автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Радиотехнические устройства измерения и технологического контроля на основе резонансной частотно-угловой фильтрации электромагнитных волн

ЛЕНИНГРАДСКИЕ ИНСТИТУТ АВИАЦИОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

На правах рукописи ПОКРОВСКИЙ Юрий Александрович ■

УДК 621.396.6:

621.393.08.008.6

РАЩДОЕШЧРСКИЕ УСТРОЙСТВА ИЗМЕРИЛ Ш И ^ДОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ НА ОСНОВЕ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТНО-УГЛОВОЙ

иишгрлции оJiiiixTPO;.iArmrriLi>: волн

(05.12.13 Устройства радиотехники и средства связи)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург '1991

Работа выполнена в Тульском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор

Егоров Юрий Васильевич (ЛЭТИ), доктор технических наук профессор

Новиков Владимир Васильевич (ШЛО "Авангард") доктор технических наук профессор

Михайлов Виктор Федорович (ЛИЛП)

Ведущее предпрштие - НПО "Старт", г.Тула

Защита состоится "2•/" Якбл-рЯ 199& г. в 1$~00 часов на заседании специализированного совета Д 063.21.01 Ленин -градского института авиационного приборостроения по адресу: 130000, г.Санкт-Петербург, ул.Герцена, 67.

С диссертацией мо;шо ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан "-^Г" А'О^ОРг? 1991 г.

Учении секретарь специализированного совета профессор

ГУ'

А.Н.Лукпчев

. ОНЦЛЯ ХАРАКТЕР!ЮТИКА РАБОТЫ

Актуальноеть проблемы. Зшодаснпо тсшов экономического к социального развития, набладаодоеоя в последние годи, выдвигает пород тзхкическгслп иоухакп комплексные проблещи, затраги-вакмгле нэ толы;о научно-технические, но и соципльно-скоисмп -ческие показатели производства. Одной из токовых яьля-зтея противоречивая и непреходящая проблема качества л производитель -ности. В'рамках радиоэлектронных г.;етодов и средств воздействия ца производство с учетом особенностей ж: лопользорэчйя эта кодалексаая проблема трапе Т.ормируется в научную проолему пош-иенпя о^ектпвдости технологического контроля с целью обсспо -чения существенного ковааекия как качества, так и иролзкода -тельностл.

Особенно оо!>о проблема повимения с-;>5с::т::е:юстп к -беспо-чепия требуемого технологического контроля стоит в тел видах производства, где значительный удельный вес заншаэт операции степдовоЛ отработки, доводки, подгонки и правил. К таил. видам в первую очередь следует отнести преизэодогзс С'Л-устро;.огз и сверхглубоких каналов, игращих ва1Шо!Ьу» в специально:.! приборостроении ц точно;.! аавзшостроешы.

Современное производство ОБЧ-устро^етв остается грудоем -ки л малопроизводительно процессе::. В особенности от.;о -сится к производству киогозвегашх резонансных диэлектрических к волповодао-деэлсхтрстесклх унлътрухутх к соглосугдих уст -рслств, где до ВО $ от всего времени затрачивается па настройку п подгонку изделии.

В елтпческсм л СВЧ- приборостроении, в точном л специальном малинострсенип мирокое распространение получили сверхглу -бокие направляглдю скстсш (сверхглубокие капали, плп отвер -стия), параметра которпх оказывает определяющее влияние на качество всего устройства, а их изготовление является наиболее узким местом в общем производстве. В качестве средств технологического контроля при их изготовлении до сих пор используются и-ти недостаточно точные мсхатгческие системы, или низкопроиз -водителышс коллтлаторные устройства, а корректировка (правка) каналов осуществляется вручную с использованием субъективного визуального контроля по методу теневого треугольника.

Вместе с тем хороло известны лазерные методы и устройства измерения и контроля угловых и линейных параметров каналов,

технический уровень которых определяется хорошо развитыми метода?,ш и средствами формирования пространственно-угловых ха -рактсриегшс излучения, а также устройствами пространственно. угловой обработки сигналов.

Таким образом, несмотря на значительные достижения как в области теории средств и методов контроля, так п в области конструирования измерительных устройств, в рассмотренных видах производства проблема обеспечения требуемого технологического контроля остается открытой.

В сложившейся ситуации перспективы успешного решения ука -занной проблемы необходимо, очевидно, связывать с решением це -лого комплекса задач, вшшчаюлда как поиск п использование но -вых или малоизученных явлении, так и разработку на их основе новых, более эффективных радиотехнических устройств измерения п технологического контроля.

Определенные возможности в решении зтих задач могут содержать метода и сродства, основанные на сравнительно малоизученном явлении резонансной частотно-угловой фильтрации электро -магнитных волн в слоисто-неоднородных структурах.

Объектами исследования являются высокодобротные многозвенные слоисто-неоднородные и волиоводно-дпэлектрические структуры с запредельными связями с частотно-угловой избирательностью, методы и устройства формирования пространственно-угловых характеристик волновых, пола"!, методы и устройства измерения и тех -нологнчеекого контроля параметров материалов и изделий, а так-;:;о методы проектирования устройств измерения и контроля.

Решаемая проблема. Обеспечение требуемой эффективности технологического контроля в производство СВЧ-устройств и сверхглубоких каналов в специальном приборостроении путем применения радиотехнических устройств измерения и контроля, реализующих явления, методы п средства резонансной частотно-угловой фильтрации электромагнитных волн. •

Ноль работы состоит в разработке теории резонансной час -тотпо-угловоы угльтрзцзи электромагнитных волн и разработке на ео осиог.е пршщипов построения нового класса высокоточных рздио-техпкчеемз; устройств измерения и контроля к методов их проек-тирога^.'Я.

Г.пггчп дчссертационноЗ работы заключаются в том-, чтобы в 1>с-$ул1лг?с теоретического и экспериментального исследования

- о -

особокяостоЛ вшкодазйстаяя плекгрочагшстнгас волн о внсокодо -броткамп слоисго-шгодпородпнш огрухгураиа о угловой п частох-ао-угловсн избирательностью разработать:

- модеЛп бгзоэих прсиессов и методой формирования прост -рпцсглсг;ко-углос»1х д чз'стотно-грсмештх уяроктерпстик рогио -тохплчос:«": --с-.т-сЛотз я скпга.тв;

- базовые элементы широкого функционального цоовачеши, риадизукцио я&зхх! р-сгизкслоЛ "КС"ог!:о-утлоЕоЯ 'Ттаътрлцчп;

- основы тоср.:и резонансной ч^стотпо-угловоп £;1льтрзш:к эл-эктропошитпих волк в тсикодсброгнт. устройствах форхтрова-Н"я чалорасходянта'хся волновнх пучков;

- основы проектирования и применения новых радиотехнических устройств измерения л технологического контроля;

- серпа'приборов л комплексов, обесиечтшагдлх требуемнй технологический контроль в производстве СЕЧ-устройств п сверхглубоких каналов и, тем сетш,. суь.-ственное ловшешю качества и производительности в специальном приборостроешш.

Методы исследования: теоретические метода классической электродинамики, кеуодц теории функций комплексного переменного, теории интегральных уравнений,. экспериментальные метода радио техники СВЧ- и оптического диапазонов.

¡¡ЖШ-ШЦ—^Ш^МШ. работ состоит п теоретическом и экспериментальном ис следовании взаимодействия электромагнитных волн с високодобротндми слопсто-неоднсродиими и Еолнсводно-диэлсктр-д-чесгсгли структурами с "."ототно-углово.Ч избирательность::;, что лозволг.то разработать:

- шзаодц существенного (до 3-:: порядков) повоелкл угловой рсзрола:^;с 1 способности слоэтто-несгнородтп: структур (п.с.

- г'етоди зкачитолг-кого (до 2-х лорязков) поз1пешгл частотной разрспгогдоЗ способности вслповодно-дчэлсктрглеских устройств (а.с. 2356.72);

" - ¡тот Л устройства (а.с. Г," '550527, 377035, 424:97, 728363, 1103396) формирования паторасходащхся волповнх пучков с требуемыми пространств^нно-угловн?.::: характеристиками излучения;. •.'...'

- погода Окзлйзз ипогозпвцшг: з:аскад!шх'слог.сто-пэодиород-Й1К и волноводно-дт'Г"дектричееккх структур, ос5сспсчк.т;э:г:ле значительное (до 2-х 'порядков) улеаьаошге срудосглостл процесса

расчета характеристик этих структур;

- аналитический метод электродинамического синтеза кзс -годных многозвенных Еолноводно-диэлектрических структур, по -зволяюцпИ одновременно повысить точность результатов и сократить (до 2-х порядков) машинное время при их проектировании;

- устройства измерения (датчики)^угловых и линейных от -клопений с угловым разрешением до Ю-^ секунды и линейны;,; раз-. решением до Ю"2 мам.

Р'гггрттгоет.тт-'9 и затщаемне нопуе нэучнне и практические иогтогогитя:

1. Основы теорггт резонансной углоеой и частотно-угловой фильтрации электромагшганых волн, включающие:'

- модели взаимодействия ограшгаенных волновых пучков с ро-ЗОНЗНСИШК ЕНСОКОДОбрОТИШИ СЛОИСТШИ структурами с угловой и частотно-угловой избирательностью^ исследование которых позво -лило выявить пути значительного пбвниения угловой и частотной • разрешающей способности этих структур;

- модели преобразования и формирования углового спектра малорасходяарцсся ограниченных волновых пучков в открытых резонаторах и открытых волноводах, анализ' которых позволил выявить способы уменьшения угловой расходимости и повышения простран -ственно-угловоП стабильности излучения в устройствах; данного ■ типа;

.- методы и процедуры расчета частотно-угловых характеристик слоисто-неоднородных структур и прэстранственио-временнух характеристик взашодопстЕувщих с нг.лн пучков', которые за счет бол^аоЛ адекватности процессам резонансной частотно-угловой Г;льтрпц;1П н меньше!: трудоемкости обеспечивают и повышение точ-нос.тн, и снижение затрат мапшшэго времени при автоматизированном анализе радиотехнических устройств нового класса.

2. Аналитический метод обобщенного электродинамического синтеза §шп>трукищх и согласующих радиотехнических' устройств, с частотно-угловой избирательностью, отличающиеся от известных: ■'

- введение;«! нового прототипа, более адекватного реальная устройствам; • _

- введением новой обобщенной частотно-угловой переменной, болэо то"ко оплсшющеК волновг.е процессы в структурах.;

- попользованном разработанных алгоритмов сштоза, утлень--■ла/щт:;; трудоемкость расчетов на гйЗ, .что обеспечило одноврзмзи-

¡ю и повышение точности, и снижение затрат машинного времени при автоматизированном проектировании устройств.

3. Основы проектирования базовых элементов и радиотехнических устройств измерения й контроля, содержащие:

- их модели и метода теории резонансной частотно-угловой фильтрации;

модели и алгоритмы автоматизированного анализа (наращивания математических моделей) многозвенных каскадных структур;

- алгоритмы автоматизированного аналитического синтеза многозвенных структур с угловой и частотно-угловой фильтрацией; а таю:е методику метрологического обеспечения и рацио ¡ильного применения рассматриваемых устройств в качестве средств изме -рения тг технологического контроля.

■1. Пр:шцппиально новые базовые элементы и раднотехнлчес -кие устройства нового класса на ос.чове оффектов резонансной частотно-угловой с^ль грации, а именно:

- волиоводно-,диэлектрический резонатор в запредельном волноводе (а.с. П 238632);

- рсзоиашшИ скаккрунцкй угловой фильтр (а. с. Я 319938} ;

- устроЛотва формирования и стабилизации дростраастаешю-углошк хероктеристпс волновых пучков (а.с. .'ГД 556527, 121-197, 723337, ПСЗЗЗС);

- устрсИ2?Е2 управления часготпо-времекгаглс г-аракте ;,г-хоми вагаоиа пучков (п.с. 1108897, 1505232);

- устройства измерения (датчика) угловых и лшеШшх с«ою-пепии (а.с. Ж 319953, 1376710);

- устройства обработки оптически сигналов (а.с. '130-158, 949349);

- устройства управления энергетическими характеристиками волновых пучков (а.с. .',> 1408409).

