков и 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении, кроме характеристики работы, описаны проблема, ключевые идеи и проектный замысел диссертации. Главная задача - повышение качества волновых подсистем и волноводно-пучковых преобразователей (рис. 2). Перспектива развития волновых подсистем диагностики - анализ пространственно-временной картины полей, созданной динамикой объекта диагностики.

Функции существующих волновых подсистем диагностики: преобразование зондирующего сигнала во входном одномодовом плече ВПП в зондирующее волновое образование;

преобразование информационного волнового образования в информационный сигнал в волноводе подсистемы обработки (детальнее - рис.11).

В процессе уточнения задачи выяснено, что:

> волновые подсистемы целесообразно выполнять из диэлектрика;

> элементной базой существующих подсистем являются отрезки ДВ.

> новые задачи (в частности, многоканальные) требуют поиска новой элементной базы.

Ключевая инновация работы - новый вид элементной базы волновых подсистем диагностики - отрезки МСДВ. Вот основания для построения ВПП и других волновых устройств именно на базе МСДВ.

♦ Ю.И. Орехов показал, что идеальное зондирующее волновое образование -волновой пучок диаметром от 3 до 20 X. Возбуждение такого пучка можно эффективно осуществить именно торцом МСДВ.

♦ ВПП - переход от одномодового ДВ к МСДВ целесообразно реализовать путем соединения ступеней МСДВ с различных числом элементов.

♦ Все элементы волновой подсистемы в целом (включая многоканальные ВПП), можно рассматривать как отрезки сложного составного МСДВ.

Глава 1. Анализ состояния вопроса и постановка исследовательской задачи

В первой главе работы проведен анализ состояния проблемы, поставлена задача исследования и выбрана стратегия поиска решений.

Важнейшей волновой функцией в радиоинтерферометрах является преобразование волноводной моды в волновое образование. В существующих интерферометрах эту функцию выполняют устройства, называемые зондирующими. Однако в перспективных приборах (включая многоканальные) предполагается применять ВО в виде волновых пучков. Для их формирования нужны особые устройства - ВПП. Их исследование избрано в качестве главной задачи работы.

Замыкающая поверхность (поля на ней равны нулю)

Волноводно-. пучковый преобразователь (ВПГП?

1ая / IШУ

1 Входное плечо ВПП

Рис. 2. Волноводно-пучковый преобразователь, его элементы и схема функционирования

Для обоснованного сопоставления и выбора конструкций и параметров ВПП построена обобщенная модель эффективности и качества. Первый шаг в построении модели - представление полного поля на апертуре ВПП ПВпп в виде суммы:

Пвпп(х, у, Zo) = Пвп(х,у, zo) + Яд(лг, у, Zo), ^

где Пвп - поле «желаемого» волнового пучка на апертуре ВПП, Пд - некое «дополнительное» поле («know how» метода); л:, у - поперечные координаты в плоскости апертуры, Zo - значение в плоскости апертуры координаты z.

Второй шаг - расчет коэффициента возбуждения (по мощности) «желаемого» волнового пучка. Это вычисление проводится с помощью «интеграла перекрытия» функции поперечного распределения поля в ДВ Ну и функции поперечного распределения поля пучка Нгп

(]я„, (х)Н y(x)dx\

-;-(2)

\н П1 (х)2 dx |нДх)2(/х

о о

Полученная обобщенная модель позволила обосновать выбор класса объектов и направлений их исследования. Показано, в частности, что ДВ как элементная база ВПП лучше, чем металлический волновод (MB) по совокупности минимум четырех показателей качества: эффективность, качество поля ВПП, уровень отражений в волноводе и обратного рассеяния в область диагностики.

С помощью модели (2) рассчитана (рис. 3) эффективность возбуждения га-уссового пучка торцами ДВ при различных их размерах в интересном для диагностики диапазоне эффективных размеров пучка d^ от 3 до 20 длин волн.

Рис. 3. Коэффициент преобразования по мощности Н] волны планарного ДВ в гауссов пучок как функция относительного размера ДВ d' (с = 2,25)

Из анализа этих результатов (в частности, зависимостей эффективности ВПП от размера ДВ - рис. 3) выявлена система противоречий задачи создания ВПП. Вот основные из них.

• Возбуждение пучков эффективно только при малых размерах ДВ (значительно меньше X) и при больших размерах ДВ (значительно больше X).

• В первом случае имеем режим малых замедлений. В нем возникает проблема возбуждения ДВ без применения металлических элементов.

• Во втором случае имеем многомодовый режим работы. При этом возникают проблемы с контролем типов волн.

• При средних же размерах ДВ (в его одномодовом режиме) эффективность возбуждения ВП недопустимо мала.

Сделано предположение, что применение МСДВ позволит разрешить эти противоречия. Выделены четыре направления исследования этой гипотезы.

К Лч _ ^ _ _______ ___»■» "» ттт>

> чий.5йи;|_Кие исследование свойств мод мьдв.

> Исследование дифракции в переходах от ДВ к МСДВ.

> Создание методики экспериментального изучения ВПП.

> Синтез принципов действия и построения ВПП.

Им посвящены соответственно 2,3,4 и 5-ая главы работы.

С целью расширения множества обликов исследуемых ВПП проведен также патентный поиск прототипов по классам ДВ, диэлектрических антенн, решеток и облучателей.

Глава 2. Многосвязные диэлектрические волноводы: методы анализа и свойства

Во второй главе работы анализируются свойства регулярных МСДВ и их отличия от свойств привычных односвязных волноводов.

МСДВ являются слабо изученным классом линий передачи. Л-связный ДВ - это, по определению, система ТУ раздельных (в регулярном случае - параллельных) элементов, помещенных в среду, проницаемость которой меньше, чем у любого из материалов элементов МСДВ.

Число параметров и признаков у МСДВ - больше, чем у уединенного ДВ. Отсюда следует трудность исследования и более емкая база данных об их результатах, Но это окупается широким диапазоном свойств МСДВ и их возможных приложений.

Электродинамический анализ МСДВ (рис. 1) даже в простейшей постановке собственных волн регулярного ДВ - сложен. Его реально выполнить только для планарной геометрии (рис. 1 ,а). Для случая круглых ДВ (рис. 1,6) известна работа Г.И. Веселова и В.М. Крехтунова, в которой для N=2 рассчитаны постоянные распространения двух мод. Задачу о МСДВ из прямоугольных элементов (рис. 1 ,е), насколько нам известно, никто не ставил.

В работе поставлена и решена задача построения физической теории однородных и регулярных МСДВ для произвольного порядка связности и для любой формы сечения элементов, для которых известны параметры волн и распределенной связи между двумя элементами, работающими как ДВ.

Теория носит синтетический характер и по необходимости является приближенной. Пример ее применения иллюстрируется графиками рис. 4, где представлены рассчитанные по ней замедления всех пяти мод пятисвязного МСДВ в зависимости от расстояния между элементами И для двух значений размеров элементов а.

