Глава
Современное исследование микроволновых частотно-селективных устройств на основе периодических замедляющих структур и метаматериалов
В статье представлен анализ исследования физических и конструктивных особенностей, а также технической реализации новых конструкций микроволновых частотно-селективных устройств на основе периодических замедляющих систем и грибовидных метаматериалов.
В книге
III Всероссийская научно-техническая конференция "Проблемы СВЧ электроники" им. В.А. Солнцева 2017 проводится Московским институтом электроники и математики им. А.Н.Тихонова Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» совместно с компанией KEYSIGHT Technologies при участии Издательского дома «Медиа-Паблишер».
Конференция посвящена фундаментальным и прикладным проблемам вакуумной и плазменной, твердотельной и полупроводниковой электроники СВЧ, рассматривавшимся в разных аспектах на заседаниях Всероссийского научного семинара «Проблемы электроники по методам СВЧ электроники» и Всероссийского научного семинара «Электродинамика периодических и нерегулярных структур», начиная с 1973 года. На конференции заслушаны приглашенные обзорные доклады, оригинальные сообщения о новых результатах исследований и разработок в виде устных и стендовых докладов, а также обсуждены актуальные вопросы теории и технических аспектов разработки и применения вакуумных и плазменных, твердотельных и полупроводниковых приборов миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов.
Программа работы Всероссийской научно-технической конференции распределена по следующим направлениям: вакуумные и плазменные электронные СВЧ генераторы и усилители твердотельные и полупроводниковые приборы СВЧ специализированные электродинамические структуры (замедляющие системы, метаматериалы, трансформаторы мод) пассивные СВЧ-устройства, антенны и фазированные антенные решетки технологии и материалы СВЧ электроники метрология и измерения на СВЧ применение приборов и устройств СВЧ электроники В рамках конференции заслушаны выступления ведущих специалистов в области СВЧ электроники, представляющих высшие учебные заведения, научно-исследовательские институты и предприятия, государственные и частные фирмы и компании.
В статье рассматривается возможность использования синхронных спиралей в качестве замедляющих систем. Дано физическое объяснение режимов работы синхронной спиральной антенны.
Данное издание является сборником статей, изданных ранее в различных научно-технических журналах, объединенных общей тематикой практического использования метаматериалов в конструкциях различных устройств СВЧ. В сборнике приведены работы, результаты которых позволяют решить проблему измерения электрическох параметров этих структур в процессе их проектирования и изготовления, расширить их рабочую полосу и обеспечить электронную перестройку по частоте. Даны рекомендации по проектированию и изготовлению устройств СВЧ на основе метаматериалов. Издание будет полезно разработчикам и конструкторам электронных устройств и устройств СВЧ.
Представлены новые технические решения в разработке мирополосковых антенн и частотно-селективных СВЧ устройств. Показана перспективность использования при создании таких устройств резонансных отрезков замедляющих систем и многослойных печатных плат.
Проведен анализ СВЧ-приборов на основе мультипольных электронных линз – кольцевых электродинамических структур, использующих резонансные отрезки замедляющих систем. Показана возможность создания на этой основе малошумящего усилителя и умножителя СВЧ, в которых обеспечивается длительное взаимодействие электронного пучка с поперечно-протяженным электромагнитным полем и непрерывным отбором энергии.
Уравнение в конечных разностях второго порядка, описывающее возбуждение периодических волноводов нестационарным продольным током, применено для моделирования электронно-волнового взаимодействия в лампах бегущей волны с резонаторными замедляющими системами. Проведен анализ нестационарных процессов установления колебаний в ЛБВ.
Развита линейная теория дискретного взаимодействия электронных потоков и электромагнитных волн в замедляющих системах (ЗС), основанная на применении уравнений возбуждения ЗС в конечных разностях. Входящий в эти уравнения локальный импеданс связи характеризует интенсивность поля, возбуждаемого электронным потоком в зазорах взаимодействия, и имеет ограниченную величину на частотах отсечки ЗС. Теория единым образом описывает электронно-волновое взаимодействие в полосах пропускания и запирания ЗС без использования эквивалентных схем, что позволяет рассмотреть процессы вблизи частот отсечки и переход от черенковского механизма взаимодействия в лампе бегущей волны к клистронному механизму при переходе в полосы запирания ЗС. Рассмотрены особенности уравнений дискретного волнового взаимодействия в псевдопериодических ЗС.