


Том 69, № 7 (2024)
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
Влияние амплитудно-фазовых ошибок и выход из строя случайных излучающих каналов на характеристики антенной решетки
Аннотация
Предложен расчет влияния амплитудно-фазовых ошибок, выхода из строя случайного количества излучающих каналов на основные характеристики антенных решеток (АР). В работе представлен алгоритм имитации выхода из строя элементов и модулей АР на основе известных функций амплитудно-фазовых распределений. Рассчитаны качественные характеристики направленности АР в условиях вышедших из строя каналов, модулей и наличия ошибок в амплитудно-фазовых распределениях.



Зондирование влажности почвы сверхширокополосными электромагнитными импульсами с борта беспилотного летательного аппарата
Аннотация
В ходе долговременных экспериментов продемонстрирована возможность дистанционного зондирования сверхширокополосными электромагнитными импульсами, с борта беспилотного летательного аппарата (БПЛА) влажности почвенного покрова, различной степени шероховатости, находящегося под паром в условиях естественного увлажнения, высыхания и периодического боронования. Влажность почвы была определена в ходе решения обратной задачи о минимизации нормы невязки между модулями коэффициента отражения, которые были рассчитаны по формуле Френеля (диэлектрически однородное полупространство) и средними значениями, измеренными при различной высоте зависания БПЛА над площадками зондирования. В ходе экспериментов с 12 июня по 28 сентября 2022 г. показана достижимость практически значимой точности дистанционного зондирования объемной влажности почвы тестовых участков в поверхностном слое толщиной 6…7 см со среднеквадратическим отклонением менее 4 % (относительно контактных измерений in-situ). Установлено, что в диапазоне частот зондирующего импульса 456…1014 МГц можно пренебречь влиянием диффузного рассеяния волн на случайных неровностях поверхности почвенного покрова тестовых участков (среднеквадратические отклонения высот неровностей меньше 2 см) в пределах указанной выше погрешности восстановления влажности почвы.



Бипериодическая линейная решетка
Аннотация
Рассмотрена антенна с последовательным питанием, которая содержит две совмещенные линейные решетки (линейки) элементарных резонансных излучателей, расположенные в общей апертуре. Показано, что такая антенна может работать как в двухдиапазонном режиме, так и в режиме с одним расширенным диапазоном частот. Установлено, что в двухдиапазонном режиме антенна имеет максимальное усиление в заданном направлении в двух отдельных полосах частот, при сближении которых образуется один общий расширенный частотный диапазон. В рамках приближенной модели предложена процедура синтеза антенны. С помощью системы HFSS исследуются несколько вариантов волноводно-щелевой решетки, содержащей две линейки продольных щелей. Численное моделирование подтверждает результаты приближенной теории. Показано, что предлагаемая решетка может работать в обоих указанных режимах, что значительно расширяет функциональные возможности антенн данного типа.



О полосе частот поляризаторов на основе слоистых периодических диэлектрических структур
Аннотация
Путем численного решения дисперсионных уравнений и численного моделирования с использованием метода конечных элементов с опцией «eigenmode» и канала Флоке в программной среде Ansys HFSS проведено исследование и оптимизация параметров поляризатора на основе слоистой периодической диэлектрической среды (диэлектрик–воздух). Найдены оптимальные значения параметров (диэлектрической проницаемости материала, отношения толщины диэлектрических слоев к периоду структуры и толщины поляризатора), которые обеспечивают величину относительной полосы частот по уровню коэффициента эллиптичности –3 дБ более 100%.



РАДИОФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ТВЕРДОМ ТЕЛЕ И ПЛАЗМЕ
Особенности резонансносвязанных магнитоупругих мод в структуре ферромагнетик-диэлектрик
Аннотация
Исследованы магнитоупругие взаимодействия в области ферромагнитного резонанса (ФМР) в тонкой ферритовой пленке на сравнительно толстой диэлектрической упругой подложке при возбуждении магнитной пленки переменным магнитным полем. Построены зависимости периода упруго связанных резонансных линий на амплитудно-частотном спектре ФМР от параметров упругого затухания, магнитоупругой связи, модуля упругости и плотности материала в линейном и нелинейном режимах. Выявлено наличие сильной пороговой нелинейной зависимости амплитуды резонансных линий от параметра упругого затухания.



ЭЛЕКТРОНИКА СВЧ
Разработка лампы бегущей волны W-диапазона с ленточным электронным пучком и замедляющей системой типа сдвоенная гребенка
Аннотация
Приведены результаты разработки лампы бегущей волны O-типа W-диапазона с ленточным электронным пучком. Разработана и оптимизирована конструкция замедляющей системы в виде сдвоенной гребенки с широкополосными согласующими устройствами ввода–вывода, проведен расчет ее электродинамических параметров. Представлены результаты трехмерного компьютерного моделирования процессов усиления в ЛБВ методом частиц в ячейке. Получен коэффициент усиления, превышающий 30 дБ в полосе частот около 25 ГГц. Разработан и изготовлен макет электронной пушки с прессованным импрегнированным катодом, фокусирующим электродом и анодом, обеспечивающий формирование ленточного электронного пучка с высокоаспектным соотношением сторон и током 0.1 А. Представлена конструкция вакуумного окна, обсуждается технология его изготовления.