5. Результаты внедрения а применения нового класса высокоточных радиотехнических устройств измерения и технологического . контроля в опытно;.! и серийном производствах СВЧ-у с тройств и сверхглубоких каналов, что обеспечило:

- повышение (до 15 раз) точности и производительности процессов технологического контроля в производстве сверхглубоких каналов;

- повышение (до 20 рал) точности и производительности процессов измерения £ и Ц> ¡5 диэлектрических материалов в СВЧ-

диапазоне;

- повышение (до 2-х порядков) точности результатов проектирования и производительности процессов проектирования много-3LüH¡iiE резонансных фильтрующих и согласующих СВЧ-устройств.-

6. Суммарный экономический эффект, превыиаюции 800 тыс. руб., полученный в результате внедрения и применения разработанных методик и новых радиотехнических устройств измерения и технологического контроля на предприятиях отрасли.

Практическая ценность г.пботп. На основе выполненного комплекса исследований под руководством и непосредственном участии автора:

1. Разработаны и внедрены контрольно-измерительные кош -локсы, обеспечивающие существенное (до 20 раз) повышение точ -ности и производительности процессов измерения и контроля.

2. Разработаны и вас дрен:! эффективные методы и' алгоритмы проектирования радкстгхкичссшас устройств- с частотно-угловой •кзбкротедшоогью, обеспечивающие повышение (до 2-х порядков) точности и щн)ипводьтнл1.ности процесса проектирования.

3. Разработаны, создрнц к внедрены радиотехнические устройства, отличазцдеок .улучиешшаа характеристиками, на новизну тохипчешз. редекнн которых получено 25 авторских свидетельств.

Репзптггя роботы. Полученные в работе теоретические и практические результаты воплощены в серии устройств, систем и технологий, использующихся в серийном и опытном производствах на предприятиях гг.¡.'¡осины, Тулы, Горького'и др. Экономический аффект от внедрения составил более 800 тыс. рублей.

Разработанные автором модели, методы и устройства, а такие обобщенный электродинамический синтез СВЧ фильтру вдих и согла -суящих устройств внедрены в Тульском политехническом институте во все внди учебного процесса - в лекционные курс-ц, лаборатор -nuil практикум, курсовое-к дипломное проектирование. На основе полученных результатов издано 5 учебных пособий и.более 20 ме -тодических указаний для выполнения ряда циклов лабораторных работ.

Апробация работа. Основные положения и результаты диссер';-тационнрй работы докладывались ка.П Всесоюзной научно-технической конференции "Применение лазеров в приборостроении, машино -строении и медицинской технике" в г.Москве, 1979 г.; Всесоюзной конференции "Развитие теории и. техники средств хранения инфор-

маши" в г."оскге, 1930 г.; ВсоссвзйоЗ колТоревдии "Развитие и внедрена новой техники радиоприемных устсоПстз", г.Мос??з -г .ТорышД, 1981 г.; Первой Всесоюзной. ко;4ерз;хц;и по рздюол -тике, г.Фпунзе, IS8I г. ; Всесоюзной коилеропцпя "Диалог "!1ело-в"' - ЭЛ.!", г.Ленинград, 198? г.; XjOTTI ВсесотеноП научной сессии НТО ï'cJ км. А.С.Ненова, г.мсскьа, I9D2 г.; Бсесомзчой кен^ероицхх "Интегральна.! ехзктрештп СШ", г.Новгород, 198'.'. г.: на етг-тетуп« по тт.ьрякпчч, г.лврьчон, 1.984 г.; мекяународша кок^ер нчиачх и диодах-семинара:; по акустосптико, г.Ленинград, Т989, Т990, Т99Т гг.; Всесоюзной конференции "Актуальные про -блетлн электронного приборостроения", г.Новосибирск, 19Э0 г.; на котодоолгачесхса ссмхнарс Е;сзоЛ лколп по при-кладней елей -тродинамдцо в МЗИ, гЛ.хсква; на семинарах в ITF3 А!! СССР, о таило на еогичгара.ч и Kc::ïeps:n;..;ix, проводных в Лнепррпетровскоч государственном университете, Ленинградском институте авпацион-ного.приборострозЕшя, Киевском вышлем инженерном училища связи, Пензенском и Тульском вистах военио-шшшериых училищах в 1985... 1991 гг. ' '

В 198-1 г.- автору за работы в области специального малино -строения .присуждена премия имени G.II."Лосина. В 1987 г. панорамный измеритель угловой расходимости лазерного излучения отмечен бронзовой медалью ЦЩХ. В 1988 г. технические рспения по авто -глатизацки контроля непрямслинейкости и автоматизированной правке сверхглубоких каналов, разработанные под руководством автора, признаны лучшими во' Всессшиоя конкурсе, проведенном лурпалом "Наука и техника". В 1989 г. за создание радпооптическол системы контроля параметров сверхглубоких капзлов автор пзгр-лдок серсбрлнел медальр BJ3C.

По' теме- диссертации автором опубликовано бл::ге 1сЗ ргбо:, в том числе I монография :з издательстве "Наукога думка". 4 мсмдуведемствгнглл; сбепгикэ !:зучн»лс .работ под редакцией автора, 5 учебных пособий, 93 отстал, получено 25 авторских свидетельств. ' • ". -

Структура и объем диссертации. ^::сссртоцта кзлемзпа на 2С5 страницах ыс-здяогссиого текста, иллюстрируется 34 рисунками, 3 таблицами-и состоит из введения, гюста глав, лахличения, сппска. литературы цапксзог.эзлИ и ¿О прилемечц.й.

КРАТКОБ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во :тг. обосношвоогся актуальность роаоомой в диссертации научной проблемы, Формулируются цель и задачи работы, описываются объекты и методы исследований, рассматриваются на -учпая :-т практическая значимость результатов, приводятся сведе -ния об апробации и реализации основных положений диссертации.

В первой главе в результате анализа как конструктивных особенностей воиноводно-диэлектрических СВЧ-устройств и сверх -глубоких каналов, так и особенностей процессов их проектигова -ния и изготовления, устанавливаются причины, поро.гдагщио про -блему, вырабатываются направления ее решения и задачи исследо -вания,

В рамках радиоэлектроЕшки корни проблемы технологического контроля в производстве сверхглубоких каналов необходимо искать в особенностях каналов как объектов контроля, а также в методах и устройствах самого контроля. Из всего арсенала методов и средств измерения угловых и линейных перемощений в настоящее время наиболее точными;и производительными являются лазерные. Конструктивные особенности сверхглубокого канала - малый доа -метр и значительная длина - налагают ограничение на-размеры как зондирующего пучка, так к датчика, а также приводят к ослояпе,-шш шумовой ситуации в канале измерения. Действительно, уведи -чеппе диаметра пучка для уменьшения его угловой расходимости и иозииоцця пространственно-угловой- стабильности с коночной' целыз повшешш точности измерения приводят к диТрокцни пупка на входил; сочсчиш канала шмтлеикк, помех, вызванных персоЯраг-енио: боковых лепестков пучка от боковой поверхности канала.

Следовательно, измерения в сверхглубоко;,; канале отличается ' от измерений в свободном'пространство наличие;.; дополнительных х помех, в общем случае носящих случайный характер. При обеспече -!ыи высокой .стабильности пространстзегшо-угловых и частотно-временных характеристик зондирующего .сигнала измерение угловых па -раметроз сверхглубокого канала квалифицируется как оценивание--• неизвестного неслучайного онергет::чсского .параметра сигнала из -ьестной формы, а оптимальным измерителем мог.ст быть согласован -пыл или оптимальный частотно-угловой фильтр, структура и харак торпскш: которого .определяются 'характеристиками сигнала и помехи. .-"•

В случае факторизация процессов измерения оптю.:алышЛ из -даритель монет содержать последовательно расположенные узяопо -лосные частотный и угловой фильтры. Анализ известных методов и средств измерения угдозих л лансШшх порсмедонлй с кзлолопной точки' зрения показывает, что п них, как правило, отсутствует устройства пространственно-угловой днекул.-ипацки помех, в ро -зультате чего в производственны:: условия;: сш: малоой-жтавич вследствие недостаточной'помехоустойчивости и ви'ростойкостл.

Обобдая шаоизлоштоо, мегдю утверждать, что яаилуа»! измерителем угловых отклонении л.ог.от бить устройство, обьеднад-кцее в себе высокую точность кнтор:: лренцпонних систем со спо -ссбностьм подавления угловых помех, которой облздллт далоозсип фнльтры. Такш устройством смог бц бить рсяспзношгЛ одненолоо -пый угловой ш;итьтр как многолучевая идтержртлцлолися система с единственной'полосой пропускания.

Кроме углйвзл избирательности н лроегралатгокцс-уг.шЕоИ помехоустойчивости методов и средств обработки сигналов существенной влияние па точность измерения екг знг.г";? такие параметры зоидорувдого пучка, как угловая расхсдг -сеть, прпс?раист.г-:.цн?.: структура пучка и' их стабильность.

С момента создания лазерол уллглнл..:; попреем лрнвлолзли внимание громадного количества пзллоделлтелол л:к л СССР, -лл и за рубемом. Вслед за фодЕдевтылыи ... ['-ботами Л.Л.Пл,. л;.л л л, Д.А.Взйшатойна, Л.доксз и Т.Ли, Дм.Гордона л ;1:.Е.,йдл, рлл.лнп., указанных проблем посвятили свои, работы В.'й.Таланов, Б.З.&шз -неленбаум, В.В,Любимов, II.Б.Орлова, В.С.Алсрбах, С.П.Плюсов, Н.Г.Ваштов, А.Т.фкалковский, В.С.Булдыров, 0.С.Фрадкин, Ищенко,-С.Ю.Славянов, Л.Л.;.!иказляп, А.!;'.Гопчаренко, Б.II.Степа -нов, А.П.Хапалга, А.«.Вельский; ТЛД.Ксрнейчпк, Н.Н.Войтовпч, А.И.Сивев ц многие, многие другие в СССР, а такме А.МСишен, А.Е.Апмеа, В.Штрайфер, Н.Гамо, Х.К.Лоз и :.шогко другие в С1:1А и в ряде других, стран. 3 настоящее время благодаря юл для целого ряда применении эти проблемы момно 'считать успеано решеннш,ш.

.Однако в этой хороао развитой области остались некоторые белые пятна, освещение которых будет способствовать еще более эффективному воздействию ее на современную науку и производст -во. В этой связи прежде всего.необходимо отметитьЁтот факт, что создание одномодового режиа в измерительных лазерах осудест -вляется методами, которые значительно 'ослабляют и основную моду,

сюшая коэффициент полезного действия и мощность источника излучения. Кроме того, до сих пор но удается синтезировать от -крпше резонатор'; с требуемым (оптимальным) иросграпсгвзнко-углокгл распределением поля как внутри открытого резонатора, . так и вно его. И, наконец, по разработан: метода л ородзтва певллеплл пространственно-угловой сааалла лоагл излучения, но ирлводлала к уаоллчеЕПл поперечник размеров лучка.

}<;::■! рс-ллпля укезшашх задач В'.'о&одсл, по всей вероятности, нетрадиционная подход к проблеме формирования малсрасхсдя-!!;пхсл галловл:; пучкоз, х; которс:.: нехшпш формирования рас-смсгричмоя 5а не с усгоявлпхея пространственных представлений, а а хуллгнпх к нлл сип. ггалаллх угловых, или прострлпст.'впио-частотных позиций, успелпо глаалпаймых в современно:: ¡лл'лооп -

тике А.П лгуллаал, С.И,;.;.'..-.л:.^.кп, В.Л.Зверевы..:, П.С.От; пллаллл. Д.Д.Ь,,ала. \ л.У.УУ ..ллл" УЛС.Каллагла: л да,

Слогу!/:' г.-.;'.-лл... ч.а гллллг; л аларлл.л:с:;нл улолл:; л.Елрл-1&ч1\иа л . л- ,:л:; лаг л .л лун угловую гсадл;з от -

крытых у ллл'..;>'.. ■ ' . ..:..... :,л.,;л.л;л>.