Ге

ИЛ]

ад:

ш ; ■ ; : ! К ЗЁгР М5|| ¡N=5] [МЛ5| \ ; И

( 1

1 м!М | м МЙ

"Ш

Рис. 4. Замедления мод пятисвязного планарного МСДВ с разными значениями приведенного размера ап в зависимости от расстояния между элементами /г

Значения коэффициентов замедления и=у/к при /г—0 соответствуют

модам ,Wp уединенного ДВ с размером 5а. "Уровни 140^) (пунктирные линии на рисунках 4,а и б) соответствуют основной (и единственной) моде ДВ с приведенным размером ап= 0,25 на рис.а и 0,45 на рис.б.

При больших Уа замедления всех волн системы близки к асимптоте {/а(С уменьшением к/а кривые замедлений расходятся от асимптотической прямой вверх и вниз в соответствии с соотношениями

ир(\\'р) = ОД) + арсп; сп - с0п ехр(-КСПН), (3)

гдер - номер волны МСДВ; «р - безразмерный коэффициент; сп - линейный коэффициент связи, известный из теории связанных ДВ, хорошо изученный для всех форм сечения, показанных на рис. 1, и представимый экспоненциальной аппроксимацией через известные параметры Соп- и Л'сн-

Входящие в уравнение (3) коэффициенты ар являются корнями характеристических многочленов (4), известных из теории пучков ДВ.

Для частного случая рис. 4 (N=5) значения этих коэффициентов равны

а{ = 1.73, 1, аз = 0;я4 = -1; а$ = • 1.73. Ри(а)=.......(4)

Амплитудно-фазовое распределение поля р-ой моды МСДВ представляется в виде суммы

а 1 0 0

1 а 1 0

0 . . 1 а 1

0 . . 0 1 а

р{х,у,г) = (т)Е„ (х,у) ехр[-+

(5)

где Е„(х,у) - распределение поля моды \\\ «-го ДВ (в его координатах); а„ - безразмерный коэффициент по (3); АР(т) - амплитудные коэффициенты; N - число элементов в МСДВ. Поперечные волновые числа, описывающие Е„(х,у), разумеется, испытывают влияние взаимодействия элементов и должны рассчитываться через замедление соответствующей моды МСДВ по (3).

Коэффициенты Ар(т) описываются соотношениями

где р=1, 2,..., Ж

О точности теории. Результаты, полученные по созданной физической теории, при больших к имеют точность не хуже, чем заложенные в теорию данные о волнах уединенного ДВ и о коэффициенте связи. С уменьшением А их точность ухудшается, но наличие достоверных данных при к - 0 позволяет оценить и частично скорректировать эту погрешность.

Важным признаком МСДВ является его .кодовый режим (МР) - число собственных типов волн, которые могут распростра-

Для описания МР введены: «модовые карты» (рис. 5), частотно-модовые и дистантно-модовые характеристики. Линии на модовых картах - это границы разных МР: при их пересечении слева направо или снизу вверх мода с указанным на линии номером становится распространяющейся.

На рис. 6 показан пример дистантно-модовых характеристик - зависимостей МР от нормированного расстояния между элементами МСДВ - приведенного формата Фп=1 - ё ).

Рис. 5. Модовая карта 4-связного планарного МСДВ; а„ - приведенный размер элементарного ДВ

Рис. 6. Дистантно-модовые характеристики 4-связного планарного МСДВ

Из графиков рис. 6 следует, что при увеличении формата модовый порядок М может не изменяться совсем (кривая для а„ = 0,44), может возрастать на единицу (кривая для а„ = 0,31), на две единицы и больше - вплоть до (N-1).

По модовому порядку МСДВ разделяются в работе на: одномодовые, ма-ломодовые и полномодовые. Для всех названных видов характерен свой набор явлений, свойств и специфические области применения.

Установлено, что волновые образования в МСДВ, работающих в маломо-довом режиме, когда число мод независимо от числа элементов не превышает 3...5, при определенном соотношении амплитуд и фаз составляющих их мод весьма близки к волновым пучкам. Поэтому именно маломодовые МСДВ весьма удобны для построения ВПП.

Показано, что моды у МСДВ для формирования широких пучков (5, ... 10 и более длин волн), имеют малые замедления. Установлено, что маломодовый и особенно одномодовый режимы в МСДВ достижимы только при введении ограничения на максимальный размер МСДВ.

Детально изучены так называемые «полномодовые» МСДВ, в которых мо-довый порядок равен порядку связности. Свойства таких МСДВ совпадают со свойствами пучков ДВ.

Глава 3. Направленные узлы на МСДВ; описание и свойства

В третьей главе, на основании изучения явлений и свойств нерегулярных участков МСДВ, получена информация, нужная для проектирования многоэлементных узлов и устройств и для выбора параметров их элементной базы.

Рассмотрено множество принципов действия ВПП на МСДВ. Обнаружено противоречие между эффективностью преобразования и продольными габаритами. Показано, что в работе ВПП важную роль играют дифракционные явления в элементах ВПП. Сформировано множество обликов ВПП на МСДВ, работающих на принципах преобразования водноводных мод ДВ, собственных волн систем ДВ (пучков) и МСДВ. Показано, что в них неизбежно должны входить нерегулярные участки, выполняющие функции переходов (как резких, так и плавных).

Рассмотрены дифракционные явления на резких переходах в МСДВ. Для их описания применены обобщенные матрицы рассеяния. Для расчета их элементов применены два подхода: с позиции концепции собственных волн систем ДВ и с позиции концепции связанных линий. Установлено, что при изменении формата МСДВ Ф возможны не только количественные изменения значений элементов матрицы, но и качественное изменение характера явлений.

В частности для резких переходов установлены такие закономерности.

1) Краевые эффекты на стыке МСДВ разного порядка связности приводят к возникновению волн излучения.

2) Излучение со стыка приводит к тому, что максимальные значения коэффициентов передачи узла меньше единицы.

3) Оба эффекта (п.2 и п.З) максимальны при касании элементов МСДВ в граничном ссчснии и быстро уменьшаются при увеличении формата МСДВ и с укорочением длины волны.

Отдельно и более детально рассмотрены явления, возникающие в ситуациях, когда на нерегулярных участках узла на МСДВ происходит изменение мо-дового режима.

Проанализированы закономерности явлений в плавных переходах на МСДВ. Наиболее детально исследованы закономерности явлений и свойства переходов класса волновод-ных соединений с различным числом плеч на разных сторонах соединения (рис. 1,б-г).

В таких соединениях должно наблюдаться явление, которое можно назвать согласованной и направленной самофильтрацией высших мод МСДВ в областях понижения его модового порядка. Этот результат является обобщением «Явления направленного и согласованного разветвления энергии в соединениях на диэлектрических волноводах» на более широкий класс устройств.

Глава 4. Экспериментальное исследование полей и волн в МСДВ

В четвертой главе описываются методики измерений параметров полей и волн, рассмотренных в главах 1г3.

Проведена классификация экспериментальных КВЧ задач. Все они разделены на четыре класса: волноводные, волновые, полевые и дифракционные. Сформулирован состав признаков классов задач: по объекту изучения; по составу средств возбуждения и/или измерения амплитуд; по характеру происходящих явлений. Все названные классы определены и описаны, проанализированы их особенности (раздел 4.1).

Выявлены проблемные вопросы постановки эксперимента, связанные с характером объектов. Показано, что почти все изучаемые устройства можно назвать «дифракционными устройствами» (раздел 4.1).

