Анотація до роботи:

Сіренко К. Ю. Перетворення та випромінювання електромагнітних імпульсів структурами з осьовою симетрією. – 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, 2007.

Дисертаційна робота присвячена побудові та реалізації строгих і ефективних методів розв’язання початково-крайових задач, які описують перетворення TE_0n- і TM_0n- електромагнітних імпульсів структурами з осьовою симетрією: відкритими хвилеводними резонаторами, компактними неоднорідностями вільного простору, випромінювачами з хвилеводною живильною лінією.

Розроблені обчислювальні алгоритми базуються на стандартних схемах методу кінцевих різниць, які споряджаються оригінальними точними «поглинаючими» умовами.

Виявлені й вивчені ефекти модового і частотно-модового розшарування надширокосмугових імпульсів. Розвинуто теорію щілинних резонансів, для розв’язання задач якої уперше використані строгі методи часової області. Широко представлені відомості про основні електродинамічні характеристики ряду простих аксіально-симетричних випромінювачів монохроматичних і імпульсних TE_0n- і TM_0n-хвиль (монополів, дзеркальних і резонансних антен різних типів).

Розв’язано ряд актуальних прикладних задач, пов’язаних із синтезом функціональних вузлів техніки потужних імпульсних полів.

У дисертаційній роботі представлене нове розв’язання наукової задачі теоретичного дослідження перехідних і сталих процесів в аксіально-симетричних електродинамічних структурах, що перетворюють, розсіюють і випромінюють імпульсні та монохроматичні TE_0n- і TM_0n- електромагнітні хвилі. Розв’язання цієї задачі базується:

на побудові й використанні в алгоритмах методу кінцевих різниць точних «поглинаючих» умов, що ефективно обмежують простір розрахунку модельних відкритих початково-крайових задач;

на обчислювальних експериментах і електродинамічному аналізі їхніх результатів, орієнтованих на розв’язання актуальних теоретичних і прикладних задач, пов’язаних з розширенням функціональних можливостей конструктивно простих елементів і вузлів для систем різного призначення.

Основні результати роботи полягають у наступному.

Розвинуто й уперше реалізовано стосовно до початково-крайових задач для електродинамічних структур з осьовою симетрією метод строгого розв’язання, що базується на побудові точних «поглинаючих» умов.

Досліджено перетворюючі властивості простих неоднорідностей у багатомодових круглих й коаксіальних хвилеводах. Виявлено й вивчено ефект модового розшарування надширокосмугових сигналів східчастими й плавними з’єднаннями хвилеводів різного поперечного перерізу та ефект частотно-модового розшарування сигналів конусними заглушками круглих і коаксіальних хвилеводів.

Дістала подальший розвиток теорія щілинних резонансів, для розв’язання задач якої уперше використані строгі методи часової області. Доведено, що збудження щілинних резонансів може супроводжуватися такими новими ефектами: ефектом повного запирання східчастого розширення круглого хвилеводу та ефектом повного перетворення TM₀₁-хвилі круглого хвилеводу в TEM-хвилю коаксіального хвилеводу розворотом «круглий хвилевід – коаксіальний хвилевід» (коаксіальні щілини у радіальних стінках вузлів); ефектом осліплення антени з тонкою поперечною закороченою щілиною у монополі, що продовжує внутрішній провідник живильної коаксіальної лінії.

Отримано, проаналізовано, узагальнено і широко представлено відомості про основні електродинамічні характеристики (амплітудно-частотні та імпульсні) ряду простих аксіально-симетричних випромінювачів TE_0n- і TM_0n-хвиль: монополів, дзеркальних і резонансних антен різних типів.

Розв’язано задачі, пов’язані з електродинамічним аналізом ділянок формуючих ліній для випромінювачів потужних коротких електромагнітних імпульсів та із синтезом компресорів НВЧ потужності.

Алгоритми методу кінцевих різниць з точними «поглинаючими» умовами, дозволяють (на відміну від відомих підходів, що базуються на використанні наближених умов) одержувати надійні дані щодо просторово-часових трансформацій електромагнітного поля в умовах можливого резонансного розсіювання хвиль. Побудова та використання точних «поглинаючих» умов істотно розширює коло строго розв’язуваних відкритих задач електродинаміки несинусоїдних хвиль.

