Статья
Analysis of the slow-wave structures used in the millimeter range devices
В работе рассматриваются замедляющие системы и их модели, которые используются при проектировании приборов миллиметрового диапазона. В лампах бегущей волны миллиметрового диапазона используются прямоугольные и аксиально-симметричные резонаторные замедляющие системы (ЗС). Анализ этих замедляющих систем проводился с использованием 3D моделирования по программе HFSS [1]. Дисперсионные характеристики рассчитывались по программе, изложенной в [2]. Полученные в результате расчета характеристики используются для построения модели ячейки замедляющей системы. Особенности взаимодействия электронов и поля в ЛБВ с резонаторными замедляющими системами определяются характером распределения полей в такой системе. Наиболее общим при решении задач данного типа является дискретный подход [3]. При описании дискретного взаимодействия применение разностной формы электродинамической теории возбуждения [4] позволяет сделать выбор между той или иной математической моделью.
Для описания ЛБВ с дискретным взаимодействием, в которых фаза поля в зазорах взаимодействия в продольном направлении остается постоянной, электродинамически обоснованным является использование разностного уравнения.
Чем точнее заданы коэффициенты конечно-разностного уравнения, тем более адекватной становится и математическая модель дискретного взаимодействия. Эти коэффициенты обладают определенным электродинамическим смыслом и задаются через коэффициенты матрицы передачи четырехполюсника, получаемого из шестиполюсника при условии, что возбуждающего тока нет. Данный четырехполюсник, в свою очередь, является математической моделью ячейки резонаторной замедляющей системы. Точность восстановления электродинамических характеристик моделируемой резонаторной ЗС определяется коэффициентами полученного четырёхполюсника. Следовательно, верный подбор данных коэффициентов обеспечивает правильное описание и процессов дискретного взаимодействия в лампах бегущей волны, и электродинамических процессов в ЗС.
В работе рассматривается модель усиления электромагнитных волн миллиметрового диапазона нерелятивистскими электронными потоками в одномерно периодических электродинамических системах.
В качестве замедляющих систем исследуются системы типа «петляющий волновод» и типа «встречные штыри», пригодные для работы в миллиметровом диапазоне.
Основными направлениями исследования являются:
- разработка модели лампы бегущей волны на основе разностной теории возбуждения электродинамических систем токами;
- моделирование и расчет по упрощённым волноводно-резонаторным моделям электродинамических свойств замедляющих систем типа «петляющий волновод» в миллиметровом диапазоне;
- представление волноводно-резонаторной модели замедляющей системы типа «петляющий волновод», составленной из отрезков прямоугольного и П-образного волновода;
- получение с помощью волноводно-резонаторной модели коэффициентов матрицы передачи, позволяющей провести анализ дисперсии и сопротивления связи в полосе усиливаемых частот;
- исследование замедляющей системы типа «петляющий волновод» с учетом геометрического поворота фазы поля в соседних зазорах с помощью линейной волноводно-резонаторной модели, представляемой цепочкой четырехполюсников, путем противоположного включения наведенного тока в соседних зазорах взаимодействия и с учетом первой пространственной гармоники, используемой в лампах бегущей волны при расчете дисперсии;
- расчет ряда вариантов, характеризующих основные закономерности изменения свойств замедляющей системы «петляющий волновод»;
- моделирование свойств замедляющих систем типа «петляющий волновод» с использованием 3D-кодов;
- применение результатов, полученных с использованием 3-D кодов, в качестве численного эксперимента для настройки волноводно-резонаторной модели;
- построение моделей штыревых замедляющих систем с использованием волноводно-резонаторной модели, настраиваемой по экспериментальным опорным точкам.
В работе показано, что для моделирования замедляющих систем типа «петляющий волновод» и «встречные штыри» могут использоваться волноводно-резонаторные модели, настраиваемые по полученным экспериментально опорным точкам.. В качестве опорных точек могут также использоваться значения замедления и сопротивления связи, полученные численным экспериментом с помощью программы HFSS. Построенные таким образом волноводно-резонаторные модели достаточно точны и просты. В данной работе показано, что эти модели могут успешно применяться при расчете ламп бегущей волны, работающих в миллиметровом диапазоне.
Разработана программа численного моделирования процессов взаимодействия в спиральных лампах бегущей волны (ЛБВ) на основе метода крупных частиц в одномерном приближении при использовании развитых ранее методов расчета. Приведены результаты теоретического и экспериментального исследования выходных характеристик (зависимостей уровня выходной мощности и коэффициента усиления от частоты) мощных ЛБВ на спиральных замедляющих системах, предназначенных для работы в С и Ku диапазонах длин волн. Получено удовлетворительное соответствие результатов численного моделирования и экспериментальных данных.
Разработана модель ячейки замедляющей системы типа цепочки связанных резонаторов с пролетным каналом, заполненным плазмой, с использованием метода эквивалентных систем. Эта модель представляет собой восьмиполюсник, который используется для определения и расчетов электродинамических характеристик. Расчеты показывают, что введение плазмы позволяет расширить рабочую полосу замедляющей системы и увеличить сопротивление связи.
