Моделювання хвильових процесів в просторово-розвинутих квазіоптичних резонансних структурах приладів міліметрового діапазону

Abstract

Дисертація присвячена теоретичному і експериментальному дослідженню електродинамічних характеристик квазіоптичних резонансних систем із просторово-розвинутими металевими та металодіелектричними структурами. Вивчено особливості електродинамічних характеристик сфероїдального та напівсферичного відкритих резонаторів з однорідними дзеркалами за наявності в їх об`ємі діелектричного шару для конкретної геометрії дзеркал і заданого діапазону частот. У наближенні заданого струму для моделі планарної електродинамічної системи типу металодіелектричний канал отримані співвідношення і проведений чисельний аналіз щільності енергії дифракційно-черенковських гармонік, випромінюваних у діелектричне середовище і вільний простір. Вивчено електронно-хвильові процеси в режимі резонансного збудження коливань для електродинамічної системи відкритого хвилеводу з металодіелектричним шаром. Методом експериментального моделювання досліджені відкриті резонатори з подвійною стрічковою та подвійною відбивною дифракційною ґратками. Промодельовані хвильові процеси у відкритих резонаторах з металодіелектричними структурами. Показано можливість реалізації нерелятивістських генераторів міліметрового діапазону хвиль із застосуванням металодіелектричних структур. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3378

Диссертация посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию электродинамических характеристик квазиоптических резонансных систем с пространственно-развитыми металлическими и металлодиэлектрическими структурами. Изучены общие физические закономерности волновых процессов в связанных открытых резонаторах с периодическими металлическими структурами и открытых резонаторах с планарными периодическими металлодиэлектрическими структурами. Установлены особенности энергетических характеристик гармоник дифракционно-черенковского излучения в металлодиэлектрическом канале с диэлектриком конечной толщины и электронно-волновых процессов в открытом волноводе с металлодиэлектрическим слоем в режиме резонансного возбуждения колебаний. На основе векторной теории открытых резонаторов изучены особенности электродинамических характеристик сфероидального и полусферического резонаторов с однородными зеркалами для конкретной геометрии зеркал и заданного диапазона частот. Установлено, что введение в открытый резонатор неоднородности в виде диэлектрической призмы приводит к смещению резонансной частоты колебаний, величина которого зависит от параметров диэлектрического слоя и возбуждаемого типа колебания. В приближении заданного тока для модели планарной электродинамической системы типа металлодиэлектрический канал при учете конечной толщины диэлектрического слоя получены соотношения и проведен численный анализ плотности энергии дифракционно-черенковских гармоник, излучаемых в диэлектрическую среду и свободное пространство. Определены оптимальные параметры электродинамической системы для случая моделирования режимов черенковского, дифракционного и дифракционно-черенковского излучения, при которых плотности гармоник излучения имеют наибольшие значения. Показана возможность регулировки уровней плотностей гармоник дифракционно-черенковского излучения по различным каналам трансформации объемных волн в металлодиэлектрическом канале путем изменения электродинамических параметров системы. Определены условия возбуждения аномального дифракционного излучения в планарной металлодиэлектрической структуре и установлена степень влияния толщины диэлектрика и расстояния до отражающего экрана на плотность энергии излучения. Проведен численный анализ дисперсионного уравнения, описывающего электронно-волновые процессы в режиме резонансного возбуждения колебаний для электродинамической системы открытого волновода с металлодиэлектрическим слоем. Установлена степень влияния параметров открытого волновода на эффективность возбуждения колебаний. Методом экспериментального моделирования исследованы электродинамические характеристики открытых резонаторов различных модификаций. Показано, что открытые резонаторы с двойной ленточной дифракционной решеткой позволяют значительно расширить полосу пропускания системы. Исследования открытого резонатора с двойной отражательной дифракционной решеткой указывают на возможность реализации режимов повышения эффективности возбуждения системы и увеличения полосы пропускания. Промоделированы режимы черенковского, дифракционного и дифракционно-черенковского излучения на металлодиэлектрических структурах. Установлена возможность управления волновыми процессами путем изменения толщины диэлектрического слоя и параметров ленточной дифракционной решетки. Результаты исследования открытых резонаторов с металлодиэлектрическими структурами указывают на возможность реализации режимов селекции типов колебаний по частоте и амплитуде. Показана возможность реализации нерелятивистских дифракционно-черенковских и черенковских генераторов с применением металлодиэлектрических структур. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3378

The thesis is devoted theoretical and experimental research of electrodynamic descriptions of the quasi-optical resonance systems with spatially-developed metallic and metal-dielectric structures. The features of electrodynamic descriptions spheroidal and hemispheric open resonators with homogeneous mirrors at presence of dielectric layer in their volume are studied for concrete geometry of mirrors and set range of frequencies. In approximation of the set current, for the model of the planar electrodynamic system of type metal-dielectric duct relationship are obtained and the numerical analysis of energy density of diffraction-cerenkov harmonics radiated in a dielectric environment and free space. Electronic-wave processes in the mode of oscillation resonance excitation are studied for the electrodynamic system of the opened waveguide with a metal-dielectric layer. The method of experimental simulation the opened resonators with double band and double reflecting diffraction grates are research. Modeled wave processes in the opened resonators with metal-dielectric structures. Possibility realization generators of millimetric waves range is shown with the use of metal-dielectric structures. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3378