Измерения распределений КВЧ полей вблизи открытых направляющих структур - слабо изученная область. Поэтому постановке таких измерений уделено особое внимание. Проанализированы и сопоставлены четыре методики измерения распределений полей в КВЧ диапазоне:

> измерение интенсивности с помощью пробных тел;

> измерение распределений с помощью зондов в виде штырей и отверстий в экранах и/или стенках элементов системы;

> применение зондов, интегрированных с детектором;

> применение «зондовых измерительных узлов», интегрирующих зонд с линией передачи.

Выбран вариант с зондовым измерительным узлом с ДВ в качестве линии передачи. Его достоинства заключаются в минимальном влиянии на исследуемые поля и, что особенно важно для полевых измерений ВПП, в очень малом рассеянии от диэлектрических зондов в заднюю полусферу.

Рис. 7. Направленные узлы на МСДВ: о - направленный ответвитель; б - разветвитель или сумматор; в - разветвитель с 2 входами и 4 выходами; г - разветвитель с N входами и М выходами

Разработаны зонды с различной геометрией для разных измерительных задач. Пример применения диэлектрических зондов для исследования распределений зондирующего и информационного волновых образований показан на рис. 8.

Рис. 9. Место и состав волновой подсистемы в системе диагностики

• Многоканальная диагностическая система

•:/. с:

Подсистема _ , -------

директометрии || . ' волновые . Обдает

Й- ЙЙ ¥с1ГР0Йства й / ■ ДЙЙРНОСТ»

~ Подсистема | ^ | \ ;

обработки » Г Вояноводно- Ш \/ ■' >—%

информационных 4|| Ы | ^ пучковые ' ' к, / V

сигналов (ИС) | | преобразователи / \

: = ' многоканального % Н»,; Объект | ! Ю-ДСИСТв^й ЩЩш-—, | радио- | ЩШШШ:\ диагностики)

синтеза х щ интерферометра а1 ■ п /Шг' д '

ЗОНДЙРУЮЩЙХ- ВН§М I "1 !МРИ' д Л /

сигналов (ЗС) М^ § --ф ^ ^ -Ч—

—■— —-1 а: приемн^ '1 /

Подсистема Вт8!. Щ"* рефлектометрии §[ ' Е

устройства рефлектометра

Обоснован (разделы 4.3-4.6), разработан и реализован макет аппаратно-программного комплекса, позволяющего проводить измерения как двумерных амплитудно-фазовых распределений полей волновой подсистемы, так и волновод-ных полей внутои ВИЛ.

АФР ЗВО

АФР ИВО

Рис. 8. Исследование амплитудно-фазовых распределений (АФР) полей зондирующего (ЗВО) и информационного (ИВО) волновых образований с помощью направленных зондов; \10,Ц — модель объекта диагностики

Разработана интерпретирующая модель для программной коррекции систематических аппаратных погрешностей. Это позволило повысить точность анализа структуры полей с помощью радиоинтерферометра. Высказано предположение, что применение подобной коррекции в процессе обработки динамических измерений позволит существенно повысить точность и газодинамических исследований, что особенно важно при многоканальной диагностике.

Глава 5. Синтез принципов действия и принципов построения ВПП

В пятой главе производится обобщение материалов предыдущих глав с целью получения рекомендаций по формированию принципов действия, проектированию и реализации ВПП. В разделе 5.1 дается общая постановка задачи, начиная с синтеза волновой подсистемы диагностики - справа на рис. 9.

Далее задается набор функций, выполняемых волноводными и волновыми устройствами, входящими в ее состав. Их совокупность составляет принципы действия этих устройств. Назовем их, начиная с более простых устройств.

1) Приемные волновые устройства рефлектометра (внизу) служат для преобразования движущегося поля информационного волнового образования (ИВО) в волны одномодовых волноводов на их одномодовых выходах.

2) Приемные волновые устройства «директометра» (вверху) служат для определения направлений движения (ориентации фазового фронта) ИВО.

3) Собственно волноводно-пучковые преобразователи, являющиеся объектом исследования в работе, служат для выполнения двух наборов функций:

• формирование перед апертурой ВПП (в области диагностики) зондирующих волновых образований (ЗВО) в виде одного или нескольких зондирующих волновых пучков, возбуждаемых от одномодовых волноводов:

• прием ИВО, их пространственная обработка и преобразование в информационные сигналы во входных волноводах.

ВПП на МСДВ проще всего выполнять в виде последовательного соединения нескольких отрезков МСДВ (т.н. ступеней). Эти отрезки могут быть регулярными или нерегулярными. Начальная из ступеней - отрезок одномодового ДВ, по которому приходит зондирующий сигнал, а конечная - МСДВ такого порядка связности, сколько локальных экстремумов желательно иметь в распределении поля на апертуре ВПП.

влияние и дополнительные возможности, даваемые введением в состав ВПП таких переходов.

Одной из сложных задач при построении ВПП является одновременное обеспечение желательных законов распределений амплитуд и фаз полей по сечению МСДВ. Дело в том, что за счет взаимодействия этих полей амплитуды и фазы оказываются, как правило, взаимосвязанными.

Это затруднение предлагается преодолеть, введя в ВПП ступень так называемой фазовой коррекции. В разделе 5.4 рассмотрены варианты выполнения таких фазовых корректоров. На рис. 10,6 показан пример конструкции ВПП с фазовым корректором на третьей ступени, в котором использовано явление изменения фазового набега локального поля МСДВ на том его участке, где диэлектрический элемент удален.

В разделе 5.3 работы рассмотрены и сопоставлены различные варианты построения ВПП по сформулированному выше принципу. На рис. 10, а показан макет простой конструкции ВПП с 5-связным МСДВ на второй ступени.

Рис. 10. ВПП на МСДВ: а - 2 ступенчатый ВПП; б - ВНП с фазовым корректором

Отдельно рассмотрены особенности вариантов ВПП, ступени которых содержат переходы между МСДВ различного модового порядка. Обсуждено

J7d

1 / 2__А

/ V t ^ •

Особый интерес (раздел 5.5) представляют ВПП, выполненные на т.н. слабо замедленных МСДВ. Их главное отличие - малое замедление фазовой скорости (порядка 1% или даже меньше). Они работают, как правило, не в полно-модовом, а в маломодовом или даже в одномодовом режиме. Показано, что затухание в таких волноводах может быть значительно (на порядок и более) меньше, чем затухание в ДВ со значительным замедлением (10-30%).

Важные особенности таких ВПП:

• большой относительный размер поля на апертуре; « более медленное спадание поля за пределами сечения МСДВ,

• меньший мо-L — — -И—довый порядок, что облегчает управление полем.

d —a___ ____—......

и pauuit im п

исследованы на частоте около 96 ГГц макеты (их эскизы показаны на рис. 11) 4-связных МСДВ из полиэтиленовых нитей с сечением 1,2x0,6 мм2 и пе-

реходов к нему от одно-связного ДВ со значительным замедлением с размерами 1,2x2,4 мм2. Результаты экспериментов качественно подтвердили возможность получения ожидаемых от таких волноводов характеристик.

В разделе 5.6 дано описание экспериментальных макетов ВПП для диапазона частот 27-30 ГГц и на частоте около 96 ГГц. Все ДВ выполнялись из полиэтилена, а конструктивные элементы их крепления - из пенопласта с проницаемостью от 1,05 до 1,4. Описана разработанная технология сборки лабораторных макетов ВПП с помощью конструктивных элементов, выполненных из пенопо-листирола с проницаемостью от 1,05 до 1,4.

