Анотація до роботи:

Удовенко А.П. Характеристики випромінювання ліній передачі з імпедансними межами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 – радіофізика. Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я.Усикова Національної академії наук України, Харків, 2007.

Дисертація присвячена розв'язанню задачі про випромінювання з відкритого кінця лінії з імпедансними межами, збуджуваної власними несиметричними хвилями, при довільних електричних розмірах випромінюючої апертури і довільних параметрах імпедансних меж. Методом часткових областей одержано дисперсійне рівняння циліндричного частково заповненого хвилеводу. Досліджено постійні поширення власних хвиль циліндричного хвилеводу з частковим діелектричним заповненням. У високочастотному наближенні і поблизу критичних частот одержані наближені розв'язання дисперсійних рівнянь для гібридних хвиль. Для циліндричних хвилеводів з довільним типом імпедансних меж визначені апертурні розподіли в розкривах, діаграми спрямованості і розкладання по власних функціях вільного простору щодо випромінювання з відкритого кінця хвилеводів. Наведено приклади використання характеристик випромінювання і розкладань полів при синтезі антенних систем міліметрового діапазону радіохвиль.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі про випромінювання з відкритого кінця лінії передачі з імпедансними межами при довільних електричних розмірах випромінючої апертури та довільних параметрах імпедансних меж. Задачу розв'язано наближеними аналітичними та експериментальними методами. Одержано наступні результати, які призначені для синтезу широкосмугових опромінювачів гостроспрямованих антен міліметрового та субміліметрового діапазонів радіохвиль:

1. Досліджено постійні поширення та спектри власних хвиль циліндричних хвилеводів з частковим діелектричним заповненням на основі наближених розв'язань дисперсійних рівнянь щодо білякритичних відносних хвильових чисел і у високочастотному наближенні. Вперше одержано аналітичні вирази для критичних частот несиметричних власних хвиль нижчих індексів при довільних розмірах лінії передачі, визначено відносні похибки апроксимацій поверхневих імпедансів і наближених розв'язань дисперсійних рівнянь.

2. Запропоновано нову методику визначення типу гібридної хвилі за знаком похідної від дисперсійного рівняння як функції постійної поширення та відносного хвильового числа в околі першого нуля цієї функції при асимптотичному зменшенні товщини зовнішнього шару діелектрика до нуля для чисельних розв'язань дисперсійного рівняння циліндричного хвилеводу з частковим у поперечному перетині діелектричним заповненням.

3. Вперше для циліндричних хвилеводів з частковим діелектричним заповненням зроблено висновок про присутність двократного виродження власних гібридних хвиль електричного і магнітного типів на всіх частотах більших за критичні. Висновок витікає з розв'язань рівняння для відношення амплітуд подовжніх складових електричного і магнітного полів.

4. Встановлено, що апертурні розподіли у розкривах циліндричних хвилеводів з імпедансними межами, які формуються власними гібридними хвилями, - монотонні спадаючі до периферії хвилеводу функції відносного радіуса з частотнозалежними співмножниками, які мають резонансний характер і визначаються типом імпедансної межі.

5. Доведено, що максимальна симетрія діаграм спрямованості відкритого кінця лінії з імпедансними межами при розмірах апертур до 10 довжин хвиль забезпечується випромінюванням гібридної хвилі магнітного типу . При цьому у циліндричних хвилеводів з частковим діелектричним заповненням діапазон відносних хвильових чисел, який відповідає асиметрії основного пелюстка меншій ніж 5%, вдвічі перевершує аналогічний параметр гофрованого хвилеводу. Ширину основного пелюстка кополярних діаграм спрямованості та умови забезпечення мінімального кросполяризованого випромінювання визначено в аналітичній формі.

6. Для апертурних розподілів із двома площинами симетрії визначено параметри розкладань в базисі ортонормованих функцій Лагерра-Гаусса, що враховують дисперсійні характеристики опромінювачів і забезпечують аналіз розподілів у розкривах ліній при багатомодовому режимі.

7. Отримано й експериментально досліджено двопараметричні розподіли полів випромінювання з відкритого кінця ліній з довільним імпедансом меж для областей дифракції Френеля і Фраунгофера. Розроблено методику обчислення дифракційних полів у наближенні Френеля-Кірхгофа для синтезу багатоелементних антенних систем, фазових коректорів і відкритих ліній передачі міліметрового та субміліметрового діапазонів. Одержано добрий збіг теоретичних залежностей і експериментальних електродинамічних характеристик антенних систем, які було синтезовано з використанням результатів дисертаційної роботи.

Публікації автора:

1. Горобец Н.Н., Удовенко А.П. Приближенные решения дисперсионного уравнения для цилиндрического волновода с импедансными границами // Радиофизика и радиоастрономия. - 2005. - Т.10, №2. – С.172-177. (Англомовна версія: Gorobets N.N., Udovenko A.P. Approximate solutions of a dispersion equation for a cylindrical waveguide with impedance boundaries // Telecommunications and Radio Engineering. - 2007. - Vol. 66. No. 15. - P. 1355-1364).

2. Горобец Н.Н., Удовенко А.П. Характеристики излучения из открытого конца линии передачи с импедансными границами // Радиофизика и радиоастрономия. - 2005. - Т.10, №3. – С.297-302. (Англомовна версія: Gorobets N.N., Udovenko A.P. Radiation characteristics of an open-ended transmission line with impedance boundaries // Telecommunications and Radio Engineering. - 2007. - Vol. 66. No. 13. - P. 1141-1149).

3. Удовенко А.П. Гауссовы разложения для излучения из открытого конца линий с импедансными границами // Вiсник Харкiвського нацiонального унiверситету. Сер. Радiофiзика та електронiка. – 2007. - №756, вип.11. – С.87-90.

4. Барковский А.М., Безбородов В.И., Гришин В.В., Князьков Б.Н., Кулешов Е.М., Удовенко А.П., Чурилов В.П.. Шарапов Л.И., Яновский М.С. Антенно-лучеводная система для наведения ПТУР в «К» диапазоне радиоволн // Труды Института радиофизики и электроники АН Украины. – 1980. – Т.26. – С.103-119.

5. Барковский А.М., Гришин В.В., Удовенко А.П., Шарапов Л.И. Модернизированная двухлучевая антенно-волноводная система КВЧ ММДВ // Труды Института радиофизики и электроники АН Украины. – 1982. – Т.28. – С.177-185.

6. Рязанцева Н.В., Удовенко А.П. Линзовые трансформаторы апертурных распределений // Теория и техника антенн. Тезисы докладов XXVI межотраслевой научно-технической конференции. – М. – 1991. – Ч. 2. – С. 140.

7. Колубаев С.В., Удовенко А.П. Рупорно-линзовая антенна с низким уровнем бокового излучения // Теория и техника антенн. Тезисы докладов XXVI межотраслевой научно-технической конференции. – М. – 1991. – Ч. 2. – С. 144.

8. Колубаев С.В., Рязанцева Н.В., Удовенко А.П. Антенно-волноводный тракт комплекса электродинамического моделирования в диапазоне 94 ГГц // Материалы 2-й Крымской конф. "СВЧ-техника и спутниковый прием". – Севастополь (Украина). – 1992. – С.555-559.

9. Сидорчук Н.В., Удовенко А.П., Шарапов Л.И. Антенная система радиотелескопа миллиметрового диапазона // Вiсник Харкiвського нацiонального унiверситету. Сер. Радiофiзика та електронiка. – 2002. - №570, вип.2. – С.35-36.