Анотація до роботи:

Амосова А. І. Моделювання перехідних процесів у двовимірних відкритих електродинамічних структурах – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 – радіофізика. – Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України, Харків, 2009.

Дисертацію присвячено актуальній темі розвитку методів розв’язання відкритих початково-крайових задач у часовому просторі та дослідженню перехідних процесів, що супроводжують випромінювання імпульсних сигналів. Ефективне і достатньо повне вирішення цієї проблеми має суттєво прискорити розвиток ряду перспективних напрямків у науці та техніці.

Методом переносу умов випромінювання на віртуальні межі розрахункового простору у роботі побудовано точні поглинаючі умови для відкритих двовимірних початково-крайових задач з трансляційною симетрією. Чисельно досліджено процес наближення рішення до точного та показано, що використання точних поглинаючих умов дозволяє звести обумовлену наявністю віртуальних меж обчислювальну похибку до довільно малої попередньо заданої величини. Аналітично і чисельно обґрунтовано математичну строгість постановки і розв’язування у часовому просторі розглянутих відкритих двовимірних початково-крайових задач.

Розроблено і програмно реалізовано високоефективний обчислювальний алгоритм, застосування якого до дослідження двовимірних моделей теоретично і практично важливих радіофізичних структур дало можливість отримати ряд нових достовірних результатів, котрі мають як суто наукове значення і сприятимуть розвитку нестаціонарної електродинаміки в цілому, так і будуть корисні при розробці та проектуванні широкого класу практично важливих діаграмостворюючих структур та імпульсних випромінювачів.

У дисертаційній роботі розвинуто новий напрямок у розв’язанні актуальної наукової задачі, що полягає в побудові ефективних та строгих методів аналізу перехідних та сталих процесів у складних відкритих електродинамічних структурах. Розв’язано плоскі модельні початково-крайові задачі нестаціонарної електродинаміки, досліджено фізику процесів, що реалізуються у компактних двовимірних випромінювачах імпульсних і монохроматичних електромагнітних хвиль. Ці результати базуються:

1. на побудові коректних фізичних та математичних моделей процесів випромінювання, поширення і розсіювання імпульсних хвиль у плоских компактних структурах, що збуджуються струмовими джерелами або імпульсними хвилями напівнескінченного фідерного хвилеводу;

2. на побудові та використанні в алгоритмах методу кінцевих різниць оригінальних точних поглинаючих умов;

3. на обчислювальних експериментах і електродинамічному аналізі їх результатів, який зорієнтовано на розв’язання актуальних теоретичних і прикладних радіофізичних задач.

Основні результати роботи полягають у наступному.

1. Стосовно до початково-крайових задач для двовимірних компактних електродинамічних структур, що збуджуються імпульсними полями струмових джерел або плоскопаралельних хвилеводів, розвинуто метод побудови точних поглинаючих умов на віртуальних межах простору обчислень та створено ефективні обчислювальні кінцево-різничні алгоритми, в які включено побудовані точні поглинаючі умови.

1. Показано, що використання цих умов для обмеження простору обчислень відкритих початково-крайових задач не спотворює процеси, що моделюються, і гарантує достовірність результатів обчислювальних експериментів.

Завдяки застосуванню розвинутого методу виявлено ряд особливостей у роботі мікрохвильових випромінювачів різних типів. Показано, що ефекти переходу до двопелюсткових діаграм спрямованості, а також різкого погіршення спрямовуючих властивостей структури типу „відрізок планарного хвилеводу – обмежена періодична ґратка” чітко корелюють з типом та кількістю власних хвиль фідерного хвилеводу, що поширюються. Обчислено параметри структури, для яких реалізуються ці ефекти. Підтверджено можливість значного збільшення потужності випромінювання структури „відрізок планарного діелектричного хвилеводу – компактний діелектричний резонатор” на частотах, близьких до власних частот резонатора. Продемонстровано прості засобі підвищення коефіцієнту корисної дії стрижневих діелектричних антен.

Вперше строго обчислено електродинамічні характеристики зонованих параболоциліндричних рефлекторів та доведено можливість за рахунок використання таких рефлекторів суттєвого (у декілька разів) поліпшення масогабаритних параметрів дзеркальних антен без значного (не більш ніж на ) погіршення їх основних характеристик.