■ч.. л;- . . ■л лл ■ 1 ,лл л: л.л;а,аул, : разработал лпактраях.-ной уг. '. "■• л а . л :лл.¡л.ллл :.л!л0|,;;сл&тлл:лллл вол-

ноша Пул:": л.' : 'Л : ■ л лал.' бл у ол.ллла.л луп условии прздеталл а .•; ;..■!. : л1.. V1...". л лал^алла гтлллллллмо ро ро-

зоналелл- ... .. .. ' ,. .. ;. ■■.

Плал ¡/,1 ■: :л:.'".л .л ■ ; .-л лл л. ал, л ..лаа,, ч те л_ллл;;э проблемы ; л.л,;..;: л л:л. ;... ло.лу алл и луаллаодеала сверхглубоких каналов лааала,:,л,,а сил.л ал ... ^лх-л.а опалллалщллся нг,яравле -чпем в глл; л;, галла-"Чллл.лллл., у .-.;;.. а. л:л аллх методов ¡1 средств контроля - а л:.ла^лл:лл .ч.л а, .:л; ал .: ела:л-...а..л:. а радение состоит в налога.лл..:л лп'лааулл указалллл и..; о трудностей на ос -нове методов л у строгал резонансной угдэьои лила транш: олек -

троа:ах'нпгагпл ааа.ал, что счет более укрепит позиции радио волнована методов и средств контроля.

Однако ясно, что разработка целого комплекса ново: уст -ронств, ввдичаыщнх первичные'преобразователи (датчики)'угловых перемещений, устройства формирования и устройства стабилизации, вряд ли возможна без развития новой теории,- объединяющей в себе в'оь спектр вопросов фильтрации, формирования и стабилизации малорасходящихся волновых пучкоЕ. Именно таковой могла бы стать теория резонансной угловой' фильтрации электромагнитных волн/ ко-

торая на основе нетрадиционного углового фильтрационного под -хода и на базе нового явления - резонансной угловой фильтрации электромагнитных волн, раскрыла бы с новых позиций характер' взаимодействия ограниченных волновых пучков с раз.тачпиш уст -ропствами, механизм преобразования углового спектра пучков в открытых резонаторах и дозволила бы уяснить пути создания но -пых радиотехнических устройств измерения и контроля с более высокими техническими характеристиками без -ухудшения их экономических показателей.

В отличие от сверхх\тубоких каналов, проектирование СВЧ-усгройств, а такяе их изготовление и подгонка в случае использования лазерной' технологии, находятся в сфере компетенции ра -диоэлектроники, поэтому корни проблемы технологического контроля необходимо искать практически во всем комплексе процессов проектирования и изготовления этих устройств..

Развитие методов проектирования СВЧ-устройстз изначально предполагало существование двух направлений: электродинамичес -кого и на основа- теории СШ-цепёй с сосредоточенными или рас -' пределеиными параметрами. В конечном итоге благодаря- фундамен -тальным работам А.Л.Фельдатейна, Р.Явпча; Л.В.Алексеева, А.Е. Знаменского, Н.И.Прохоровой, Е.Л.Бачшшной, А.ЮЛоделя, В.М.Оси-пенкова и др. в СССР, а тацяе П.Ричардса, Н.Рибле, Д.Кона,- Д.Л. Маттея, Л.Янга,'Е.М.Т.Дяонса, И.Рида, К.Кравепа в США, А.Матсу-мото и др. в Японии преобладало второе из направлений, основанной .на использовании георш! СЗЧ-цепей и различных низкочастот -них прототипов.

В настоящее время это направление проектпоования оснащено многочисленными методиками, таблицами и графиками, обобщено в справочниках й успеино решает задачи проектирования подавляющего большинства тийов СВЧ-устройстз.

•Широкое распространение в технике СВЧ волноврдно-ддэлектрх-чзских устройств вызвало необходимость разработки новых методов и возродило, интерес к методам электродинамического синтеза, в развитие которых существенный вклад внесли советские ученые В.В. Никольский, Б.Ю.К-шплевич, Р.Е.Трубехин и др.

. Однако, несмотря на успехи в развитии данных методов проектирования рассматриваемых -устройств, полный анализ и синтез их на эЛсктродпнамичос-ом уровне, как отмечает Б.С.испилсв;:-, остается весьма трудоемким процессом' дако при использован;"".: самых

современных высокопроизводительных ЭВМ. В результате, параметры реально спроектированных устройств существенно отличаются от требуемых, что вынуждает применять трудоемкие и малопроиз -водительные процессы подгонки.

Таким образом, мо.мно вполне определенно утверждать, что проблема технологического контроля в производстве многозвенных волноводно-диэлектрических СВЧ-устройств шеет свои корни и в процессе проектирования этих устройств.

Следовательно, одной из задач диссертационной работы яв -ляется глубокий анализ известных, хорошо развитых методов проектирования с целью выявления в'них тех белых пятен, которые снижают их эффективность при проектировании рассматриваемых устройств.

Однако высокая достоверность синтеза устройств не дает положительного эффекта в их производстве без решения технологических аспектов проблемы, связанных с обеспечением требуемых допусков на геометрические размеры элементов и параметры мате- . риалов. Особенно остро эти вопросы стоят в производстве моко -литных волноводио-диэлектрических структур, где возможности подстройки ограничены или вообще отсутствуют..

Такгал образом, необходим оптимальный входной контроль параметров материалов и геометрических размеров элементов.

■ Вопросам измерения £ , ^ материалов в СВЧ-диапа-

зоне посвящено значительное количество работ. Благодаря усилиям В.е.Взятылюва, А.Л.Потапова, О.И.Гудкова, В.А.Валитова, В.В.Ме-риакри, Е.Б.Зальцмана, Л.Н.Брянского, Н.Н.Бергера и И.С.Сиг.жп -па, Е.Г.Макеева и В.АЛ'оробкнна, Т.Л.Левдиковои, Т.Н.Нарытшша и Л.Г.Войтснко, Г.П.Шедамово, В.И.Лфромеева, В.И.Молчанова, РЬИЛГятпка и л.К.Бабарыки, К.П.Яцука и В.П.Шестопалова, В.Г.Ба-турц и многих других в СССР, а такке А.А.Брандта; Р.Е.Йоргера и Е.Ц.Дйорляк, А.К.-Танца, Е.лельмута и др. за рубежом разработано значительное количество устройств, реализующих.емкостные, вол -колодные, волпоиодно-резонзнсные, резонансные, антенные, дифракционные, рефракционные и другие методы измерения.

Достигнуты высокие -точностные показатели: погрешность из -морения £ доведена до 0,5...0,2 %, а полезность "Ц 5". до единиц процентов, что позволяет успешно ропать многие задачи С'ВЧ-тохникн. Однако применительно к многозвенным высокодоОрот -пш ЕОЛНОВОДиО--м"ЮЛОКТрИЧеСКШ устройством и, в особенности, к

монолитным структурам, достигнутые точностные показатели су -ществошю низе требуемых. Так, ддя фильтров с полосой пропус -каши менее 0,1 % допустимая погрешность в не долмна пре-вымать 0,01 $, что более чем на порядок мсньпа достигнутом.

Следовательно, повиченпе точности измерения параметров материалов в СВЧ-днапазоне без ухудшения экономических показателей измерителе;!'необходимо связывать с комплексным подходе..! к задаче измерения, затрагивзщом как принципы пос-роенпя, так и элементную базу и методику измерения.

В соответствии с радиотехнической теорией оценивания из -мерение 6 и Ц о цатзрпаяов в СВЧ-днапазоне в большинстве случаев момно классифицировать как измерение (оценивание) не -случайного неизвестного энергетического параметра зопдируищего сигнала известной формы, а оптимальным алгоритмом пзмероипя мо-мет сыть фильтроз;1ч обработка сигналов с помощью сканирующих (перестраиваемых) ч '.сготных фильтров, структура которых озвнеит от чумовой ситуации и сво;ютв измеряемых материалов.

Таким образом, проблема технологического контроля в производстве СВЧ-устронств мокет быть роаева как на основе сущест -венного теоретического обобщения, позволявшего успелно решить задачу проектирования, так и на основе использования новых плл малоизученным яьлонкй, реализация которых позволила бы создать новую элементную базу измерителей и разработать более олдец -тивиые методы контроля 'и измерения.

Такова.! момет бинь явление резонансной частотно-угловой фильтрации электромагнитных волн в волнсводно-диэлзктрпческих структурах с запредельными связями, исследование и применение которого.помог.ет ликвидировать имеющиеся еще белые пятна в тео-pim и практике СВЧ-устройств.

. Подводя-итоги, можно определить задачи диссертационной работы, заключающиеся з.том, чтобы в результате теоретического-и экспериментального исследования особенностей взаимодействия электромагнитных волн с високодобротными слоисто-неоднородныли структурами с угловой и частотно-угловой избирательностью раз -работать: .

- модели.базовых лроцессоз и методов формирования лростран-ственно-угловнх и частотно-временных характеристик радиотехни -ческих устройств и сигналов;

-базовые элементы широкого функционального назначения, pea-

лизующие явления резонансной частотно-угловой фильтрации;

- основы теории резонансной частотно-угловой фильтрации электромагнитных волн в высокодобротных устройствах формирования малораеходящихся волновых пучков;

- основы проектирования и применения новых радиотехнических устройств измерения и технологического контроля;

- серию приборов и комплексов, обеспечивающих требуемый технологический контроль в производстве СВЧ-устройств и сверхглубоки каналов и, тем самым, существенное повышение качества и производительности в специальном приборостроении.

Бо второй главе на основе теоретического и экспериментального исследования механизма взаимодействия электромзпштных волн с Енсокодобротными диэлектрическими структурами разработа- • ны модели базовых физических процессов- резонансной угловой фильтрации ограниченных волновых пучков в плоско-слоистых структурах и резонансной частотно-угловой фидьтрацш! волн в полно - . водно-диэлектрических структурах с запредельными связя.ш. Установлены основные закономерности явлений. Проведена разработка адекватных математических мотодов - встречного преобразования Лапласа и модифицированных рекуррентных формул.

Показано, что резонансные слоистые электромагнитные структуры СЬЧ- и оптического диапазонов при определенных условиях ■ возбуццеыия и параметрах структуры обнаруживают в достаточно узком угловом интервале аномально высокую угловую избиратель - -иость и осуществляет резонансную угловую фильтрацию входного сигнала - сумские углового спектра волнового поля. При оптимальных условиях возрастание угловой избирательности мох.ет дости -гать 3-х...4-х порядков, при этом частотная избирательность уменьшается на 1...2 порядка. Так, например, для простейшей диэлектрической структуры (рис.1,а), состоящей из двух слоев 2,4 с воздушным заполнением и толщиной сАа= — 15" мкм, заклю -чешшх в среду из более плотного диэлектрика при возбуадешш ее синфазным рааноамплитудным пучком шириной О. = 30 ш на дупше ■ волны Лй = 0,63 мкм угловая, характеристика пропускания во всем интервале углов падения -90° ^ оС4 4 90° имеет единственную полосу (рис.1,6) с шириной 0,5 = 1,0-Ю~5 рад, или 2 угловых секунды. Для сравнения заметш, что для получения такого разрешения в автоколлнмагоре с шириной щели 10 мкм фокусное расстояние объектива'должно быть не менее 2 м. Угловое разрешение

интерферометра Фабри - Перо при той не толщине резонансного слоя

« О

и тал ¿те коэффициенте отражения от стеной составляет 10 "рад, т.е. на 4 порядка низе.