НАНОЭЛЕКТРОНИКА
Определение констант и построение полевых зависимостей параметров структур металл-окисел-полупроводник со сверхтонкими слоями окисла кремния по их экспериментальным высокочастотным вольт-фарадным характеристикам
Аннотация
Разработан алгоритм определения из экспериментальных полевых зависимостей высокочастотного импеданса кремниевых структур со сверхтонким (менее 5 нм) слоем SiО2 емкости изолирующего промежутка и концентрации легирующей примеси непосредственно у границы раздела Si–SiО2. Получены соотношения, позволяющие оценить предельные погрешности развитого подхода. Предложенный метод применен к экспериментальным характеристикам структуры металл–окисел–полупроводник с толщиной SiО2 4.2 нм. Показано, что разработанный алгоритм имеет достаточно высокие точность и доступность для использования при обработке данных высокочастотных измерений.



Применение модели высокочастотного импеданса структур металл–трехслойный изолирующий промежуток–кремний к характеристикам реальных объектов
Аннотация
На базе феноменологической модели высокочастотного импеданса проанализированы форма полевых характеристик и значения емкостей и проводимостей, измеренных в опытах на структуре металл–диэлектрик–полупроводник с трехслойным изолирующим слоем из двух разных сегнетоэлектриков и окисла кремния. Показано, что типичная для структур с изолятором из сегнетоэлектриков или диэлектриков форма графиков характеристик импеданса с двумя плато в области отрицательных и положительных полевых напряжений не свидетельствует о диэлектрическом качестве изолирующего промежутка. Отмечено, что наличие двух плато на экспериментальных графиках высокочастотных вольт-фарадной характеристики и полевой зависимости проводимости данных структур не является доказательством реализации режимов глубокого обеднения и сильного обогащения в полупроводнике. Указано, что аномально большие, по сравнению с вычисленной на основе геометрической емкости изолирующего слоя, значения измеряемых составляющих импеданса могут быть связаны с высокой, близкой к металлической, проводимостью пленки окисла.



ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ
Формирование контура линии нутации в условиях сильного неоднородного поля в проточных ядерно-магнитных спектрометрах с быстрым изменением скорости потока
Аннотация
Рассмотрены проблемы, которые возникают при проведении экспериментов с использованием потоков жидких сред. Отмечены преимущества применения приборов на основе ядерного магнитного резонанса для контроля параметров потока как при проведении исследований, так и при промышленных измерениях параметров. Разработан новый метод формирования контура линии нутации с заданным профилем от потока жидкой среды с инверсией намагниченности и установлены особенности управления процессами формирования данного контура. Проведены экспериментальные исследования и доказана возможность применения нового метода для измерений расхода жидкости q при быстрых изменениях скорости потока. Предложены новые коэффициенты в уравнения Блоха, которые описывают движение трех компонент намагниченности (Mx’, My’ и Mz’) в катушке нутации в потоке жидкости в сильном неоднородном поле. Для различных параметров В0 и q рассчитан контур линий нутации. Установлено минимальное значение неоднородности магнитного поля с учетом q и параметров текущей среды, которое надо обеспечить в секторе расположения катушки нутации при формировании контура линии на уровне шумов для реализации режима «магнитной» метки при измерениях q. Проведено сравнение теоретических расчетов с экспериментальными данными.



Динамика размерного резонанса собственного стимулированного пикосекундного излучения в гетероструктуре AlXGa1-XAs–GaAs–AlXGa1-XAs, в которой это излучение наводит фотонный кристалл и осцилляции населенности электронов
Аннотация
Обнаружено коррелированное влияние размерного резонанса на параметры огибающей импульса спектральной компоненты стимулированного пикосекундного излучения гетероструктуры AlxGa1-xAs–GaAs–AlxGa1-xAs, которое наводит брэгговскую решетку населенности электронов в активной области слоя GaAs, делая последнюю фотонным кристаллом, и возбуждает осцилляции населенности со временем. Установлено, что чаще новый изучаемый вид размерного резонанса — это следствие закона минимальной диссипации.



Особенности системы регистрации и хранения информации многоканального фурье-спектрометра
Аннотация
Рассмотрена система сбора, обработки и хранения информации для многоканального фурье-спектрометра. Приведена функциональная схема электронной части устройства, структурная схема, а также краткое описание программного обеспечения, которое позволяет проводить измерения в автоматизированном режиме и иметь возможность записи и хранения полученных данных. Проведен эксперимент, проанализированы полученные результаты.



НОВЫЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ И ЭЛЕМЕНТЫ
Аппаратно-программный комплекс для исследования внутренней температуры активных элементов мощных лазеров на основе ультразвукового зондирования
Аннотация
Описаны конструкция и принцип работы аппаратно-программного комплекса для исследования возможности мониторинга температуры активных элементов мощных лазеров фазовым методом ультразвуковой локации, поскольку нагрев активного элемента мощного лазера может привести как к искажениям усиливаемого оптического пучка, так и к разрушению самого элемента. Рассмотрены возможные схемы зондирования. Оцениваются чувствительность и точность метода.