Краткие выводы по пятой главе:

1) Создание ВПП на основе МСДВ - задача перспективная, но весьма сложная и трудоемкая. В настоящей работе исследована физика явлений и сформировано понимание происходящих в ВПП процессов, которые являются достаточной базой для разработки ВПП и других устройств на основе МСДВ.

2) Рассмотрено и сопоставлено несколько принципов действия и принципов построения таких ВПП.

3) Качественно показано, что применение МСДВ открывает перспективы получения высокой эффективности преобразования волноводной волны в волновой пучок размером (3... 15)А..

Рис. 11. Облики макетов ВПП на базе МСДВ с малым замедлением: а - линейная решетка; б - двумерная решетка; 1 - входное плечо на ПДВ, 2 - нерегулярная часть, 3 - регулярная часть

В заключении приводятся основные выводы и результаты работы. Показано, что ее дальнейшее развитие должно быть направлено на разработку набора вариантов ВПП для многоканальной диагностики, поиск новых обликов волноводной элементной базы и создание промышленной технологии производства ВПП и их элементов с повторяющимися и воспроизводимыми параметрами и характеристиками.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Показано, что многосвязные диэлектрические волноводы (МСДВ) могут служить элементной базой обобщенного класса открытых диэлектрических устройств, объединяющего узлы на связанных диэлектрических волноводах (ДВ), пучки ДВ и целые направленные волновые подсистемы. Установлено, что созданные на базе МСДВ многоэлементные волноводно-пучковые преобразователи (ВПП) могут обладать большей эффективностью и лучшими качествами формируемого поля, чем одноэлементные. В работе найдены условия, при которых такая возможность превращается в реальность, а негативные последствия сводятся к минимуму.

2. В работе поставлена и решена задача построения физической теории однородных и регулярных МСДВ для произвольного порядка связности и для любой формы сечения элементов, для которой известны параметры волн и распределенной связи между двумя элементами, работающими как ДВ.

Теория носит комплексный характер и по необходимости является приближенной. Она позволяет объединять данные о собственных волнах уединенных диэлектрических волноводов (ДВ), сведения о распределенной связи двух ДВ и теорию волн в пучках ДВ для описания следующих закономерностей.

> Поведение замедления и волновых чисел мод МСДВ в зависимости от расстояния между элементами МСДВ для произвольных значений размеров элементов и их числа.

> Зависимости числа мод МСДВ (модового порядка) от его параметров, порядка связности (числа элементов) и от частоты.

> Амплитудно-фазовые распределения поперечных составляющих полей мод МСДВ через разложение по модам уединенных ДВ с учетом влияния их взаимодействия на поперечные волновые числа.

3. Полученная возможность анализа модового режима (числа распространяющихся мод системы) на нерегулярных участках МСДВ, позволила, опираясь на известные уникальные свойства плавных соединений на ДВ, сформулировать условия, при которых в узлах на МСДВ имеет место явление «согласованной пространственной самофильтрации высших мод».

4. Сформулированы принципы действия и принципы построения многоступенчатых ВПП на симметричных МСДВ. На основе созданной в работе физической теории и результатов экспериментальных исследований получены рекомендации по проектированию таких ВПП.

5. Разработаны методики экспериментального исследования полей и волн в МСДВ и ВПП, найдены пути повышения точности измерений.

6. Разработан макет сопряженного с ЭВМ аппаратно-программного комплекса и комплект волновых зондов, позволяющих измерять амплитудные и фазовые пространственные распределения полей волновых образований, волн в стержневых и волновых пучков в планарных элементах МСДВ. С его помощью подтверждена возможность достижения в МСДВ режима с малым затуханием, уровень которого значительно ниже, чем у стандартных диэлектрических волноводов.

7. Разработаны патентно-чистые конструкции ВПП на основе МСДВ, на две из которых находятся в оформлении авторские заявки на патенты РФ.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Владимиров C.B. Дифракционные явления в поперечно-неоднородной среде: структура полей в продольных плоскостях // Известия ВУЗов, Физика -2008 - № 9/2, - С. 29-32.

2. Нефедов Е.И., Взятышев В.Ф., Клячин С.А., Николаенко Д.В., Владимиров C.B. Продольные поля движущихся волновых образований: структурные свойства группы строгих частных решений II Известия ВУЗов, Физика - 2008 -№ 9/2. - С. 56-58.

3. Взятышев В.Ф., Клячин С.А., Тихонов А.Б., Владимиров C.B., Крут-ских В.В. Синтез и реализация зондирующих волновых образований для радиоинтерферометрии газодинамических процессов // Тезисы докладов 9 Харитоновских научных чтений. Саров: ВНИИЭФ, 2007, - С. 304-305.

4. Взятышев В.Ф., Тихонов А.Б., Владимиров C.B., Клячин С.А. Синтез и реализация зондирующих волновых образований для радиоинтерферометрии газодинамических процессов Ü Труды 9 Харитоновских научных чтений. Саров: ВНИИЭФ, 2007, - С. 648-652.

5. Взятышев В.Ф., Пермяков В.А., Клячин С.А., Николаенко Д.В., Владимиров C.B. Диэлектрические волноводно-пучковые преобразователи для газодинамических экспериментов: дифракционные принципы действия и облики // Тезисы докладов 11 Харитоновских научных чтений. Саров: ВНИИЭФ, 2009, - С. 335-337.

6. Взятышев В.Ф., Владимиров C.B., Тихонов А.Б., Штыков В.В. Измерения дифракционных полей в диэлектрических зондирующих устройствах для многоканальной диагностики: методика калибровки системы и предварительные результаты // Тезисы докладов 11 Харитоновских научных чтений. Саров: ВНИИЭФ, 2009, - С. 350352.

7. Владимиров C.B. Зондирующие волновые образования для диагностики импульсных газодинамических процессов: подход к экспериментальным исследованиям /7 Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 13 междунар. НТК студентов и аспирантов. -М.: МЭИ, 2007, - С. 5-6.

8. Взятышев В.Ф., Клячин С.А., Владимиров C.B. Диэлектрические волновые устройства диагностики: роль дифракционных явлений в их принципах действия // междунар. НТК к столетию со дня рождения В.А. Котелышкова. Тез. докл. -М.: МЭИ, 21-23 октября 2008 г.,-С. 149-151.

9. Клячин С.А., Владимиров C.B. Принципы построения волноводно-пучковых преобразователей на базе систем планарных и стержневых диэлектрических элементов // Междунар. НТК к столетию со дня рождения В.А. Котельникова. Тез. докл.- М.: МЭИ, 21-23 октября 2008 г., - С. 157-159.

л

il

10. Клячин С.А., Владимиров C.B. Волновые явления в диэлектрических вол-новодно-пучковых преобразователях // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 14 междунар. НТК студентов и аспирантов в 3-х томах, т. 1. -М: МЭИ, 2008, - С. 6-8.

11. Николаенко Д.В., Владимиров C.B., Клячин С.А., РажоваЮ.А. Диэлектрические волноводно-пучковые преобразователи: функции, принципы построения и особенности // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 14 междунар. НТК студентов и аспирантов в 3-х томах, т. 1. -М: МЭИ, 2008, - С. 10-12.