В обшям случае угловое разрешение резонансных структур с угловой избирательностью определяется длиной волки излучения Лс, пирпной О. и видел распределения пучка, а также характера -тической данной структура Ь0 : 2(йоС)0_5<--ДЛо/2КЬ0, где пз -рачетр А ' зависит от распределения пучка и его относительного размера а/ 1_.о • .Характеристикая длина Ьо ¿,;еет смысл до стоянной дайны резонансного углового фильтра и определяется через ярегтзточную от полного фззового сдвига Гг .волн Брил -лг?пэ в резонансном слое'по продольному волноро.-гу числу Кх и косф^зцлса? отрдт.сния этих волн от стенок слоя 0 :

> - й'/и-й1). „,

Резонансная угловая фильтрация,з большинстве случаев является двусторонней, ослабляя как положительные, так и отрицательные составляете углового спектра входного пучка. Реакция дву -стороннего резонансного углового фильтра на пространственный дельта-импульс представляет собой две вытекающие волны, рас -пространяэдиеся и затухающие в противопологашх направления!: от сечения возбуждения:

6(^-0)^ (2)

где б (у^О - функция ХевпсаЛда; Ьс , - постоянные^ длины для•право>.,торонкоЯ и левосторонней фильтрации; , К^р -змчллтудп-н продольные волновые числа правостороннего к лево -стороннего-переходных Колебании.

Угловая характеристика многозвенных двусторонних угловых мчльтров, зырамонная чороз ксмплекспуи углсвуо расстройку р«- ] '¿.оС ,в' обцем случае является меро-

Г.100'"'П0!: гункцчей

£ нГ £ ^ _ ЬСРТ ¡ЧРШРО + ~ (Ир) ~ С-(р')Ст(р1>

где Ь(р) н G(_f>) - целне функции переменной р ,

В резонансной электромагнитной системе с двусторонней резонансной угловой фильтрацией при возбуждении ее непрерывным Хшштюея иространстгонншл сигналом на участке возбуждения ос* 4- 'jc 6 ос п возникают встречные переходные колебания - 'вытекающие волны, распространяющиеся от границ сигнала ОС = ОС л х=эеп навстрзчу друг1 другу. В:те участка зозбугдспгя возни -кают правое и левое свободные колебания г- •вытекпплло "иол;ш, рас-прострапящиеся вправо от правой границы и влево от левой границы сигнала.

Структура свободных и переходных колебаний, т.е. спектр-разрешенных продольных волновых чисел вытекающих волк не зависит от вида возбуждающего сигнала, а определяется свойствам:! структуры и есть спектр полюсов функции h (^р) .

Наличие на участке возбуждения в выходном сигнале одновременно и нарастамдего, и спадающего сигналов исключает применение метода двустороннего пре •бразования Лашаса к оппсашш встреч -них переходных колебаний, что вызывает необходимость разработки нового варианта преобразования - встречного преобразования Лапласа, в котором снято ограничение на сходимость определяющего интеграла в полосе на плоскости комплексного переменного р и изменена процедура нахоздения интеграла свертки:

X ос

е^') h+Coe-ос') doe'- i Д Сое') осd ас'.

ССд ' с^п

Разработаны «одела различных видов резонансной угловой фильтрации. Проведены экспериментальные исследования. Получено хорошее совпадение теории и эксперимента.

Исследование волновых явлений в волноводно-дизлектрических структурах с запредельными связями позволило установить, что в ряде случаев модуль коэффициента отражения роли по амплитуде при расположении сечения отсчета внутри запредельного участка макет существенно превышать единицу, что но противоречит закону' г. охранения эпоргкл и позволяет правильно-объяснить прич:шу рас-алчного рода аномалии, Напрждар, аномальную'зависимость коэффициента передачи системы из двух волноводов, соединенных запре -далкллл яолноподом, от длины запредельного участка.

Показано, что СВЧ день, составленная из запредельного и обычного волноводов при расположении сечения отсчета внутри запредельного участка не является минимально фазовой, поэтому ее матрица рассеяшья не унитарна, а матаматические модели ее, полученные на основе у1штарности, неверны.

Разработана методика декомпозиции устройств с запредельными связями, а такг.е методика их объединения, при которой все реальные или виртуальные границы элементов и блоков расположены в волноводах с распррстрзнящш/пся волнами, „"¡ля сокращения затрат времени при анализе многозвенных какасдыых волноводно-диэ-лектрических структур с запредельными связями на основе рекуррентных формул Власова, допускающих лит. послойное наращивание структур, разработаны модифицированные рекуррентные формулы, позволяющие проводить наращивание блоками различного уровня.

Так, при наращивании структуры о'дкорезонзненымп звеньями (блоками 1-го уровня) приводенкый коэффициент отражения от N -звенной структуры определяется выражением

г т К-ЛФЬхрдЩ) = МЛФ) м - ' 1- ЙмпГм-Л^ех-рЦ^Ф^" 5ЛФ) ' (3)

где - модуль коэфф:щнента отракения от I -того барьера (элемента связи).

При присоединении выхода N -звенной структуры ко входу ¡,1-звеаной через I -й резонансный слой

Г (Ф)

1 м + \ 1 /

N ех-р т)

где

ГМ(Ф) , (Ф) - приведенные коэффициенты отражения от входа и выхода структуры соответственно.

Разработан'самый быстрый алгоритм наращивания числа звеньев: 1—3—7—15—31.

Получены- матем-тлческие модели многозвенных структур, в том' числе с учетом поглощения как в элементах связи, так и и резонаторах. Проведено экспериментальное исследование моделей и методов. Обнаружено хорошее согласие теории и эксперимента.

В третьей глав о дана разработка новых базовых элементов широкого функционального назначенную - резонансного углового фильтра и волноводно-дпэлектрическрго резонатора в залредель -ном волноводе. Приведены основнно функциональные соотношения. Описаны конструктивные особенности, достоинства и недостатки.

На основе анализа известных диэлектрических устройств с угловой избирательностью - диэлектрических''антенн,' интерферо -метров Фабри - Перс, призм и фильтров полного внутреннего от -радения, призмы Кестерса и др. разработаны принципы построения нового устройства - резонансного углового фильтра (а.с. 319988). По сравнению с диэлектрической антенной (рис.2,а), в которой распространение волн Бриллюэна в диэлектрическом волноводе и их излучение из волновода отвечает условиям:с^-*- оС акр Дг^ЭО0, для резонансного углового фильтра (рис.2,б) справедливо:о(4-»900, о^ 1 — с*. 1 кр . Отличие угла излучения оС^. от 90° приводит к тому, что угловое рззревдшэ в фильтре пропорционально его характеристической длиае, в то время как в диэлектрической антенне оно возрастает с ростом длины'лить в степени 1/2. Условие с£г-»90° приводит к увеличению поперечной длшш волны в резо -каноном слое: Ле/со&о(-11 что обеспечивает увеличение пе - . редаваемой мощности; снижение критичности фильтра к изменению толщины слоя, а.такие обеспечивает высокий коэффициент отракз -ния на границе слоя даме без йрпменения дополнительных мер. • Б результате резонансный угловой фильтр в субмилли,'.етровом и оптическом диапазонах имеет угловое разрешение на 3...4 порядка больше, чем диэиемричезкая антенна. По сравнению с интер$еро -метром Фабри - Перо условие йСа-*50° обеспечивает рост угловой избирательности в (^о^) раз, снижение критичности устройства к дефектам отражающей поверхности, увеличение развязки'резонан-сного слоя, а такхе расширение частотной полосы пропускания б (сосод-1 раз. При одинаковом угловом разрешении длина интерфэ -рометра долгла бить больше длены фильтра на I,..2 порядка.

По сравнению с призмой Кестерса .резонансный угловой фильтр как антенна обеспечивает на 4...6 порядков большее усиление, что существенно повышает соотношение сигнал/шум и, следовательно, разрешающую способность. .

Дополнительны!,! достоинством резонансного углового фильтра "с допредельным резонансным слоем является независимость рбсолат-ного допуска нз телщгату слоя, а следовательно, на неплоскост -

Рис Л. Схема резонансного углового фильтра и его характеристика

Рис.2. Схема диэлектрической антенны и резонансного углевого фильтра

- 2П -

лее-г- и кгиарзяяг.^пос'л» о? пагшт.-лглс!! добротности фх.— тгз, ■»le позволяет получать Euuoiiopw3peja^i;'w yjTncíxT;:: из дну: ппчцельно йзгогоышймых элементов н:»тьы их склоЛк;. с н~сеход::-

JC-'.-jpon, Так, для фи-ыров, опксопкпг в глпсо 2, при тзгте---,гГг; ..V ;гсципальнои слсмо, г^отнпту-

у?'линян чужлвш&льность порядка 1Суглс^,. зс;;,, иди.

Разработан'! модели реячичннх вариантов угловых тнльтиив, в частности, фильтров с дополнительными, в tow чи.еле и занра -дельными, слоями, а так^е каскадных мнигооьсиных идпь-мор;.ы;: :; д-'умзриых фильтре". ^ 3;;спег'.:г.1с117г.ть!!т:0 нс^пдснчччгг исдтвопд:'"!' ■~;г■•;> :лг ность основных тзорстичоскяг полег.гний.

Б углулмме хсолелоЕЗНхя извести:.!:: росонааспчт СВЧ-уст -ройств разработан волноводный аналог резонансного углового фильтра с запредельными слоями - волноводно-диэл^ктрический. (а. с. 238632 ) резонатор г. запредельном вглысводе (juic-Tj) . Особенности и достоинства нового типа резонатора:

- использование в качестве элементов связи участков запредельного волновода того де сечения, что и волновод резонатора, та счет постоянства поперечного сечения волновода исключает возможность возникновения волы высших типов, а сам запредель -¡пен волновод ослабляет их в большей степени, чем основную вод -ну, что способствует повышению частотной избирательности фкль -трукчих и повнменгнз точности, измерительных устройств;

- применение .в качестве элементов связи запредельных вол -плодов позволяем по.:уч::ть высокие добротности связи, з тс:.; числе и при кепельзовзши: в качестве резонаторов материален с шпион диэлектрической пронпцссмося-ю, что з цело;.: обоопечивсет разреши:« cncítípa собстззкшх кояооанпп, повышение термоста -б:1л;иости технологичности устройств, а такме доЕКхение (до 2-х порядков) частотной разрзцаицоД способности;

-- использование в качество барьеров участков запредельного яедиэвода с регулируемой длиной обеспечивает возможность прецизионной регулировки добротности связи, что открывает возыож -нооть реализации оптимальных состояний измерительных резонато -ров, оэезпочивая существенное повышение точности измерзни 6 -:: tq Ô" диэлектрик об;

наличие элементов связи в виде участков запредельного .тлчоюда позволяет реализовать способы и устройства прецпзион- . не? нас тройки резонаторов, что способствует повышвшш точности

Рдс.З. Схема волноводпо-дпэлектрнческого резонатора

в запредельном волновода: I - пвтащяй волновод, 2 - элемент связи, 3 - диэлектрический резонатор, 4 -элемент связи, 5 - элемент перестройка

Рпо.4.

Схема резонансного углового фильтра'о обратной связью по резонатору: 1,5 - вход и еыход, 2,4 - элементы развязки, 3 - резонатор

(S)

p.

