Анотація до роботи:

Стешенко С.О. Збудження гребінок скінченного розміру у пристроях електроніки та антенної техніки НВЧ. – 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, 2005.

Метод сингулярних інтегральних рівнянь узагальнено на ряд практично важливих задач дифракції на скінченних фрагментах відбивних ґрат типу гребінка при збудженні наступними полями: власним полем періодично модульованого електронного потоку, а також власними хвилями планарного діелектричного та плоскопаралельного металевого хвилеводів. Досліджено ефект розщеплення діаграм спрямованості дифракційного випромінювання, обумовлений збудженням в електронному потоці поздовжніх хвиль просторового заряду. Побудовано самоузгоджену математичну модель антени, що складається з фрагмента відбивних ґрат і збуджуючого планарного діелектричного хвилеводу. Виявлено особливості впливу ступеня зв’язку між ґратами і хвилеводом на характеристики випромінювання антени. Запропоновано ефективні підходи до оптимізації характеристик випромінювання антени рупорного типу. Розв’язано задачу про спектр власних частот коаксіального хвилеводу з гофрованим внутрішнім провідником, що є важливим етапом при хвильовому аналізі резонаторів гіротронів відповідного поперечного переріза.

У дисертаційній роботі узагальнено метод СІР на задачі дифракції, що описують процеси збудження електромагнітних полів у пристроях з відбивними ґратами типу гребінка скінченних розмірів.

Основні результати роботи:

1. На основі побудованої моделі дифракційного випромінювання електронного потоку, що рухається поблизу гребінки скінченного розміру, досліджено тонку структуру дифракційного випромінювання в ГДВ. Урахування скінченності довжини відбивних ґрат дозволяє вивчати ДС при різних параметрах збудження. Досліджено, зокрема, вплив густини струму на вигляд ДС. Виявлено три стадії ефекту розщеплення ДС, що спостерігаються при збільшенні густини струму: розширення ДС, утворення провалу інтенсивності випромінювання, повне розщеплення ДС. Показано, що ширина однопелюсткової ДС на стадії максимального розширення може в 2,5 рази перевищувати ширину ДС, що відповідає малим значенням густини струму. Досліджено динаміку зміни ширини ДС, напрямків випромінювання хвиль просторового заряду, глибини провалу випромінювання при збільшенні густини струму. На основі аналізу розрахованих ДС отримана наближена верхня межа для значень густини струму, при яких формується однопелюсткова ДС, і можливе застосування методу "холодного" моделювання в дифракційній електроніці. Теоретичні результати підтверджені експериментами, виконаними на лабораторному аналізаторі ДВ.

2. Побудовано строгу модель планарної антени дифракційного випромінювання, що складається з гребінки скінченного розміру і збуджуючого ПДХ, розташованого на деякій відстані від гребінки. Побудована модель є повною моделлю антени, що дозволяє досліджувати її енергетичні характеристики і характеристики спрямованості. Досліджено енергетичні характеристики одиночної канавки, що збуджується поверхневою хвилею системи "ПДХ – ідеально провідний екран" і знайдено резонансні значення розмірів канавок, при яких потужність випромінювання максимальна. Досліджено вплив прицільного параметра (величини проміжку між ПДХ і екраном) на ефективність випромінювання і характеристики його спрямованості. Виявлено існування максимальної ефективності випромінювання при ненульовій величині прицільного параметра. Показано, що при максимальній ефективності випромінювання характеристики спрямованості чутливі до малих змін прицільного параметра. Виявлені особливості впливу прицільного параметра підвищують вимоги до точності виготовлення антен розглянутого типу.

3. Побудовано модель випромінювання з відкритого кінця плоскопаралельного хвилеводу з гофрованим фланцем. Розроблено генетичний алгоритм, ефективний у задачах оптимізації характеристик спрямованості випромінювача. Показано можливість розширення ефективної апертури випромінювача в 2,5 рази за допомогою прямокутних канавок, вирізаних по обидва боки від відкритого кінця хвилеводу. Запропоновано метод оптимізації вузької ДС при заданому РБП, заснований на застосуванні генетичних алгоритмів.

4. Побудовано ефективний алгоритм для розрахунку частот відсічки й омічних втрат у стінках коаксіального хвилеводу з гофрованим внутрішнім провідником. Ця задача є важливим проміжним етапом при спектральному аналізі резонаторів гіротронів. Показано, що імпедансне наближення, яке зазвичай використовується, не задовольняє високим вимогам до точності розрахунку поперечних хвильових чисел.

Публікації автора:

1. Цвык А.И., Стешенко С.А., Кириленко А.А. Эффект расщепления диаграммы направленности дифракционного излучения // ДАН України. – 2004. – №8. – С. 99-105.

2. Гандель Ю.В., Загинайлов Г.И., Стешенко С.А. Строгий электродинамический анализ резонаторных систем коаксиальных гиротронов // Журнал Технической физики. – 2004. – Т.74, №7. – С. 81-89.

3. Стешенко С.А., Кириленко А.А., Чистякова О.В. Строгая двумерная модель эффекта преобразования поверхностных волн в объемные // Радиофизика и электроника. – 2005. – Т.10, №1. – С.30-38.

4. Кириленко А.А., Стешенко С.А. Оптимизация волновода с гофрированным фланцем на основе генетических алгоритмов // Радиофизика и электроника, 2004. – Т.9. – №2. – С. 372-377.

5. Гандель Ю.В., Загинайлов Г.И., Стешенко С.А. Новый численно-аналитический метод волноводного анализа коаксиального гиротрона // Радиофизика и электроника. – 2002. – Т. 7, Спец. вып. – С. 196-207.

6. Цвык А.А., Стешенко С.А., Нестеренко А.В., Хуторян Э.М. Влияние плазменных волн пространственного заряда электронного потока на излучение Смита-Парселла // Вісник Сумського державного університету. Серія „Фізика, математика, механіка”. – 2003. – №10(56). – С. 22-36.

7. Steshenko S.A., Tsvyk A.I., Khutoryan Е.M. Radiation patterns of “plasma” electron beam // MSMW’04 Symposium Proceedings. – Kharkov (Ukraine). – 2004. – pp. 521-524.

8. Steshenko S.A., Kirilenko A.A. Radiation of TEM-wave from plane-parallel waveguide with corrugated flange // MSMW’04 Symposium Proceedings. – Kharkov (Ukraine). 2004. – pp. 683-685.

9. Steshenko S., Kirilenko A. Radiation characteristics of the leaky-wave antenna with the reflection grating of finite extent // Proc. of Int. Conf. on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET). – Kharkov. – 2004. – pp. 418-420.

10. Steshenko S.O. Influence of coupling of dielectric waveguide and reflective grating on radiation characteristics // Proc. of 5^th Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques. – Kyiv. – 2005. – P. 160-163.

11. Steshenko S.A., Kirilenko A.A. Accurate 2-d model of planar antenna based on finite reflection grating fed by a dielectric waveguide // 11th Int. Symp. on Antenna Technology and Applied Electromagnetics. Conference Proc. – Saint-Malo (France). – 2005. – P.304-305.

12. Gandel Y.V., Steshenko S.A., Zaginaylov G.I. The Method of Singular Integral Equations in the Eigenvalue Analysis of a Coaxial Gyrotron with a Corrugated Insert // IEEE APS/URSI Symposium Digest. – Columbus. – 2003. – Vol. 4. – P. 966-969.