12. Владимиров C.B., Аниськова E.H. Изучение дифракционных полей с помощью интерферометра: интерпретирующая модель с коррекцией аппаратных погрешностей // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 15 междунар. НТК студентов и аспирантов в 3-х томах, т. 1. -М: МЭИ, 2009, - С. 6-8.

Подписано в печать Xk. 09с. зак. 9-f Тир .WO П.л. ¿Лд Полиграфический центр МЭИ(ТУ) Красноказарменная ул.,д.13

Обозначения и сокращения.

Введение.

В1. Проблема, идея и замысел задачи.

В2. Объект и предмет исследований.

ВЗ. Общая характеристика работы.

Глава 1. Анализ состояния вопроса и постановка исследовательской задачи.

1.1. Анализ современного состояния радиоинтерферометрии.

1.2. Волноводно-пучковые преобразователи: тенденции и перспективы развития.

1.3. Обобщенная модель эффективности и качества ВПП.

1.4. Краткие выводы по первой главе.

Глава 2. Многосвязные диэлектрические волноводы: классификация, методы анализа и свойства.

2.1. Постановка и структурирование задачи.

2.2. Два подхода к описанию и анализу МСДВ.

2.3. Свойства собственных волн МСДВ.

2.4. Описание волн в МСДВ произвольного сечения.

2.5. Параметры взаимодействия элементов МСДВ.

2.6. Модовые порядки МСДВ.

2.7. Краткие выводы по второй главе.

Глава 3. Направленные узлы на МСДВ: описание и свойства.

3.1. Постановка задачи описания узлов на МСДВ.

3.2. Узлы на двухсвязных МСДВ: языки описания.

3.3. Модели, описания и свойства МСДВ узлов.

3.4. Дифракционные явления в узлах на МСДВ.

3.5. Явления в узлах на МСДВ с плавными переходами.

3.6. Устройства на многосвязных ДВ с малым замедлением.

3.7. Краткие выводы по третьей главе.

Глава 4. Экспериментальное исследование: постановка задач и разработка экспериментального стенда.

4.1. Постановка экспериментальных задач: описание и особенности,области исследований.

4.2. Анализ пространства методов и проблем.

4.3. Дифференциальные измерения: выбор приемного зонда.

4.4. Об измерениях волновых образований.

4.5. Разработка измерительного стенда.

4.6. Разработка методики измерений.

4.7. Краткие выводы по четвертой главе.'.

Глава 5. Синтез принципов действия и принципов построения ВПП.

5.1. Физический принцип действия диагностической системы.

5.2. ВПП на основе полномодовых МСДВ.

5.3. Концепция фазовых корректоров для ВПП.

5.4. Краткие выводы по пятой главе.

Настоящая квалификационная аспирантская работа посвящена: • исследованию электродинамических процессов и явлений, происходящих в радиоэлектронных узлах и устройствах сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (КВЧ) частот, которые можно выполнить на основе отрезков многосвязных диэлектрических волноводов (МСДВ - рис. В1.1);

И а I ш i LUI

Замыкающая поверхность (поля на ней равны нулн>)

Волноводно-. пучковый преобразо-ватепь (ВПП^7

Выходная X апертура ЕЛГ^/ Ь Входное плечо ВПП

Область диагностики

Основные результаты работы, выводы и рекомендации

1. Многосвязные диэлектрические волноводы (МСДВ) могут рассматриваться как элементная база обобщенного класса открытых диэлектрических КВЧ устройств, объединяющего узлы на связанных диэлектрических волноводах (ДВ), пучки ДВ и направленные волновые подсистемы.

В работе получены аргументы и обоснования в пользу перспективности такой постановки исследовательских задач в этом классе устройств.

2. Созданные на базе МСДВ многоэлементные волноводно-пучковые преобразователи (В 1111) могут обладать большей энергетической эффективностью и лучшими полевыми качествами, чем одноэлементные.

В работе найдены условия, при которых такая возможность превращается в реальность, а негативные последствия сводятся к минимуму.

3. Созданная в работе качественная теория регулярных и нерегулярных МСДВ включает в себя совокупность положений, обеспечивающих исследования и разработки ВПП на МСДВ. В частности, она позволяет:

• описывать и проводить качественный анализ свойств регулярных МСДВ при разных соотношениях между модовым порядком и порядком связности:

• анализировать модовые режимы таких МСДВ, определять условия существования тех или иных режимов и соответствующих им комплексов явлений;

• изучать явления, происходящие в нерегулярных МСДВ при изменении модового режима (и особенно — при уменьшении модового порядка на участке нерегулярности);

• корректно определять область применимости известной теории и базы данных для пучков ДВ при описании процессов в МСДВ.

4. Сформулированы принципы действия и принципы построения ВПП на МСДВ. На основе созданной в работе качественной теории, а также результатов экспериментальных исследований получены рекомендации по проектированию ВПП на МСДВ.

5. Разработаны методики экспериментального исследования полей и волн в МСДВ и ВПП, найдены пути повышения точности измерений за счет коррекции систематических погрешностей с помощью совокупности интерпретирующих моделей.

6. Разработан макет сопряженного с ЭВМ аппаратно-программного комплекса и комплект волновых зондов, позволяющих измерять амплитудные и фазовые характеристики пространственных распределений полей волновых образований, волн в стержневых и волновых пучков в планарных элементах МСДВ.

С помощью аппаратно-программного комплекса и разработанных методик экспериментально подтверждена возможность достижения в МСДВ режима с малым затуханием, уровень которого значительно ниже, чем у стандартных диэлектрических волноводов.

7. Разработаны патентно-способные конструкции ВПП на основе МСДВ, на две из которые (совместно с предприятием-заказчиком) разработаны и находятся в оформлении авторские заявки на патенты РФ.

Публикации автора 1 C.B. ВладимировДиссертация

Публикации автора

AI. Владимиров C.B. Дифракционные явления в поперечно-неоднородной среде: структура полей в продольных плоскостях // Известия ВУЗов, Физика - 2008 - № 9/2. - С. 29-32.

А2. Нефедов Е.И., Взятышев В.Ф., Клячин С.А., Николаенко Д.В., Владимиров C.B. Продольные поля движущихся волновых образований: структурные свойства группы строгих частных решений // Известия ВУЗов, Физика - 2008 - № 9/2. - С. 56-58.

A3. Взятышев В.Ф., Крутских В.В., Тихонов А.Б., Владимиров C.B., Клячин С.А. Синтез и реализация зондирующих волновых образований для радиоинтерферометрии газодинамических процессов // IX Харитоновские научные чтения: Саров, 2007, - С. 648-652.

A4. Взятышев В.Ф., Клячин С.А., Тихонов А.Б., Владимиров C.B., Крутских В.В. Синтез и реализация зондирующих волновых образований для радиоинтерферометрии газодинамических процессов // Саров: РФЯЦ ВНИИЭФ, «Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны». Сборник тезисов докладов Харитоновских чтений, 2007, - С. 304-305.