. ( ,ъ - ъ ' - a ) о с ;ь1 - V Я ч == ci) ^ ^

<г*т V

C^'drv

GiLuniio cjôcorj/I OiioinisBiopoo шяг Riœciraud .й'.-оитеснсназш/З1 :i оноЯг>апсГп х'лтр юхсп '«ш.Са хшзштагевй лоло es зпйгезггпсоз ' ф'да)^ i^ïci! ::naocOÍ:i 'лслгеьл о mraorcsffio ¡ттааиэлйи^с

- он o lir'sr г: :' 'лл^ллллпЛ'л л i, ~ voiriir^ зао.тсг.зпеД оаоапйлло (и'злм"':' !л:ЛллЛ- ■ • P '^слсл тЛЛГ ЭТТПКПРЛЛ ёолчкз&кшщ

•г "."Ч.'Л.т^г • vtfr1 IИ : ü H : Г X С11 rj 0 i : 11; d 13 X

лгллллз'л-ло -::1 -,л;ллс о ш^тльглггвл'пеп r.btííec

. , . -. '-ь-.тшсТа ьичг'Гт-тТ ïoiopt KDJop

-лл-лл> . .....лл " .■■ . ■• . ■ .• T 'i i-ïton лсшодоо пеплэг

- ■'•'"io'T'i ' . . ' v.T0i5i¡0E?'J лл-ли:по nos

-л:......;■ ' ..Y ллз;лт£ '¡рлопьлслее Лолзл

î-•• t > ' •)••'! . ' ■ *'" ; . - " •' тлл:рллаллс!с'')

- Y: ■":-••■■ ;-.•.'• ' ' ч ■■ " " .!!.' "■•клолз г л:;::" пал --ЛЛ.Т ' ГО Í"' - ГЗ-'^ :f.:Y : ■•„ ;..........~cf

..,.Г,Г1Г.;. -r.,r,,. .■ .jп¡;тз■ i;X:■ .>Г'.Топо:г-'З

■ ^ - '."i-" ......... ""-гпги"1= сличено:: г. иго"

-or: :лл:л1л '"¿Y" if ллл ллл: л..лл ^'YYii; илн, hiwfk'WIíc;

,л : •" o :Yy;;fiY' "лл-лл." '■ ;.....¡зоа оллс; л '(vond)

;лл.1::,лллл :;cyo33':o'vy; д плзтлл) "'•"зУптоя о гсТйчгаф опа

-cv.i.Ç ;з;ют!гт'оз"Л слллллорзсдглл злелл-'ллп Ki'«i'a ¿.¿лет: г"ао:;л1 лллллллл ;т ■с:ллос!П:;с1шш:злл гзллслзз; г '^ссолт,^ л ог\ лл^лсп -to ло 'cssorçoclioi нолл^зллелсл ояойш погллллз лпллзг!

- eaa-oiükhíonexl'cojn ksiopsdçc лснчгзгл^ио хся,т.з;;оллла g

•злзллТлй.С-ьаО

L3ii:ôF;cÛ!i3C0Îii слоооЛслТл лллзл^ло'лл'злл-'огТл л лллг>л.,зл л/''O - ллол лллсато YYo *:лг:з;"0сл глллл>; лтл'^ло-Тё ' ллтл'слс^лц-т -.Y'o:1: "C'a'" ллл: о ;:.: о'ллл лм'гол л олл Лллллел : ; л ::. .■, • • ¡: t-l л""> х е.": лтл

лета-(":лол пал л^лг!')лтз!":л лллллоло-.лл^'лл: л тлплоптго- лолллл

- ос ¡л'лле.1-лол ллллл у.-гк с лл.Сзл "-л;- зллл л л":лгкло л^л-ллсЛГ -г-зллл о ллдлгат:~ л'Л'л:-ллллл:"'",:1'!?-ллЛ'-:-л.'!лси -

' ~л: лззог:зл лозЛллл лллсл'глглл Лз ""ллзг л

- ï~ -

В плон-иу зеркал уравнений стацивитсн сущестблнло

(öl

где р , О. - ■.■аллллллллл поперечные золистаз числа аулла а • езсл'л.'лк.д ' V - собственное значение обритого резола ¡лла.л Ь - аа\ аа;-аааа .л.пульслоп пространственной харалала •

ллстллл а \сл\и) слаболугаго проотраистал шзду зеркалами.

Ъ лл,.;:ал общепринятого параболического приближения фулк л ля V\ имеет вид;

аалулп со лзоа^аллико

! I л, С;) = hl °ССр [" j ? Срй + Ц")/ ^i\ 1 . U)

л ..лас 1.а?лслл!се алра:кение может быть получено из строгого

Ь Г рХ|.) = еос р I- j е {Ka+pl+Ra* ] £:)

л ;л.лл:л лаглаал альисго приближения

7аллмла (ij; л лл.лалт, что илой пространства осуществляет аолалэ сулолле углевого спектра волнового пучка, но и его ал>. лалоллл:р -а К , Ci i К. . Условие ограниченности углового спелагj лучков, менее сильное, чем параксиальное приближение (io), Gü • тасагенлс допускает р'азлоахлше ( 8 ) в ряд по р и С^ . , сходя-ал:ся лрл дзгбом конечно:! их значении р < К , С^. < К и пред -ааар.лалла кос ффллпюнта передачи свободного пространства мемду •зеркалам:: в лада етнеления целях функций Ь(р,Ср , G СР> Ч) :

h (PsG) = ЬСр^^/С (р,С[,) . (II)

. С флзпчооксл точки зрения токая аппроксимация соответствует продссзвд-'лгпэ участка свободного пространства на просто фильтром, а рааснапелой скстекой с угловой избирательностью -резонансна:: угловым фильтром.

Уравнения (5 ), ( S) в математике относятся к краевым за -дачам типа гимена п могут быть решена существующими методами лпач. при известных значениях ^ для выбранных видов. функций

. Разработан общий метод решения данной граничной задачи, основанный на представлении (II), в соответствии с которым краевые поля к~ есть свободные колебания эквивалентного резонансного углового фильтра (ц), структура которых не зависит от вида искомой собственной функции, а опре -дсллотся спектром'полюсов функции h(p,cy) . Рассчитаны соб -ствешше функции и собственные значения открытых резонаторов, содержащие в качества селекторов основной моды резонансные уг-ловыо фильтры, синтезированы резонаторы с единственной попо -речной модой (а.с. J'¡ 556527) и резонаторы с квазиравноамили -туддым распределением основной моды. "

'Независимость структуры углового спектра к пространственного распределения свободных колебании резонансных угловых фильтров от вида еходного сигнала дает возможность сингезнро -вать устройства, навязывающие свой угловой, спектр и, следова -тельно, своз амплитудно-фазовое распределение поля резонансным, шшравлждаз кян излучаюлш структура;.! (а.с. О 556527, 424497).

Tskíl,: образ ом, навязывающие, устройства позволяют решить садачу мандельмтама: внутри открытого резонатора навязать ему оптимальное дли него распределение поля, а вне резонатора обеспечить излучение с требуемыми пространственно-угловыми характеристиками.

Следует залетах», что навязывающие устройства являются стабилизаторам:; углового распределения и формы шлгоятудно-фазо-вого распределения: при изменении углового полокення пучка от -носите.хьно устройства в плоскости фильтрации изменяются лишь а.лшпуди и начальная фаза ноля излучения, а угловое и пространственное распределения остаются неизменными. При отклонении входного пучка в перпендикулярной плоскости на величину (йсОх угловое .отклонение пучка в плоскости фильтрации составит~(&с(х)й. Так, при - 10~3 рад угловая нестабильность пучка в

плоскость фильтрации составит 10~® рад, что соответствует ко -

о

офолщиенту стабилизации 10 . Отметим, что при этом не требуется обеспечить увеличение поперечного размера пучка в Ю3 раза, как это имеет место в коллиыаторных устройствах.

В пятой глазе изложены метода аналитического синтеза уст -рсйстБ и сигналов с заданными пространственно-угловыми и час -тотио-временными характеристиками. На основе метода резонансной угловой фильтрации разработаны алгоритмы решения интегральных

) i/U 1 i.-ч Ц X l/л. oil li tJ~i.'J , i. i ¿I ilC^y W' _ wlv J.l'J'il.OM К

J. W.i яооХллЛ Л. 1/ЬА. j v. J л/^ J—< .

1 ШОГил ^jubi Oimicya uiiVwcj^hiitU

"^г^^^^^тлгл г, г.ттт-. ГТП 'ТП -rr'Tt.-V"'»^ Т Т Г Г Т ti i ' t Hl -1 Ц м V,' f-j V I ' H M I i . ' (-j Ц И "мщ^

j /\(:,-'\bí:r:-'V)fVc-' ~ f <œ) AtpC), ОС 4 ÍT2)

.. Л

' ~ -■'- ^ П nrt finCfirTriií

+ V к [рс) и шпульспои характеристикой U .

поскольку ЛЬОВЯ О-А4^") ïîUKei Ottïb piiSUO:»Ulù S РЛД «w .i;^;-:^-::: > v C^) - £ eoC p <c X 4C) Ô (O- -0) ii » ■

r f г ¡f^ (0~0C> j то ДОреттяЧИ ТЯКОИ

системы является мероморфпоц функцией переменной p = -j ä Кос ;

, Т\- ; К ( (Л

h 1р) = ьI/ )^ hl/(Р"Уi)= ÇYS , -13)

Ηi t- i V [ -

"iто равносильно лредегавлонич структуры в виде многозвенного двустороннего резонансного углового фильтра. Доог.р^дздля уран -Heilte (12) в областинеизвестными функг'д-'и Л А' С'-,-: О :,:v.--эй: л ир-^/фазовс-нг

го;.;, тго т'> соответствии с методом резонансной угловой фильтрации 'уи.пни Д- (yxi) могут огнеыгпп. свободные колебания систем;:, структура которых известна с тоииостглс до некогор;л: постоянных О-' :

A ^.ZC-Vxp [-^.(ОС- ОС о] б О - , (14)

f- ' ~ Г

А (ос,XV) = €оср L Iff Оэс-зсл) ]б (oevx) , (15)

которые легко определяются из условии компенсации переходных колебаний на участке эсл ^ сс $ осп .

Разработаны алгоритмы решения уравнения (12) для различ -них видов ядра И (ос) и функций £ (.ос) . Решения известных задач отличаются существенно меньшей трудоемкостью. Получено реяение ряда новых задач. Например, синтезирован (гл. 6) оптимальный измеритель Карунена - Лоэва для непрерывного и дискретного пространства (или времени) при наличии шумов в виде стационарных марковских процессов.

РазработоЕШ процедуры синтеза неискажающихся, кеотракаю -щпхся и непроходящих сигналов и адекватных им устройств с частотно-угловой избирательностью, а- также оптимальных и согласованных пространственных и временных сигналов для различных шумовых ситуаций.

Известно, что достоверный синтез многозвенных волноводно-диэлектрических фильтрующих и согласующих устройств является весьма трудоемким процессом дане при использовании современных высокопроизводительная им. Как показано в главе- I, это обстоятельство обусловлено множеством факторов, включающих адекват -ность прототипов, достоверность математических моделей и дос - • тулность математических методов. ■

Разработан аналитический метод обобщенного электродшаш- . ческого синтеза каскадных многозвенных структур с частотно-гза -виснмымя элемента!,ш связи. В качестве нового прототипа в методе использована плоско-слоистая волноводно-диэлектрическая струк -тура с запредельными связями (ВДСЗС),' состоящая из последова -тельности барьеров в виде участков запредельного волновода и резонаторов в виде участков с распространяющимися волнами. Ре -альные и виртуальные границы элементов и блоков располагаются только на участках с распростра;!я:{вдмися волнами. Обобщенны?,ш парамотрадш прототипа являются модули коэффициентов отражения от барьеров ВI и фазовые координаты резонаторов Фц ; причем 2 Ф* есть полный фззовып сдвиг волны за цикл, учи -тиваащии 'фазовые сдвиги от элементов связи , Г к и злек-трическуБ дайну линии передачи резонатора: 2Ф<~ П. + Г»; -2 Эк.

3 качестве новой частотной переменной принята функция р = -| ф , отличающася от переменной-Ричардса Р ~-]сЦВ учетом и фазовых-сдвигов при отраконии от элементов связи, что существенно повшает точность-/аатемагнчеоких моделей..

Математический аппарат метода основан на модифицированных рекуррентных формулах, которые позволяют получить достаточно простые модели редакции многозвенных структур при синтезе их по коэффициенту отражения: Г (Ф) ;

U6)

В результате, за счет применения- более точной исходной модели и более простых аналитических преобразований повидается как точность, так и производительность процесса проектирования.

Разработаны алгоритмы точного синтеза прототипа для филь-трущих и согласующих многозвенных устройств с различными ха -рактерист1жами. Получены алгоритмы синтеза других прототипов на основе нового. Проведено теоретическое и экспериментальное исследования синтезированных устройств. Получено хорошее сои -падение.результатов.