Виявлено можливість сканування діаграмою спрямованості шляхом обертання шарової лінзи Люнеберга навколо осі, яка паралельна осі симетрії лінзи і зсунута відносно неї на відстань, що дорівнює половині радіального розміру одного шару, і показано, що -х шарова структура забезпечує сканування у кутовому секторі .

Публікації автора:

1. Вязьмитинова А. И. Точное моделирование переходных процессов в двухмерных компактных открытых резонансных структурах / А. И. Вязьмитинова, А. О. Перов, Ю. К. Сиренко // Радиофизика и электроника: сб. научн. тр. / НАН Украины. Ин-т радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова – Харьков, 2001. – Т. 6, № 2. – С. 195–200.

2. Viazmitinova A. I. Pulse antennas: accurate solution of two-dimensional model problems for structures with gratings as dispersive elemets / A. I. Viazmitinova, V. L. Pazynin, A. O. Perov, Yu. K. Sirenko, H. Akdogan, E. Yaldiz // Telecommunications and Radio Engineering. – 2001. – Vol. 55, № 8. – P. 1–14.

3. Vyazmitinova A. I. Electrodynamic analysis of the laminated Luneberg lens / A. I. Vyazmitinova // Telecommunications and Radio Engineering. – 2002. – Vol. 57, № 10–11. – Р. 36–49.

4. Сиренко Ю. К. Численный анализ ближних полей излучателей несинусоидальных волн / Ю. К. Сиренко, А. И. Вязьмитинова // Радиофизика и электроника: сб. научн. тр. / НАН Украины. Ин-т радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова – Харьков, 2003. – Т. 8, № 1. – С. 7–16.

5. Сиренко Ю. К. Компактные неоднородности свободного пространства: виртуальные границы в скалярных и векторных «открытых» начально-краевых задачах несинусоидальных электромагнитных волн / Ю. К. Сиренко, В. Л. Пазынин, А. И. Вязьмитинова, К. Ю. Сиренко // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2003. – Т. 8, № 11–12. – С. 33–54.

6. Сиренко Ю. К. Численное моделирование электродинамических характеристик / Ю. К. Сиренко, А. И. Вязьмитинова, В. Л. Пазынин, К. Ю. Сиренко // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2007. – Т. 12, № 1. – С. 24–34.

7. Амосова А. И. Диапазонные свойства зонированного рефлектора [Электронный ресурс] / А. И. Амосова // Журнал радиоэлектроники. – 2008. – №1. – Режим доступа к журн.: .

8. Vyazmitinova A. I. Accurate “absorbing” conditions for nonsinusoidal problems of diffraction for compact objects / A. I. Vyazmitinova // Mathematical Methods in Electromagnetic Theory: int. conf., 10–13 September 2002: conf. proc. – Kiev, 2002. – P. 216–218.

9. Вязьмитинова А. И. Моделирование переходных процессов в двумерных открытых резонансных структурах / А. И. Вязьмитинова // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: междунар. конф., 9–13 Сентября 2002: тезисы докл. – Севастополь, 2002. – С. 488–489.

10. Sirenko Y. K. Exact “absorbing” conditions in initial boundary-value problem of the theory of pulse wave radiation / Y. K. Sirenko, V. L. Pazynin, A. I. Vyazmitinova, K. Y. Sirenko // Antenna Theory and Techniques: int. conf., 9–12 September 2003: conf. proc. – Sevastopol, 2003. – P. 110–112.

11. Vyazmitinova A. Optical and acoustic pulse radiation antennas / A. Vyazmitinova, I. I. Magda, V. Pazynin // EUROEM: int. conf., 12–16 July 2004: book of abstracts. – Magdeburg, 2004. – P. 160.

12. Sirenko Y. K. The package of programs for solving model initial boundary-value problems in the theory of nonsinusoidal electromagnetic waves / Y. K. Sirenko, V. F. Naumenko, L. G. Velychko, V. L. Pazynin, A. I. Vyazmitinova // Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals: int. workshop, 19–22 September 2004: conf. proc. – Sevastopol, 2004. – P. 91–93.