А5. Взятышев В.Ф., Пермяков В.А., Клячин С.А., Николаенко Д.В., Владимиров C.B. Диэлектрические волноводно-пучковые преобразователи для газодинамических экспериментов: дифракционные принципы действия и облики // Международная конференция XI Харитоновские тематические научные чтения "Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны", Сборник тезисов докладов Харитоновских чтений. - Саров, 2009, - С. 350-352.

А6. Взятышев В.Ф., Владимиров C.B., Тихонов А.Б., Штыков В.В. Измерения дифракционных полей в диэлектрических зондирующих устройствах для многоканальной диагностики: методика калибровки системы и предварительные результаты // Международная конференция XI Харитоновские тематические на

Публикации автора учные чтения "Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны", Сборник тезисов докладов Харитоновских чтений. - Саров, 2009, - С. 335-337.

А7. Владимиров С.В. Зондирующие волновые образования для диагностики импульсных газодинамических процессов: подход к экспериментальным исследованиям // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 13-й Меж-дунар. НТК студентов и аспирантов. - М.: МЭИ, 2007, - С. 5-6.

А8. Взятышев В.Ф., Клячин С.А., Владимиров C.B. Диэлектрические волновые устройства диагностики: роль дифракционных явлений в их принципах действия // Междунар. НТК к столетию со дня рождения В.А. Котельникова. Тез. докл. - М.: МЭИ, 21-23 октября 2008 г., - С. 149-151.

А9. Клячин С.А., Владимиров C.B. Принципы построения волноводно-пучковых преобразователей на базе систем планарных и стержневых диэлектрических элементов // Междунар. НТК к столетию со дня рождения В.А. Котельникова. Тез. докл.- М.: МЭИ, 21-23 октября 2008 г., - С. 157-159.

А10. Клячин С.А., Владимиров C.B. Волновые явления в диэлектрических волноводно-пучковых преобразователях. // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 14-й Междунар. НТК студентов и аспирантов в 3-х томах, т. 1. -М: МЭИ, 2008, - С. 6-8.

All. Николаенко Д.В., Владимиров C.B., Клячин С.А., РажоваЮ.А. Диэлектрические волноводно-пучковые преобразователи: функции, принципы построения и особенности // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 14-й Междунар. НТК студентов и аспирантов в 3-х томах, т. 1. -М: МЭИ, 2008,-С. 10-12.

AI2. Владимиров C.B., Аниськова E.H. Изучение дифракционных полей с помощью интерферометра: интерпретирующая модель с коррекцией аппаратных погрешностей // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 15 Междунар. НТК студентов и аспирантов в 3-х томах, т. 1. -М: МЭИ, 2009, - С. 6-8.

AI3-14. Статья в Труды XI Харитоновских чтений, Саров-2009, в печати.

Заключение.

1. Агаян Ю. М. Прохождение основных волн через резкие нерегулярности в диэлектрических волноводах. // Доклады НТК МЭИ по итогам НИР. Секция радиотехники, подсекция линий передачи и волноводных устройств. - М.: МЭИ, 1969.-С. 55-61.

2. Агаян Ю.М. Теоретическое и экспериментальное исследование резких нерегулярностей в ДВ./ Дис. на соиск. уч. степ, к.т.н.,- М: МЭИ, 1974., 163 е.,ил.

3. Беланов A.C. Диэлектрические волноводы оптического диапазона. Канд. дисс., М.: ВЗМИ, 1966.

4. Беланов А. С., Взятышев В. Ф. О распределении потока энергии в круглом диэлектрическом волноводе // В сб. «Вопросы технической физики». -М.: ВЗМИ, 1969, с. 12.

5. Беланов А. С. Минимально достижимый эффективный диаметр световода, обусловленный волноводными эффектами // «Научные труды ВЗМИ», вып. 6, 1968. С. 299-305.

6. Беланов A.C. Расчет коэффициента связи круглых ДВ // Радиотехника и электроника, 1968, т. 13, стр.725.

7. Белов Ю.Г., Бударагин Р.В., Орехов Ю.И., Раевская Ю.В. Исследования излучения диэлектрической антенны в круглом сверхразмерном волноводе // Приложение к журналу Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2005.-е. 194-195.

8. Бударагин Р.В., Орехов Ю.И. Исследование микроволновой зондирующей системы для бесконтактной диагностики быстропротекающих процессов // Антенны, вып. 5,2005, с. 47-51.

9. Вайнштейн JI.A. Электромагнитные волны / Изд-во "Советское радио", М., 1957, 581 с.

10. Вайнштейн JI.A. Открытые резонаторы и открытые волноводы / Изд-во "Советское радио", М., 1966.

11. Веселов Г.И., Крехтунов В.М. Дисперсионные свойства собственных типов волн системы открытых диэлектрических волноводов // Доклады НТК по итогам НИР МЭИ за 1968-1969 гг., подсекция линий передачи и волноводных устройств М.: МЭИ, 1969., стр.73.

12. Веселов Г.И., Крехтунов В.М. Электродинамические характеристики систем диэлектрических волноводов // Доклады НТК по итогам НИР МЭИ* за 1968-1969 гг., подсекция линий передачи- и волноводных устройств. Ред. В.Ф. Взятышев. Москва, МЭИ, 1969, стр.98.

13. Взятышев В. Ф. Особенности диэлектрических волноводов // Доклады НТК по итогам НИР'МЭИ'за 1968-1969 гг., подсекция линий передачи и волноводных устройств. Ред. В.Ф. Взятышев. М: МЭИ, 1969, с. 10-21.

14. Взятышев В.Ф. Диэлектрические волноводы. / М.: Изд. Сов. радио, 1970.-217 е., ил.

15. Взятышев В.Ф., Беланов A.C. О минимальной связи между соседними волокнами в волоконно-оптических системах // «Оптико-механическая промышленность», 1968, № 2, с. 1-8.

16. Взятышев В.Ф., Беланов A.C. Экспериментальное исследование пучков ДВ // Сборник "Реферативная информация по радиоэлектронике", № 15, 1967, реф. № I430I.

17. Взятышев В.Ф., Беланов A.C. Собственные волны некоторых классов пучков ДВ. // Сборник: Совещание по теории и применению диэлектрических волноводов в технике СВЧ и оптического диапазонов (МЭИ, 28-30 января 1969). М.: МЭИ, 1968, стр.61.

18. Взятышев В.Ф., Рябов Б.И. Линии передачи на ДВ с малым замедлением // Вопросы радиоэлектроники. Серия общетехническая, № 6, 1965.

19. Взятышев В.Ф., Рябов Б.И. Комплект функциональных узлов измерительного волноводного тракта на ДВ // Вопросы радиоэлектроники. Серия общетехническая, № 6, 1965.

20. Взятышев В.Ф., Орехов Ю.И. и др. Диэлектрические волноводы для интегральных схем миллиметрового диапазона // В кн.: Всесоюзн. симпозиум по приборам, технике и распространению мм-волн. Тез. докл. М. 1976. С. 111-114.

21. Взятышев В.Ф., Подковырин С.И. Интегральная оптика микроволнового диапазона // В кн.: Проблемы функциональной-микроэлектроники. Тез. докл. - Горький, 1980. С. 138.

22. Взятышев В. Ф., Рожков Г. Д. О выборе критерия при сравнении затуханий в линиях передачи поверхностной волны // «Известия вузов», Радиоэл. 1969, т. 12, № 1, с. 25-32.