Шестая глава посвящена разработке радиотехнических уст -ройств и приборов измерения и технологического контроля, pea -лизуищих эффекты и мзтоды резонансной частотно-угловой филь -трации: измерителей СВЧ-параметроз диэлектриков, панорамных Измерителей угловой расходимости волновых пучков, комплексов для измерения пепрямслинепности сверхглубоких каналов и вибраций; системы контроля параметров каналов в комплексе правки.

Описана учебная система автоматизированного проектирова -нил фильтрующих и согласующих СВЧ-усгройств на основе нового ■ прототипа.

Fcaemre проблегщ технологического контроля в производстве СВЧ-устройств и езерхглу-бокчх каналов достигается за счет комплексного использования методов и средств резонансной частотно-угловой фильтрдцпп не только в элементной базе, по п в принципах построен;..! устройств.

Рассмотрены основные функциональные возможности и препму -щества Повой элементной базы.

Повышение коэффициента полезного действия источников излучения достигается (а одномодовнх лазерах средней мощности при использовании резонансных угловых фильтров в качестве угловых селекторов вместо диафрагм) за счет обеспечения более равномерного заполнения основной модой сечения рабочего тела я меньшого ослабления оенознон моды. Экспериментально подучено иивилоипо к.п.д. до 2-х-раз.

Повышение угловой спектральной яркости источников излучения обеспечивается использованием резонансных угловых фильтров в качестве дискрнаишаторов поперечных иод вместо известных пространственных пли угловых селекторов. Экспериментально достигнуто повышение яркости до 2,5 раз.

Повышение угловой стабильности источников излучения до -стлгается использованием на их выходе одномерных или двумерных (а. о. 424437) навязывающих устройств. Кратковременная угло -вея нестабильность монет быть снижена на 2...4 порядка.

Создание одномодових источников излучения с заданными пространственно-угловыми характеристиками основной моды обеспечивается введением в открытый резонатор навязывающих устройств (а.с. .',"> 55G527) с требуемыми характеристиками.

■¡юрмлоование заданных часготно-угловнх характеристик кс -точников излучения реализуется введением в' открытый резонатор резонансны;; угловых фильтров с обратной связью, обеспечивающих раздельное управление угловым и частотным спектрами.

Формирование временных характеристик источников излучения обеспечивается использованием как вношшх (а.с. Ja 728368), так :: внутрпрезонаторюх модуляторов на основе учгавляешх резонансных угловых фачьтров, в том числе териооптгл-шскях модуляторов добротности, а так:;;е при совместном использовании резонансных углеж: фильтров с акустооптическая.:;: дефллктораг.ш (а.с. 1505332) Устройства защиты лазерных приемников от воздействия мощ -лого излучения ребяпзултея на резонансных углевых фильтрюх при ззяеднензя резонаторов сканирующего устройства' (o.e. .'a ÜIS988) идаоегьы, обладещзй термоептичеоки,; оффектом. Быстродействие защита! составляет о.

Оптические аттенюаторы выполняются на основе односторонних и двусторонних резонансных угловых фильтров в сочетании о да -фл акт орали; (а. с. '.Ь I4CS40S).

1'слл:л.|Пру:-ащие устройства реализуются на основе различного типа резонансных угловых фильтров и навязывающих устройств. При тех :ле радиотехнических характеристиках достигается упень месив габаритов на I...2.5 порядка. Кроме того, но требуется увеличение поперечных размеров пучка.

Узкополосяпе оптические фильтры и оптические спектральные прпборц вшюлкяятоя на основе резокенсянх угловых фильтров с

обратной связью или в сочетании розонанокиу углозих фильтров с обычными ддспсргнрут;-™": элементами.

Устройства измерения параметров материалов гз СВТ-дизпазо-п^,, а такм- разлхппсго рода резонансные фнльтру.хдно .и согласу-уотроГгствв успедно рйвлппуются на основе годчрводно-дпз -гозоп,¡тора л запродольнг; зелнонгда (а.с. 233~22) и ого мсд.-флхац::".

Устройства îisisup^tiii-fi угловых. и лшешшх перемещений, а так-ыс устройства изморен;-: оптических. ^а^лйторнехик материален и угловых характернее.:; излучения рзалиауогся на основе датчиков (п. с. Г-3 3I9SG8, I3VGTIÖ).

Устройства обработки и преобразошшя im ворчании, включающие устройства пространственного диффгрерщтрпгэния, пнтегриро -вания и свертки, согласованные и оптимальные измерители реали -зумтся на полсссзых ;: рс;;:е:;торных фильтрах öoe обратной енлзп и с нею. IIa основе резонансных у moi .х- фильтров могут быть созданы микрофоны (а. с. ],"' 949849) и корреляторы ■ (s;с. й 902035).

Устройства адаптивной оптики и устройства спектрального анализа радиосигналов могут быть созданы при совместном использовании резонансных угловых фильтров с электрооптичсским, акус-тооптическим, магнитооптически.!, термо- и пъезооптпчоекпм управлением. Отличительная особенность - высокое быстродействие, большая передаваемая мощность, низкая стоимость.

Нз основе методов теории резонансной угловой фильтрации разработана принципы построения оптимальных измерителей для различных шумоЕых ситуаций.

Получено аналитическое релегаю интегрального уравнения согласованной угловой йидьтращш одномерного пространственного -сигнала известной формы па фоне произвольного гзуссовского небелого иу-V, определена структура оптимального измерителя, нклпчап'дзя двусторонние угловые фильтры с полнеем:: в косфЗицп -енте переда^п, совпадающими с полюсами в изобрамешш зондирую -щего сигнала, а такке двусторонние угловые фильтры с полюсами, совпадающими о ¡гулями оплрокстг^рогошгого изс^ратеннл: помехи -шума. Синтезированы обелякщче угловые фильтры прч'нгппчгч поболю: стационарных гауссогскнх пумов, состояния из двусторонних резонансных угловых фильтров с обратной елкзьэ по обои.; резонаторам, при условии ггшенсоцип перпходннх колебаний енльтров на участке возбуздоипя (згевегка).

Установлены алгоритмы и структуры согласованной угловой фильтрации простых аналоговых пространственных сигналов на фоне белого гауесовского шума. Установлены оптимальные пары сигнал-угловой фильтр. Определена структура оптимального измери -теля угловых отклонений да зондирующего сигнала известной формы при наличии в сверхглубоком канале как стационарных, так и нестационарных (во вре?.?ени и в пространстве) помех.

Разработаны измерители параметров сигналов, материалов и изделий, реализующие новую элементную базу и новые принципы построения.

Панорамный измеритель угловых характеристик излучения лазерных источников осуществляет оптимальное оценквзжго поправления главного максимума диаграммы направленности и наблюдение ее формы на экране электронно-лучевой трубки. .Оптимальная прост -ранственно-углоЕая обработка осуществляется в структуре: дву -сторонний резонансный угловой фильтр к сканер. Достоинством прибора является операг:вность измерения и наглядность результатов. Измеритель отмечен бронзовой медалью ВДЕЕ в 1907 г.

Многоканальный измеритель угловой расходимости в виде матрицы смещенных угловых фильтров и фотоприемгшков осуществляет измерение угловых характеристик одиночных лазерных шцульсов. Погрешность измерения 3...8 %. .

Измерение £ и ^ 5 диэлектриков в СВЧ-диапазоне при условии обеспечения требуемой стабильности генератора рассмат -р1'озается как задача оценивания неизвестного неслучайного параметра зондирухщого сигнала известной формы, соответствующего некоторому состояние исследуамого объекта, содержащего диэлектрик. Поэтому при фильтровой обработке зондирующего сигнала в качество анализатора использован резонансный частотный фильтр (СВЧ-рззсНатор), согласованный с сигналом..

С точки зрения точности измерения рассмотрены различные состояния измерительного резонатора.

Показано, что в случае фиксации состояния .резонанса погрешности в .£ £ обратно пропорциональны соотношению сигнал/ л:ум в сгспе-ш? 1/2. Установлены оптимальные состояния, при-которых лох'резгаость нзиерешм обратно пропорциональна первой стене-пи атоа'о соотношения. для реолпзбпш оптп.юлышх сретоянпй необходимы нрецлзпошшя регулировка добротности связи резонатора и е:а;' ¡ьрастрснла. Показало, что галс: требованиям отвечает водно-

водно-диэлектрические резонаторы в запредельном волноводе, а также гибридные открытые резонаторы, возбуядаомые через отрезки волноводно-диэлектрических структур с запредельными связями.

Созданы прецизионные измерители £ и <5" с погрешностями измерения до ОД % для б и до единиц процентов дляЦб'. Достроены экспресс-измерители £ и ^ б" СВЧ-диэлектриков. Достигнуто повышение (до 20 раз) точности и производительности процесса измерения.

Измерение угловых и линейных параметров сверхглубоких ка-'налов при условии обеспечения требуемой стабильности пространственно-угловых, характеристик излучения рассматривается как задача оценивания неизвестных неслучайных параметров зондирующего сигнала известной формы. Б качестве критерия оптимальности та -к их измерителей принимается критерий максимального правдоподо -бия, а оптимальным алгоритмом - согласования Iоптимальная) угловая фильтращы. с помощью сканирующих угловых фильтров, (рис.5).

Рис.5. Сканирующий резонансный угловой фильтр:

I - вход-выход, 2 - резонансный слой с регулируемым показателем преломления, 3 - управляющие электроды '

То есть, оптимизируется пара излучатель-приемник по пространственно-угловым характеристикам. Показано, что за счет значительного подавления резонансным угловым фильтром угловых шумов

высокие точностные характеристики могут быть достигнуты и без сканирования, для реализации высокоточных измерителей необходима новая эломептная озза, включающая устройства формирования и стабилизации пространственно-угловых характеристик излучения U.c. Jî 424497), а такае перзпчные преобразователи (.датчики) угловых и линейных перемещений la.'с. 3i998U).

Созданы и внедроыы автоматизированные микропроцессорные системы: контроля и измерения ¡«прямолинейности сверхглубокое каналов экономический эффект от внедрения TU9. тыс. руб.), внутреннего .диаметра экономический эффект 19 тыс.руо.), а так^е комплексная система экономический эффект 61 тыс.руб.): За счет (¿иксации оптимальных состояний объектов измерения, при-мзнения новой элементной базыновых принципов построения по- . лучено повылеииа 1до 15 раз) точности и производительности процесса измерения. ' '

пчзраоотана и исследована радиооптическая автоматизированная окотила подгонки диэлектрических резонаторов, используемых в фильтрующих и согласующих волноводно-диэлектрических структурах с запредельными связями. Систама включает: СВЧ-пзмерптель параметров диэлектриков, подсистему автоматизированного исследовании п проектирования объекта, лазерный технологический модуль, ОБЧ-измеритель -параметров диэлектрического резонатора в процессе подгонки и микропроцессорную подсистему управления. В системе макмшадьно- широко использованы разработанные эле -монтная база п принципы'построения. Частичное внедрение системы на предприятиях г.Тулы обеспечило экономический эффект около 200 тыс. руб.