В данной работе было проведено 3D-моделирование параболической двухзеркальной антенны в диапазоне частот (11…12,7) ГГц при помощи программы HFSS Ansoft. Был выполнен расчет основных электродинамических параметров, в частности диаграммы направленности (ДН).
Приведены результаты расчета электродинамических характеристик спиральной замедляющей системы мощной импульсной лампы бегущей волны сантиметрового диапазона длин волн, полученные при решении дисперсионного уравнения и с помощью численного моделирования. Основное внимание уделено учету профиля проводника спирали, влияющего на электродинамические характеристики системы. Проведено сопоставление результатов теоретических исследований с экспериментальными данными.
Подробно излагаются виды и причины отказов современных РЭС на основе данных проектных исследований и эксплуатации.
Предназначено для студентов ВУЗов, обучающихся по специальности "Конструирование и технология РЭС", при изучении дисциплины "Теоретические основы конструирования, технологии, моделирования и надежности РЭС" и может быть полезно для аспирантов и научных работников, занимающихся вопросами анализа отказов, инженеров-надежнистников и др.
В сборник трудов включены доклады Третьей Всероссийской научно-технической конференции «Радиовысотометрия - 2010», проходившей с 19 по 21 октября 2010 года в городе Каменск-Уральский.
В сборнике трудов рассмотрены актуальные проблемы радиолокации земной поверхности, совершенствования бортовых радиоэлектронных систем, повышения их точности, надежности и качества цифровой обработки информации, математическое и физическое моделирование бортовых радиоэлектронных систем.
Оргкомитет выражает свою признательность промышленным и научным предприятиям, которые приняли самое непосредственное участие в организации и проведении конференции, и благодарит всех авторов за представленные материалы.
Оргкомитет планирует проведение Четвертой Всероссийской научно-технической конференции по радиовысотометрии в сентябре - октябре 2013 г.
В книгу включены материалы ведущих предприятий, организаций, учреждений радиоэлектронной отрасли об истории, современном состоянии и перспективах развития отечественной компонентной базы, использовании новейших технологий в создании совремнных изделий электронной техники, их технических и конструктивных особенностях.
Атлас содержит 8 карт, графики и таблицы, иллюстрирующие основные закономерности и ограничения в области утилизации твердых бытовых отходов в Центральном Федеральном округе. Социальная значимость Атласа состоит в выявлении и типологизации основных "ядер" антропогенного загрязнения, представленных полигонами и свалками ТБО.
Создание атласа осуществлялось при финансовой поддержке Русского Географического общества (грант РГО №59-2013/Н7 "Экологические риски в пригородных и межселенных территориях")
В статье рассматриваются основы построения моделей измерительных приемников, предназначенных для виртуальных исследований в области ЭМС, в формах, отличных от схемной. Анализируются модели на основе цифровой обработки сигналов, формальные математические модели, а также базирующиеся на графическом программировании. Формулируется общий вывод о перспективах использования таких моделей при построении системы автоматизированного проектирования, реализующей процедуру виртуальной сертификации радиоэлектронных средств по эмиссии излучаемых радиопомех.
Излагаются результаты разработки моделей надёжности для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры, полученные в ходе выполнения II этапа научно-исследовательской работы «Разработка методов и средств для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры» выполняемой в рамках тематического плана МИЭМ по теме № 100077: «Разработка моделей надёжности для проектных исследований надёжности радиоэлектронной аппаратуры».
Приводятся результаты разработки унифицированных топологических моделей надёжности резервированных групп. Описываются формальные модели типовых групп для нагруженного резервирования, для ненагруженного резервирования, для комбинированного контроля работоспособности, для групп с переключателями и групп с восстановлением. Проанализированы способы реализации γ-процентного контроля работоспособности РЭА и СЧ и даны рекомендации по модификации алгоритмов формирования временных диаграмм состояний типовых резервированных групп для различных способов контроля. Предложены методы формирования временных диаграмм состояний для восстанавливаемых резервированных групп для «последовательного» и «параллельного» соединения компонентов. Приводятся результаты экспериментальной проверки разработанных моделей и методов для проектных исследований надёжности РЭА.
В работе была предложена схемная модель отдельных узлов фликерметра. Эту модель можно использовать для оценки уровня фликера в электросетях при виртуальных исследованиях кондуктивных помех, которые являются составляющей общей теории виртуальной сертификации. В будущем на основе этой модели могут быть разработаны инженерные методики, нацеленные на решение практических задач в области ЭМС с широким привлечением средств автоматизации и моделирования.
Документ содержит проект методологических рекомендаций по статистическому измерению технологий. Он включает предложения по формированию операциональных определений технологий, подходы к идентификации классификации новых и возникающих технологий, а также предложения по разработке системы показателей, характеризующих жизненный цикл технологий, и стратегиям сбора данных. Разработанные рекомендации предлагается использовать в качестве методологической основы гармонизированной системы сбора и интерпретации статистических данных о технологиях. В приложении приводятся сведения о доступных определениях технологий и краткие результаты исследования опыта национальных статистических служб в области статистического наблюдения науки и технологий.