23. Взятышев В.Ф., Рожков Г.Д., Меркурьев А.Н. Интегральная оптика. Обзор //. Зарубежная радиоэлектроника, 1970, № 12, стр. 60.

24. Взятышев В.Ф., Николаенко Д.В., Чумаков Я.Г., Суминов A.C. Ди-1 фракционные явления в широких волновых пучках, вызываемые гармоническойнеоднородностью апертурного распределения //«Известия ВУЗов, Физика», 2008, № 9/2, с. 25-29.

25. Взятышев В.Ф., Смольский С.М., Орехов Ю.И. Дифракционные явления и волновые образования: физика процессов и взаимодействий в ближней зоне и принципы действия устройств и систем //«Известия ВУЗов, Физика», 2008, № 9/2, с. 128-133.

26. Гончаренко A.M. Электромагнитные свойства плоского анизотропного волновода / -ЖТФ, 1967, т. 37, № 5, с. 822-829.

27. Гуткин JT.C. Проектирование радиоустройств и радиосистем / М.: Радио и связь, 1986. -288 с.

28. Дерюгин JI.H., Марчук А.Н., Сотин В.Е. Свойства плоских несимметричных ДВ на подложке из диэлектрика // «Известия вузов», Радиоэлектр. -1967, т. 10, №2, с. 134-141.

29. Дешан Ж., Мает П. Преобразование пучка при распространении в системе квадратичных линз // Избранные доклады на международном симпозиуме, пер. с англ. и нем. Под ред. Б.З Каценеленбаума и В.В.Шевченко. -М.: Мир, 1966, с. 189-209.

30. Дианов Е.М., Ирисова H.A., Карлов Н.В. Применение ДВ в спектроскопии миллиметрового диапазона» // «Приборы и техника эксперимента», 1965, №4, с. 44-49.

31. Ермолаев Е.А. Исследование пучков диэлектрических волноводов // Могилев, автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. физ-мат. наук, 1975.

32. Зарко В.Е., Вдовин Д.В., Петров В.В. Методологические проблемы измерения скорости горения твердых топлив с использованием СВЧ излучения // ФГВ, 2000, №1. С. 68-78.

33. Исследование возможности создания частотных разделителей на ДВ. Отчет по НИР № 76/64 "Ветка". Каф.ОРТ МЭИ, рук. Взятышев В.Ф., 1965, 115 стр. Б.И. Рябов, Г.Д. Рожков.

34. Исследование электромагнитных явлений в ДВ, ДР и интегральных схемах и создание на их основе радиоэлектронных элементов, узлов и схем СВЧ и оптического диапазона волн // Программа работ по решению научно-технической проблемы на 1980-1985 гг.

35. Канаков В.А., Орехов Ю.И., Пелюшенко С.А. Антенны для систем радиовидения КВЧ диапазона // Антенны, 2006, вып. 5, с. 13-16.

36. Каценеленбаум Б.З. Теория нерегулярных волноводов с медленно меняющимися параметрами / Изд-во АН СССР, 1961.

37. Калиничев В.И. Исследование резонансных устройств на базе дисковых диэлектрических резонаторов / Автореф. канд. дисс. М.: МЭИ, 1984. - 20 с.

38. Каценеленбаум Б.З. О распространении электромагнитных волн вдоль бесконечных диэлектрических цилиндров при низких частотах / ДАН СССР, 1947, т. 58(7), с. 1317.

39. Каценеленбаум Б.З. Распространение электромагнитных волн вдоль диэлектрических стержней // Сб. научных трудов, вып. II, стр. 3, 1948.

40. Каценеленбаум Б.З. Высокочастотная электродинамика / М.: Наука. 1966, - 240 с.

41. Каценеленбаум Б.З. Современное состояние теории диэлектрических волноводов // Доклады НТК по итогам НИР МЭИ за 1968-1969 гг., подсекция линий передачи и волноводных устройств. Ред. В.Ф.Взятышев. Москва, МЭИ, 1969, стр. 5.

42. Каценеленбаум Б.З. Проблемы аппроксимируемости ЭМП / М.: Наука, 1996, - 172 е.

43. Клячин С.А. Зондирующие волновые образования для диагностики импульсных газодинамических процессов: концепция модельного описания // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 13-й МНТК студентов и аспирантов: М.: МЭИ, 2007, с. 21-22.

44. Клячин С.А., Взятышев В.Ф. Концепция матричных облучателей и основанный на ней подход к синтезу волновых образований для диагностики быстропротекающих процессов // М.: ЦИП МЭИ, препринт В129-СДВ к семинару ПМ-259, 70416, 15 с.

45. Клячин С.А. Многомодовый режим в одномерно широком волноводе: возможность дифракционного формирования планарных волновых пучков // Тезисы докладов 15-й межд. научно-техн. конф. студентов и аспирантов, том 1. -М.: МЭИ, 2009.

46. Клячин С.А., Данилина М.В., Крамич А.П. Движение волновых образований в поперечно-неоднородной среде: дифракционные явления и способы управления амплитудным распределением на апертуре //«Известия ВУЗов, Физика», 2008, № 9/2, с. 42-46.

47. Котельников В.А. Пути микроэлектроники // "Правда", № 127, 1970.

48. Коэффициент связи и расчет функциональных узлов. / Отчет по НИР "Аксоид-МВО", том 4. Каф. ОРТ МЭИ, 1968, 225 стр. Б.И. Рябов, Г.Д. Рожков, A.C. Беланов.

49. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ / М.: Изд-во "Высшая школа",1970.1

50. Меркурьев А.Н. Связь разнополяризованных волн двух несимметрично расположенных диэлектрических волноводов // В кн.: Межведомств, сб. трудов. № 19, - М.: МЭИ, - 1983, с. 93-99.

51. Мировицкий Д.И. Направленный ответвнтель антенного типа // "Измерительная техника", 1962, т.5, № 5, с. 49.

52. Мировицкий Д.И., Валеев Г.Г. Гибридные соединения на линиях поверхностной волны // "Радиотехника и электроника", i960, т.5, № 7, с. 1179.

53. Мировицкий Д.И., Дубровин В.Ф. Стенд для измерения на СВЧ диэлектрических материалов в свободном пространстве // "Приборы и техника эксперимента", 1962, № 3, с. 162.

54. Миронов В. В. О дополнительных потерях на скрученных участках прямоугольных диэлектрических волноводов // В кн.: Межведомств, сб. трудов. № 19, - М.: МЭИ, 1983, с. 64-68.

55. Мурмужев Б.А. Широкополосность многослойных металлодиэлек-трических волноводов // Радиотехн. и электроника, М., 2004. - т. 49, N 3. с. 320-324.

56. Направленный ответвитель / A.c. 881911 (СССР). Моск. энерг. ин-т; Авт. изобрет. Взятышев В.Ф., Калиничев В.И., Подковырин С.И. Опубл. в Б.И. № 42,1981.

57. Николаенко Д.В, Сучков C.JL, Фин В.А., Шалимова Е.В. Дифракционное взаимодействие источников в ближней зоне: структура поля и динамические свойства волновых образований // «Известия ВУЗов, Физика», 2008, № 9/2, с. 70-72.