ОСНОВШЕ ьшюда И РЕЗУЛЬТАТУ РАБОТУ

Основные научные и практические результаты работы сводятся к следующему:

I. Разработаны основы теории-резонансной угловой и час -тотно-угловой фильтрации электромагнитных волн, .включающие:.

- модели взаимодействия, ограниченных волновых пучков с рз-зонаненши высокодобротныш слоистыми структурами, адекватные физическим процессам одномерной односторонней и Двусторонней' резонансной угловой фильтрации, одномерным односторонним и встречным пространственным.переходным колебаниям,-двумерной ре-

зонансной угловой фильтрации, исследование которых позволило установить способы существенного (до 3-х порядков) повышения угловой разрешающей способности этих структур;

- модели взаимодействия электромагнитных волн со слоистыми волноводно-диэлектрическими структурами с запредельными связями, адекватные процессам резонансной частотно-угловой фильтрация волн, анализ которых позволил выявить способы значительного (до 2-х порядков) увеличения добротности связи резонанс -них структур и значительного повышения их частной разрешающей способности;

- модели- преобразования и формпрованпя углового спектра малорасходящихся ограниченных волновых пучков в открытых резонаторах и открытых волноводах, исследование которых дало воз -мощность разработать методы уменьшения угловой расходимости и повшенля прсмтрзнствеяяо-угловой стабильности электромагнит -

. ного излучения, в устройствах дашь .о типа;

- методы'и процедуры расчета частотно-утловых характеристик слоисто-неоднородных структур и пространственно-временных характеристик взаимодействующих с шиш волновых пучков, обеспо-

■ чивающие одновременно повышение (до 2-х порядков) и точности, и производительности при автоматизированном анализе разработанных радиотехнических устройств.

2. Разработан аналитический метод обобщенного электродинамического синтеза каскадных многозвенных фильтрующих и сог -ласуюцих радиотехнических устройств с частотно-угловой из ;ира-тельностью, отличающийся от известпых:

- введение:.; в качестве прототипа этих устройств волновод-но-дпзлектротескон структуры с запредельными связями, как бо -лез точно соответствующий роалыагл структурам с частотно-зависимыми и..л угло-завяссдгоя элемента!,!:: связи;

- введением в качестве обобщенной частотной переменной функции Р-"] 'Ц ^ , зависящей, в отличие от переменкой Ри -чзрдса, не от электрической длины линии передачи резонатора, а от полного фазового сдвига 2 Ф волны в резонансной звене, что позволяет учитывать дополнительно дисперсию фазовых сдеи -гев при отражении волн от элементов связи;

- использованием вместо аппарата матриц в качестве мате -ыатического аппарат.! синтеза разреботагашх модифицированных рекуррентных формул, поэвошшда производить родшгяэ мзтемати-

ческой модели структуры без дополнительных ее преобразований;

- использованием разработанных специальных алгоритмов вычисления прсшяуточных коэффициентов' редуцированной структуры; что в совокупности обеспечивает повышение (до 2-х порядков) точности результатов проектирования и производительности про -цееса проектирования данных устройств. '

3. Создание теории резонансной частотно-угловой фильтра -ции п аналитического метода обобщенного электродинамического синтеза стало возможным лишь благодаря.разработке дополнительного математического обеспечения, адекватноги реализуемым фи -зическим процессам'и включающего:- новый вариант преобразования Лапласа (встречное преобразование Лапласа), отличающийся от Известных возможностью описания переходных колебаний с двумя и более точками отсчета и противоположным (встречным) направлением .развития колебаний;

- новый вариант рекуррентных формул.Власова (модафициро -ванные рекуррентные формулы), отдичалцийся от известных возможностью наращивания математических моделей каскадных многослойных структур не послойно, а резонансными звеньями о произволь -ннм числом резонаторов;'

- новый метод решения интегральных уравнений типа свёртки на коночном промежутке, адекватных уравнениям для собственного • углового спектра открытых резонаторов и открытых волноводов, отличающийся от известных представлением поля вне зеркал резонатора или вне диафраш волновода в виде свободных колебаний эквивалентного резонансного углового фильтра с известной структурой этих колебаний. '

4. Разработаны основы проектирования нового класса высокоточных радиотехнических устройств измерения и контроля,'использующих явление резонансной частотно-угловой фильтрации, включающие в себя:

- анализ и обоснование требуемой -точности всех видов обеспечения процесса проектирования;■

- информационное обеспечение Процесса проектирования, содержащее основные функционалыше соотношения проектируемых устройств;

- математическое' обеспечение, включающее .метод модафици -ровошшх рекуррентных формул, метод встречного-преобразования. Лапласа и разработанные методы решения интегральны:; уравнений

типа свергал;

- алгоритмическое обеспечение, содержащее итерационные процедура автоматизированного наращивания и автоматизированной редукции математических моделей прототипа и реального устрой -ства;

- програаалное обеспечение автоматизированного нроектиро -взнпя многозвенных каскадных структур с частотно-угловой \vsC~-рателыюстыэ;

- программные метода расчета известных прототилоз из дддо;-прототилу;

- таолицы обобщенных параметров фильтрувщих и согласующих устройств в функция обоощенной координата В,£РЗи-ярото*:шл.

о, Разработаны принципы построения 'баз сшгх олсментел и гаалма устройств с цельа создания высокоточных, вриооров и адатла; измерения и технологического контроля в прелааалаала С7Л--ус.» ролств и специадьл. <х автоматических маши;, а 1ллллла:

- волноводцо-диэлектричсскии резонатор в запредал; лл/ лал-.чолодо (a.ci ,'j 238632) - основа прецизионных измерителей параметров диэлектриков в СЕЧ-диапазоне, а такте устройств члогса-ной фильтрации СВЧ-полей, внедренных на различал-", лааднр.лгтллл г.Тулн;

- однополосний сканирующий резонансвнй у ала а:;; фглт..р (а.с. л 319200) - основа создания оптических антенн с рал: ; -¡сснием до 10. угловой секунды, а таг.ло устройств ^оаллрола -ния малорасходящихся в'олновшс пучков, устроистз стаслл.:эаллл пространственно-угловых характеристик пучков, устройств улраз-лення параметрами-излучения, а такие ирецазионншс изморителел параметров диэлектриков (а.с. т 556527, 377С35, 42-1497, 728368, IIC889S), внедренных в КБ приборостроения ISO "Точ -нссть" г.Тулы, в ЦКБ аппаратострооиия г.Тулы, а такта в №10

•"Стеклопластик" и на предприятии"п/я Р-6209;

- дзтчикй угловых и .линейных отклонений (а.с. 319368, I3767I0) с угловой погргалностьа. до Ю-" - 10 утловой секунды и линейной погрешностью до 1£Г* - М-^ мкм, внедренные з со -ставе различите измерительных устройств ¡га.Тульском малшно -строительном заводе им. В.М.Рябикова ц в ЦККЕ С00.

6. Разработаны принципы построения, созданы и внедрены высокоточные' приборы и систсг.гя измерения и техиоло'пгческого контроля, реализу.сциа методы и средства резонансной частотно-

угловой £шьтрзцаз влеккроиапсшшх всма;

- система измерения кедрямолинейностц сверхглубоких каналов (премия имени С.И.йоопна, .1986 г.);'

- панорамный пеморитель угловой расходимости волновых пучков (бронзовая медаль ВДО, 1968 г.);

- система гумзрошш нопрямолинейностп и внутренних reo -метрически:. шфьиетров сверхглубоких каналов (Серебряная но -даль В7ЦЕК, i .);

- система измерения параметров труб для комплексной автоматизированной правки грубшлс заготовок (1-е местб во Всесоюзном конкурсе мурпала "Паука и ыизнь", 1588 г.); .

- рсиглсоптнчзо.чн: технологический модуль по подгонке многозвенных волиоподно-диелектрпчеоких резонаторов и фильтров с ;-;!11р;!до;изК]г:и синел.".:.

/. и пнодропи и Тульском подктехвкносксгл га -

стптуто У'Л:Днг: систем:. ароматизированного проектирования ; ,чх и сегл:..;;<:. усс С У! и рздиоочтнчзскпх устройств на

осисго сол'г;) и; o:o:.:n"i.

<;. Разр • .:,;> л:::.: i вне .грехи методики комплексного исподь-.ii). ■. м;;. ип:„ре;:пл л технологического копт -

.л, сс::св': '., .пеной ч_отс. но-;,вдовой фильтра-

г.;::: и опеци-лп им: ирллроетро; лил и точном мамнностроелпп на не гг.'Гул::, l-.ircvjn,. Горького, У;али10вска, Кмевока п

ДР. •

I'. Оионсмичеекпй аффект от вне,зрения результатов диссертационной работа сос^ав/л болеэ ООО тыс. руб..

Основное содержание диссертации излояоко- в сдаэдщкх ра -ботах: • '

1. Покровский Ю.Л., Соколовский П.И. Прикладная радиооптика. Теория и методы резонансной угловой фильтрации. - Киев: иаукова думка, 1986.

2. Покровский Ю.А. Основы радиооптической теории резонансных и направляющих квазиоптических устройств // Известия ВУЗов Радиоэлектроника. - 1283. - Т. ,';b. J5 ß 9.

3. Покровский В.Л. Новый лротитоп ф>ильтруь?цнх к согласуыдих устройств СБЧ- и оптического диапазонов и точные методы ого синтеза .// Разработка и исследование гибридных: питогральичх сие:.: СБ! ::_оптллзслого диапазонов. - Тула: ТулШ1, I9C7.

•1. Полрслсллл Г).Л. 0Сс..':;елллл' злектродллг. ллюсллл сллтсз СРП— и пягтчоонгкчес¡лис устройств с чзсгогиоД и угловой избирзтоль-:*ззттл :тп г^тл^л лс^г^о ^ротстт'пз //

5. Покровский Ю.А., АФромеев Б.И. Волноводно-даэлектрические резонаторы с запредельными сеязя.;п, - Гула: ТулПП, ISG7.

о. Глзрллстлз л ::сл.1:,лслз:'лл гл^ллдллх лл~"грлтгт:лк сллм СЕЧ:: оятлллсксгз дчгпгзсло" / Под гплллдчсй "О.А.Погрспогого. -Тула: ■ ТулПП, :?37..

7. Разработка информационных и технологических систем промыл -ленной радиооптпки / Под редакцией Ю.Л.Покровского. - Тула: ТулПП, 1987.

8. Гсдаоокипссгшс тлгфогмсцлсллю-г^морптсллнтлс мздули. ' Под редакцией Е.А.Покровского и Б.В.Бозлопкнпа. - Тула: ТулПП, 1988.

9. Радисфизшса я квантовая олектроника / Под ред. Ю.Л.Покров -ското. - Тула; ТулПП. - 1971.

10. Методы и устройства управления оптическим излучением / Под ред. Ю.А.Покровского. - Тула: ТШ!, 1973.

■ II. Покрогский ¡0. А.., макаредиий Е.А. Расчет, конструирование л технология пролзподстл? глбрлдд1гл гроЛств интегральной з я тик л. - Туда: Т1П. - 1280.

12. Пеклоллллл Ю.А. Гг^л-т л конзтрулрт^знлэ рздло'лттллзских у отлолллз. - Туло: Т; ,;1Г!, KGG.

IG. ПокролстлЛ; !j. А., Гзспдпи Д.Л. ЛптолЗтллпрслзллоо проектирование рлдлооптлчззллл устройств. - Тула: ТулПП, 1933.

14. Пекле-скин U.A., ГЛагароцклй Б.А., лурлуду P.C. Управление прсстргллстгзглю-углзкл.п nspp:;orpn;.;i: лазерного излучения с ломодтлз резонансный углов:лк фильтров // Тезисл докладов

П Всесоюзной научно-технической конференции "Применение лазеров в'приборостроении, маппностроенпи и медицинской тех -дико" I.T., 1901..

15. Совераекстаовлнпе элементной базы оптических ЗУ на основе устройств интегральной ептпкд / Пскрозскил К.А., Панороц -

.' ней Б.А. ,' Хурху.г; Ю.С. // Развитие loopim и техники ерздетн

'.хранения инфор:. дгл: Тезисы докладоз Всесоюзной НТК. - ' . Рига, IS8Ö. . '

16. Покровский Ю.Л., Макарецкий Е.А., Хурхулу Ю.С-. Совершен -ствование элементной базы информационных и технологичес -кпх систем когерентной оптики но основе пассивных радио -оптических устройств // Тезисы докладов I Всесоюзной конференции по радкооптике; - круизе, 1981.

1?. Покровский Ю.А. Рэдиооптлчоская теория резонансных и на -правлягс'дих квззиолтнчесяих и гибридных устройств инте -грзльной оптики // Там мэ.

