Автоматизированные исследования открытых электродинамических систем миллиметрового диапазона

• Автор: Малышкин, Александр Константинович
• Шифр специальности: 01.04.01, 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Выбор метода и объекта исследования.

1.2. Периодические диэлектрические структуры.

1.3. ОР с диэлектрическими включениями.

1.4. Многорезонаторные системы.

1.5. Автоматизация экспериментов.

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

ГЛАВА И. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА.

2.1. Описание экспериментальной установки

2.2. Усилительпреобразователь.
2.3. Автоматизация установки и методики измерений
2.4. Схема управления генератором
2.5. Обработка спектра и определение добротности.
2.6. Ошибки измерений
П. 2.6.1. Измерение распределения поля
П.2.6.2. Измерение спектра
П.2.6.3. Вычисление добротности.
2.7. Время получения и обработки данных при автоматизации
измерений
ГЛЛВА Ш. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.
3.1. Волноводные характеристики материала.
3.2. Электродинамическая система диэлектрикзеркало.
3.3. Открытый резонатор с диэлектрическим цилиндром.
3.4. Аксиальносимметричные периодические диэлектрические
структуры.
3.5. Металлические цилиндрические системы с внутренней
периодической структурой.
3.6. Многозеркальные открытые резонансные системы с
цилиндрическими и сферическими зеркалами.
3.7. Перспективы использования автоматизированной установки
и применение изученных электродинамических систем
ВЫВОДЫ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Созданная для исследования таких структур автоматизированная экспериментальная установка была с успехом применена в изучении ряда конкретных практически значимых электродинамических систем, предназначенных для использования в качестве фильтров и систем взаимодействия миллиметрового диапазона. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научной конференции “Ломоносовские чтения” (Москва, ); 8-м Всесоюзном симпозиуме по сильноточной электронике (Свердловск, ); Всесоюзном научном семинаре “Математическое моделирование и применение явлений дифракции” (Москва, ); Всесоюзной школе-семинаре “Физика и применение микроволн” (Москва, ); Всесоюзной конференции "Физические проблемы оптической связи и обработки информации" (Севастополь, , , ); AMSE Conference “Signals and systems” (Geneva, ); 5-й Всероссийской школе-семинаре “Физика и применение микроволн. Миллиметровые и субмиллиметровые волны” (Москва, ); 6-й Всероссийской школе-семинаре “Волновые явления в неоднородных средах” (Москва, ); 4-й Международной конференции "IL-LA-" (Шатура, ); 9-й Международной конференции по лазерной оптике (С. Севастополь, -). Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируется цель диссертационной работы, обсуждается новизна и практическая значимость полученных результатов, излагаются основные положения, выносимые на защиту. В первой главе дается аналитический обзор литературы, рассмотрены и обобщены данные о наиболее простых базовых электродинамических системах - открытом резонаторе (ОР) и диэлектрическом волноводе (ДВ), а также более сложных структур на их основе. Обсуждаются модели, описывающие ОР с диэлектрическими включениями, а также многорезонатор-ные системы различного вида и назначения. Специально анализируется состояние работ по автоматизации электродинамических измерений и формулируются требования к современной автоматизированной установке для изучения свойств открытых квазиоптических систем. В последнем параграфе показана актуальность использования диэлектрических, металлических и комбинированных структур в радиоэлектронных устройствах. Рассмотрены практические применения таких систем. Вторая глава содержит описание автоматизированной экспериментальной установки и методик исследования электродинамических систем в миллиметровом диапазоне длин волн. Приведены схемы нестандартных узлов, используемых для автоматизации измерений. В параграфе, посвященном ошибкам измерений, основное внимание уделено погрешности при вычислении добротности для различных методик измерения. Третья глава посвящена изложению полученных экспериментальных результатов, их обсуждению и предварительным выводам. Представлены графики, иллюстрирующие экспериментальные характеристики открытых систем различной геометрии. В заключении приведены основные результаты и выводы. Отдельным списком идут цитируемая литература и работы, опубликованные по теме диссертации. В последние годы в связи с неослабевающим интересом к освоению диапазона от миллиметровых волн до оптических особое внимание привлекает проблема создания новых и модернизации уже известных резонансных и волноведущих структур [3, 4, 5]. В радиофизической практике новых диапазонов широкое распространение получили устройства, обладающие осевой симметрией-(рис. Их можно условно разделить на две большие группы. К первой относятся устройства, прообразом которых является открытый коаксиальный цилиндрический резонатор - коаксиальный волновод с неограниченным по длине центральным проводником и конечной внешней обкладкой. Простейшим представителем второй группы является открытый резонатор, состоящий из двух пластин - зеркал различной формы, расположенных на общей оси. Свойства открытых резонаторов и открытых волноводов определяются, главным образом, дифракционными явлениями [7, 8]. Методы их исследования можно разделить на две основные группы: I) математическое моделирование физических свойств исследуемого объекта, 2) непосредственное изучение электродинамических характеристик. Выбор метода в общем случае зависит от поставленной задачи и в нашем случае был сделан в пользу эксперимента, хотя некоторые попытки математического моделирования предпринимались и были вполне успешными. Рис.