58. Николаенко Д.В., Суминов A.C., Чумаков Я.Г. Дифракция широких волновых пучков, вызванная периодической неоднородностью // Тезисы докладов 15-й межд. научно-техн. конф. студентов и аспирантов, том 1. -М.: МЭИ, 2009.

59. Нефедов Е.И. Дифракция ЭМВ на диэлектрических структурах / 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Наука, 1979. - 272 с.

60. Орехов Ю.И. Развития физического принципа действия радиоинтерферометрии. Реализация в газодинамике взрывных процессов // Изв. вузов. Физика, 2006, №9, с. 294-308.

61. Орехов Ю.И. Открытые волноводные и резонансные КВЧ устройства бесконтактной диагностики быстропротекающих процессов в многокомпонентных средах // М.: МЭИ, Автореф. дисс. д-ра т. н., 2007, 40 с.

62. Орехов Ю.И. Преобразователи поляризации на диэлектрических волноводах. / Диссертация на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — М., МЭИ, 1975, 174 с.

63. Подковырин С.И. Исследование волновых явлений в диэлектрических планарных элементах и принципов построения функциональных устройств на их базе / Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, М.: МЭИ, 1981. - 188 с.

64. Подковырин С.И. Исследование волновых явлений в диэлектрических планарных элементах и принципов построения функциональных устройств на их базе / Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, М.: МЭИ, 1981. -19 с.

65. Поршнев C.B. Радиолокационные методы измерений экспериментальной баллистики / Екатеринбург: УрО РАН, 1999. - 211 с.

66. Поляризационный ответвитель на связанных ДВ. / A.c. № 152003 (СССР) от 21.01.62. Моск. энерг. ин-т; авт. изобрет. В.Н. Шахгеданов.

67. Прибор для измерения локального коэффициента отражения громоздких образцов / A.c. № 124484 (СССР), авт. изобрет. Мировицкий Д.И., кл. 21а4 гр.71 от 18 марта 1958.

68. Прессовочные, литьевые и поделочные пластические Màccbi / Справочное пособие под ред. Поржицкого И.И. Изд-во "Химия", 1964.

69. Распределенная связь и собственные волны системы ДВ. / Отчет по

70. НИР "Аксоид-МВО", том 3. Каф. ОРТ МЭИ, 1968, 197 стр. Б.И.Рябов, Г.Д.Рожков.

71. Родионов A.B., Канаков В.А., Лупов С.Ю. Методы обработки результатов радиоинтерферометрических измерений параметров газодинамических процессов // Труды VII Харитоновских чтений. Саров, 2005, с. 680-685.

72. Рожков Г.Д. Исследование прямоугольного диэлектрического волновода и некоторых его модификаций / Автор, дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, -М.: МЭИ, 1974, 20 с.

73. Рябов Б.А. Исследование отражательного диэлектрического волновода для малогабаритных устройств и интегральных схем миллиметрового диапазона / Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, М.: МЭИ, 1980. -19 с.

74. Рябов Б.И. Расчет и принципы построения функциональных узлов на связанных диэлектрических волноводах / Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, М.: МЭИ, 1970, - 20 с.

75. Совещание по теории и применению диэлектрических волноводов в технике СВЧ и оптического диапазонов, М., 28—30 января 1969 / Сборник, М: МЭИ, 1968.- 154 с.

76. Сверхвысокочастотная нагрузка / A.c. 886681 (СССР). Моск. энерг. ин-т; Авт. изобрет. Взятышев В.Ф., Подковырин С.И., Рябов Б.И. Опубл. в Б.И. №32, 1982.

77. Семенов H.A. Типы волн диэлектрического волновода // "Радиотехника и электроника", 1958, т.1, № 4, стр. 60.

78. Синтез зондирующих волновых образований и методика их измерения / Отчет по НИР №2109070, том 1. -М.: МЭИ, ИРЭ, кафедра ОРТ, рук. Взятышев В.Ф.; исполн.: Клячин С.А., Владимиров C.B. и др., 2007, 97 С.

79. Синтез зондирующих волновых образований и методика их измерения / Отчет по НИР №2109071, том 2. -М.: МЭИ, ИРЭ, кафедра ОРТ, рук. Взятышев В.Ф.; исполн.: Клячин С.А., Владимиров C.B. и др., 2007, 107 С.

80. Сканирующая антенна / A.c. № 934564 (СССР). Моск. энерг. ин-т; Авт. изобрет. Взятышев В.Ф., Колдаев A.B., Крюков A.B. Опубл. в Б.И. №.21, 1982.

81. Сушкевич В.И. Нерегулярные линейные волноводные системы. Изд-во "Советское радио", 1967.

82. Ударные и детонационные волны. Методы исследования //Кобылкин И.Ф., Соловьев B.C. и др. 2е изд. перераб. и дополн. — М.: Физматлит, 2004., -376 с.

83. Федоров Н.Н. Основы электродинамики / Изд-во "Высшая школа",1965.

84. Частотный разделитель. / А.с. № 200636 (СССР) от 22.01.63. МЭИ; Авт. изобрет. Б.И. Рябов.

85. Шевченко В.В. Плавные переходы в открытых волноводах / М.: Изд-во "Наука" 1969. 191 с.

86. Шевченко В.В. Прохождение волн через неоднородный участок неэк-ранированной направляющей системы / Диссертация на соиск. уч. ст. канд. ф.-м. наук. -М.-1964., 236 с.

87. Шифрина В С., Самосатский Н.М. Полиэтилен (получение и свойства) / Госхимиздат, 1961, 258 с.

88. Bracey M.F. and oth. Surface Wave Research in Sheffield // Trans. IBE, 1959, v. AP - 7, Suppl. dec, p. 219.

89. Fox A.G. 1952 IRE flational Convention Program. Proc. IRE, 1952, v. 40, №2, p. 217.

90. Goubau G., Schwering F. Trans. IRE, AP-9, 248 (1961). Имеется перевод: Г. Губо, Ф. Шверинг, Зарубежная радиоэлектроника, № 11, 1961, стр. 3.

91. Jones A.L. Coupling of optical Fibers and Scattering in fibers // J. Opt. Soc. of Am., 1965, v. 55, N3, p. 261.

92. Kaden H. Dielectric and Metal Waveguides. Arch. Elektr. Ubertr., 1952, Bd. 6, S. 319.

93. Koch В. Reflexiv de micro-ondes par des phenomenes de detonation // C.r. Acad. Sci. Paris, 1953, v.236. P. 661-663.

94. Miller S.E. Coupled wave theory and waveguide applications // Bell System Tech. J, 1954, v. 33(3), N 5, p. 661.

95. Richmond J.H. Surface Waves on Symmetrical Three Layer Sandwiches. Trans. IBB, I960, v. MTT-8, N 5, p. 572.

96. Moore R.A., Beam E.E. Duo dielectric Parallel Plate Waveguide // Proc Nat. Electr. Conf., Chicago, Ins., 1957, v. 12, p. 689.

97. Plummer E.E., Hansen R.C. Double-Slab Arbitrary-Polarization Surface -Wave Structures. Proc. IEE, 1957, v. I04C, N 6, p. 465.

98. Quasi-optics. Proceedings of the symposiums on Quasi-optics (New York, June 8-10, 1664, Polytechnic Press, Brooklyn, N.Y., 1964.