18. Покровский Ю.А., Афромоев В.И., Беседпя Л.Л. Системные нрикцаш лоогроошш математического и програхотого обеспечения САПР СВТ1 устройств, реализуемых из основе еолновод -■ ных диэлектрических резонаторов // Тезисы докладов Всесо -гсзной научно-технической конференции "Развитие и внедраниа новой техники радиоприемное устройств". - Москва - Горький, 1981. ,

19. Покровский Ю.А., Соколовский И.II., Соколов В.П., Зуйков В.А; Метод локальных па; аглетров а анализе, параметрическом, и структурном синтезе квазиоптических устройств // Тезисы докладов 1У Всесоюзного симпозиума по ш и субым волнам. -Харьков, 1984. . . ' .

20. Покровский Ю.А.,-Лфромеев В.И., -Беседин А.Л. Спектральные . устройства СВЧ на основе запредельного волновода // Инте -тральная электроника СВЧ; Тезисы-Всесоюзной конференции. Новгород, 1982.

21. Покровский Ю.А., Лфромеев В.И., .Миллер Ы. В. Измерение параметров диэлектриков интегральных СВЧ' устройств на основе заыродолыгего волновода // Та'м г.е. • . /

':2. Покровский Ю.А. , Ессздин. А.Л. .Методология и математическое обеспечение диалога "Коксхрук'тор - ЭЕЛ" в системе автоматизированного проектирования устроЛсзгв промыплопнои радиооп -тип: // диалог "Человек - ЭЫЛ": Тезисы докладов Всесоюзной ' конференции. - Л.,'1982. .. • ' -

23. ПокроЕонпн К/. А., Беседин АЛи ,. Нолу шов Г.II. Капшшнй ана -лнз п синтез открытых, резонаторов"!: ремиме диалога "кон -структор - ЗЕЛ" 7/ Тезисы докладов л!У военной научно-тех -г?ческой конференции Киевского ьысгисго учл&зца связи ел. :.1.П.Кслчыхна. ~ Кыэв, 1983, -

24. Покровский Ю.А., Боседан А.Л., Хроиушга В.Л. Подавление азймута.шшх мод в открытых оптических резонаторах е вра -ценном по.та // Тезисы докладов ПУ военной научно-техни -ческой конференции Киевского высшего военного учлллап гл.;. U.U.Калинина, - Киев, 1984.

25. Покровский U.A., Афромеев В.П., Новикова Li.П. Резонансные структуры с запредельными связями // ХУ1 военная научно -'техническая конференция. - Киев, 1987.

26. Покровский Ю.А., Париаскии А.Я. Оптический коррелятор изображения па кольцевом лазере // Тезисы докладов I Всесоюзной конференции ко оптической обработке информации. - Л.: 1988.

27. Покровский Ю.А., Ильичев A.B., Порозов А.П. Автоматизированная лазерная система контроля отклонения от прямолинейности стволов спора,.лно-охотничьего оруякя // Электрофизические, электроаалмичсллле и лазерные методы обработки: Тезисы до -кладов Dcecomuott конференции. - Пховск, 1989.

20. Покровский H.A., Соколов В.П., Ильичев A.B. Прецизпошшэ оптико-электронные приборы "и устройства для измерения угловых и линейных перемещений // Актуальные проблемы электронного приборостроения: Тезисы докладов Всесоюзной научнг -технической шлмарллллн. - Новосибирск, I9S0.

29. Покровский 1-.А., Палллский А.П. Оптико-электронный углсиз -моритальные слата-лал на осесла .матричных рсзонэнсныа: угловых фильтрах // Там ала.

30. Покровский Ю.А., Щепакин K.M. Адаптивные обнаружители Кару-нена - Лозва на основе акустооитических устройств с аномалъно-высокой угловой избирательностью // Тезисы докладов ХУ Всесоюзной конференции "Акустоолектрошжа и физическая акустика твердого тела'.' - Л., 1991.

31. Покровский Ю.А. Прецизионное акустооптическое угломерное устройство // Там ;::о.

32. Покровский Ю.А. Сканирующий анализатор спектра пространст -венных частот // Там же. .

33. Покровский Ю.А, Спектральная теория пространственных биений в связанных- слоистых волноводах // Вопросы радиотехники: Сб. научных трудов. - Тула, ТПП. - 1970.

34. Покровский Ю. А., Паринский А.Я. Пространственные переход -иые продесси в резонансных слоистых системах // Там ;ае.

-35. Покровский ¡O.A., Бокалов Б.И., Паиннсклй А.Я., .".¡илитсеьа

Г.В. Резонансные угловые устройства оптического диапазона // Там ме.

36. Покровский Ü.A., Кибораъ A.i.i. Зшродолейас устройства СВЧ // Там ко.

3?. Покровский Ю.А. Углевая фильтрационная теории резонансных слоистых электромагнитных систем // Радиофизика и кванто -вая злектропика. - Тула, Tili, 1971.

Зв. Покровский ¡O.A., Паринский А.Я., Паринская Р.¡.i. модуляторы добротности оптических квантоьых генераторов на резонанс -пых угловых фильтрах // Там ко.

'39. Покровский rj. А., Тк,калов В.й., Кравцоь U.A. исследование принципов псстрсан:^ Еалповодно-рсэонансных отглошздих устройств // Та:.:

40. По:;розск::н й. А., •.'.¡¡и .родг:::'! U.A. 'Л вопросу синтеза некото -рых кваз::оптичас:::н: .. интегрально-оптических уст^ойста // Радиоаппарате строен,:;,; ;.;;н:ро.1лсктроп:а:а. - Тула: TILI, 1975.

41. Покровский i:.A. К:;;;;-Й м'-тод соланин:: коиисочных. мод т. открыты:: рззокаторах // д;::ы :.:::;:a элактрсмзхнлхчйскнх еноте ;; Об. ¡гаучн. - Тула: 'íísil, jX?8.

42. Понргх.скпЙ ¡i.A. ьаау.ннае г:;.озраног,.;;:::.; Уаплаза // Прикладная мнти:.:а'1:и;а: Об. к , 'а . - Ту л:.: Т1ТЙ,

43. Покровский Ю.А. Рс.д.х.сктпч.'.ока;: теория. интограл^ных и ига -зкоптнчсскнх устройств с :глз1зоп избирательность:.) // Разработка элементной градиентной сцтнхп :: гибридных ннтограль -них схем оптического х СВЧ диапазонов: Сб. научных трудов. - Тула:' ТШ, 1979. . '

44. Покровский Ю.А. Математические методы и приложения рпдпооп-тичоекой теория питегрелышх и квазиоптических устройств с угловой избирательностью // Там ;;;е.

45. Покровский Ю.А. Модельные задачи радиооптической теории открытых, резонаторов и гибридных устройств интегральной опти- . ки // Расчет, конструирование и технология производство устройств интегральной и градиентной оптики: Сб. научных' трудов. - Тула: ТНК. - 1900.

46. Покровский Ю.Л. Метод: резонансной угловой фильтрации ц за -дачах анализа и синтеза резонансных квазиолтических уст -.ройстл // Элементная daca устройств и спстш когерентной оптики:.Сб. научи, трудов. - Тула: ТПИ. - IS8I.

47. Пеировс;;ий С. Д., Гслубицкхй В.Э. Совершенствование элемент-пой бсзн и ир'тгиитсв построения входшгх целей оптических приемников на основе гибпидннх устройств интегральной оп -тики // Там -тр.

48. Покровский Ю.Д., Голубинкий В.Э. Спектральные характерно -т;и;и Болноводио-дполсктричесгпи;. резонаторов и резонансных диэлектрически;: антенн /7 Ди1г:::и:а плектре:;ехаиичсскпх систем: Сб. научи, трудов. - Тула: TTCi. - I9GI.

49. Покровский Ю.А. Метод резонансной угловой фильтрации в за -дачах возбуждения резонансных и направляющих квазиоптпчес -ких устройств // Разработка элементов градиентной оптики и гибридных интегральных схем о; ичоского и. СБЧ диапазона: Сб. науч. трудов. -.Тула: ТЛИ,'1582.

50. Покровский Ю.А. Реиение интегральных уравнении типа свертки методами теории резонансной угловой фильтращщ // Там ;::е.

51. Покровский'Ю.Л., Афромеев В.1Г., Беседин A.I. Расчет и анализ диэлектрических резонаторов в запредельном волноводе. // Радиотехника.- - 1987. - т. 37. - JS. 3.

52. Покровский Й.А., Афромеев Б.П. Математические модели в ип -модерном анализе волкоЕОдчо-диелектрических структур с ило-ск:д:и слоями у//Известия КмЗов. Сор. Радиоэлектроника.'-1932. - Т. Ш. - У; 3.

53. Покровский ¡O.A., Паринскии Л.Я. Угловые модуляторы оптического излучения. f Тезисы докладов Зсессизной научней сессии ЕГО гЭС эл. Л.С.Попова. - 13-33.

5!. Пскре-скпи Ю.А., Пзрипскип Л.Я. Селсиция попоречтшх мод в О КГ с помодьп резонансных угловых избирательных систем. / Там ;:о. .

55. Покровский Ю.А., Волков В.Г. 'Исследовашю связанных диэлектрических волноводоз с потерями // Совещание по диолектрп -чосиинл волноводам, - г.!., -ГЭ60.

об-. Покровский ¡O.a., ¡.'акарецкий S.A., Хурхулу Ю.С. входные цеп:; когерентных оптических приемников на основе пзеехвнчх радиооптических устройств // Опзичсскио явления в приборах злек -тронной и лазерной техники: Сб. науч. трудов. - и.'.ШДьЧй.

- 44,57. Покровский Ю.А., Беседин А.!. Промышленная радпоолтика кок направление оптимизации радиооптических систем управления и контроля в машинное и приборостроении // Автоматизированные системы оптимального управления технологическими про -цессами: Сб. науч. трудов. - Тула: ПШ. - 1283,

58. Покровский Ю.А. - Повышение эффективности систем промышленной радпооятики на основе комплексного использования резонан -сгаах устройств о угловой избирательностью // Разработка олсментов и систем технической радоюоптики: Сб. науч. трудов. - Тула: ТШ1, 1084.

53. Покровский й.А. Гибридные оптические резонаторы с фильтрэ-ционной нагрузкой // Разработка элементов гибридных кнтс -тральных схем оптического и миллиметрового диапазонов: Сб. науч. трудов, Тула: ТЛИ, 1985.

60. Панорамный измеритель расходимости лазерного излучения // Макарецкий Е.А., Покровский Ю.А., Хурхулу 10.С. // Приборы и техника экспсриые -та. - 1985.

61. Покровский Ю.А., Афромеев В.И. окспрссс-метод измерения относительной дполектрической проницаемости // Радиотехника. - 1986. - & 3.

62. Покровский Ю:А., Афромеев В.И., Шалынкова Е.И. Расчет собственной добротности волноводно-диэлектрическпх резонато -ров различных тшов на основе запредельного волновода // Радиотехника. - 1936. - й 10. •. -

65. Пог.ровсюш Ю.А., Афромеев В.И. Резонансный метод определения параметров :.'.агпптоднслектр::ков в цнлпндрчпесксм запредельно;.: волноводе // Электронная техника. Сер. Электроника ОБЧ. - Вып. I (255). - 198?.. .

51. Яскрэвсг-кй Ю.А. :.;стод пэвшпнкя разрозэядай способности и быстродействия сягпчзскнгх дефлекторов // разработка элементов гибрпдачах интегральных схем оптического и СВЧ диапазонов: Сб. науч. трудов. - *йгла: ТулПП, 1986. .

о5. Покровский В.А. уизнкс-технпчоскпе основы повыдения эффективности радиооптпчоекпх ки^ормациощшх п технологических систем точного машиностроения '// Разработка й-гфорагациокних технологически; систем промышленной радио оптики: Сб. науч. труден:. - Тула:, ТудПЙ, 1987..

СЛ. А.а. 238С32.' Волповодниц диэлектрический резонатор-/ И.А;По кролский, В.Г.Волков (СССР).' - ^ П9С541/26-9. Заявл.