Результати, що було отримано в дисертаційній роботі, становлять інтерес і для теорії, і для практики. Вони можуть бути використані при розв’язанні наукових і інженерних задач радіофізики й оптики, електроніки, акустики й антенної техніки. Так, наприклад, на реалізації щілинних резонансів можна будувати ефективні й прості схеми керування електродинамічними характеристиками аксіально-симетричних хвилеводних вузлів і всеспрямованих антен різного типу й призначення. Деякі результати роботи (розрахунок електродинамічних характеристик ділянок формуючих ліній випромінювачів коротких електромагнітних імпульсів, нова схема формування коротких імпульсів, схема модельного синтезу компресорів НВЧ потужності) можуть послужити основою для розв’язання прикладних та інженерних задач, пов’язаних зі створенням ряду функціональних аксіально-симетричних вузлів мікрохвильової техніки та техніки потужних імпульсних полів.

Публікації автора:

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

   Сиренко К. Ю., Сиренко Ю. К. Точные «поглощающие» условия в начально-краевых задачах теории открытых волноводных резонаторов // Журнал вычислит. математики и математ. физики. – 2005. – Т. 45, № 3. – С. 509–525.

   Пазынин В. Л., Сиренко К. Ю. Строгий подход к анализу переходных процессов в аксиально-симметричных волноводных узлах // Радиофизика и электроника: Сб. научн. тр. / НАН Украины, Ин-т радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова. – Харьков. – 2005. – Т. 10, № 2. – С. 183–192.

   Пазынин В. Л., Сиренко К. Ю. Преобразование импульсных TE_0n- и TM_0n-волн аксиально-симметричными волноводными узлами. Простые неоднородности // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2005. – Т. 10, № 8. – С. 29–39.

   Пазынин В. Л., Сиренко К. Ю. Преобразование импульсных TE_0n- и TM_0n-волн аксиально-симметричными волноводными узлами. Щелевые резонансы // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2005. – Т. 10, № 10. – С. 21–26.

   Мележик П. Н., Пазынин В. Л., Сиренко К. Ю. Преобразование импульсных TE_0n- и TM_0n-волн аксиально-симметричными волноводными узлами. Специальные задачи // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2006. – Т. 11, № 2-3. – С. 22–29.

   Сиренко К. Ю., Пазынин В. Л. Аксиально-симметричные излучатели импульсных и монохроматических TE_0n- и TM_0n-волн // Успехи современной радиоэлектроники. – 2006. – № 4. – С. 52–69.

   Сиренко К. Ю. Щелевые резонансы в аксиально-симметричных излучателях импульсных и монохроматических TM_0n-волн // Радиофизика и электроника: Сб. научн. тр. / НАН Украины, Ин-т радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова. – Харьков. – 2006. – Т. 11, № 2. – С. 196–204.

   Сиренко К. Ю. Транспортные операторы в аксиально-симметричных задачах электродинамики несинусоидальных волн // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2006. – Т. 11, № 11. – С. 15–26.

   Sirenko Y. K., Pazynin V. L., Vyazmitinova A. I., Sirenko K. Y. Exact absorbing conditions in initial boundary-value problems of the theory of pulse wave radiation // Proc. International Conf. ‘Antenna Theory and Techniques‘. IV. – Vol. 1. – Sevastopol (Ukraine). – 2003. – P. 110–112.

   Sirenko Y. K., Sirenko K. Y. Exact radiation conditions in vector electromagnetic initial boundary-value problems for compact inhomogeneities of free space // Proc. International Seminar/Workshop ‘Direct and Inverse Problems of Electromagnetic and Acoustic Wave Theory‘. VIII. – Lviv (Ukraine). – 2003. – P. 78–81.

   Вязьмитинов И. А., Пазынин В. Л., Вязьмитинова А. И., Сиренко К. Ю. Металлопластинчатые линзы в осесимметричных излучающих системах // Proc. International Conf. ‘Microwave & Telecommunication Technology’. XIV. – Sevastopol (Ukraine). – 2004. – P. 387–388.

   Sirenko K. Y. Time-domain methods in problems of model synthesis of microwave power compressors // Proc. International Seminar/Workshop ‘Direct and Inverse Problems of Electromagnetic and Acoustic Wave Theory‘. X. – Lviv (Ukraine). – 2005. – P. 35–38.

   Sirenko K. Y. The new scheme of the “slicer” for radiators of powerful nano- and picosecond pulses // Proc International Workshop ‘Ultra Wideband and Ultrashort Impulse Signals’. III. – Sevastopol (Ukraine). – 2006. – P. 191–193.

   Sirenko K. Y. Axially-symmetrical radiators of pulsed TE_0n- and TM_0n-waves // Proc. International Conf. ‘Mathematical Methods in Electromagnetic Theory‘. XI. – Kharkiv (Ukraine). – 2006. – P. 321–323.