Диссертация (Экспериментально корректируемые компьютерные модели гексаферритовых гиромагнитных резонаторов)
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Экспериментально корректируемые компьютерные модели гексаферритовых гиромагнитных резонаторов". PDF-файл из архива "Экспериментально корректируемые компьютерные модели гексаферритовых гиромагнитных резонаторов", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве НИУ «МЭИ» . Не смотря на прямую связь этого архива с НИУ «МЭИ» , его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»На правах рукописиКОЛОДИН ПАВЕЛ СЕРГЕЕВИЧЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО КОРРЕКТИРУЕМЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИГЕКСАФЕРРИТОВЫХ ГИРОМАГНИТНЫХ РЕЗОНАТОРОВСпециальность 05.12.04Радиотехника, в том числе системы и устройства телевиденияДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководителькандидат технических наук, доцентПоллак Борис ПавловичМосква, 20152ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................................
5ГЛАВА 1. КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ГИРОМАГНИТНОГО РЕЗОНАТОРАНА ОСНОВЕ ОДНОДОМЕННОГО МОНОКРИСТАЛЛА ГЕКСФЕРРИТА ...... 111.1. Существующая приближенная теория ферромагнитного резонанса воднодоменном монокристалле гексаферрита ....................................................... 111.1.1. Гексаферрит как магнитный материал: магнитная структура,магнитная анизотропия и внутреннее эффективноеполе анизотропии ........................................................................................ 111.1.2. Основные магнитостатические характеристики: кривыеперемагничивания и петли гистерезиса ....................................................
181.1.3. Магнитная восприимчивость монокристалла в полях крайневысокой частоты. Ферромагнитный резонанс .......................................... 221.2. Имитационная методика расчета основных магнитостатическиххарактеристик в компьютерной модели................................................................ 281.2.1. Решение статической задачи при произвольном начальномсостоянии монокристалла ........................................................................... 281.2.2. Расчет кривых перемагничивания и петель гистерезиса с учетоммагнитной предыстории ............................................................................. 401.3.
Методика расчета резонансных характеристик в компьютерной модели ......... 441.3.1. Расчет тензоров магнитной восприимчивости и магнитнойпроницаемости в произвольной точке петли магнитногогистерезиса ................................................................................................... 451.3.2. Алгоритм расчета частотных КВЧ-характеристик .................................. 461.3.3.
Алгоритм расчета полевых КВЧ-характеристик ...................................... 511.4. Основные результаты ............................................................................................. 56ГЛАВА 2. ИМИТАЦИОННАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ГИРОМАГНИТНОГОРЕЗОНАТОРА НА ОСНОВЕ ГЕКСАФЕРРИТОВОГОПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ......................................................... 582.1. Существующая приближенная теория ферромагнитного резонансав гексаферритовом поликристаллическом материале ......................................... 582.1.1. Зернистая структура поликристаллического материала .........................
582.1.2. Основные магнитостатические характеристики ...................................... 642.1.3. Магнитная восприимчивость в полях КВЧ............................................... 6732.2. Имитация зернистой структуры поликристаллического материалав компьютерной модели ......................................................................................... 702.2.1. Имитация неодинаковой пространственной ориентации частиц ........... 722.2.2.
Имитация распределения частиц по значению поля анизотропии......... 852.2.3. Имитация распределения частиц по размерам ......................................... 862.3. Имитационная методика расчета основных магнитостатическиххарактеристик .......................................................................................................... 882.3.1. Решение статической задачи при произвольном начальномсостоянии частиц в материале....................................................................
892.3.2. Расчет кривых перемагничивания и петель магнитногогистерезиса с учетом магнитной предыстории частиц в материале ...... 942.4. Методика расчета резонансных характеристик в компьютерной модели ......... 1042.4.1. Расчет тензоров магнитной восприимчивости и магнитнойпроницаемости в произвольной точке петли магнитногогистерезиса ...................................................................................................
1042.4.2. Алгоритм расчета частотных КВЧ-характеристик .................................. 1062.4.3. Алгоритм расчета полевых КВЧ-характеристик ...................................... 1162.5. Основные результаты .............................................................................................
122ГЛАВА 3. КОМПЬЮТЕРНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ УСТАНОВОКДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕКСАФЕРРИТОВЫХ ГИРОМАГНИТНЫХРЕЗОНАТОРОВ.............................................................................................................. 1243.1. Задача комплексной автоматизации исследования гексаферритовыхгиромагнитных резонаторов .................................................................................. 1243.2. Компьютерная автоматизация физического эксперимента на КВЧ .................. 1263.2.1.
Автоматизация измерения частотных характеристик ............................. 1273.2.2. Автоматизация измерения полевых характеристик ................................. 1423.3. Компьютерное моделирование в автоматизированных установках .................. 1453.3.1. Постановка задачи компьютерного моделирования приисследовании гексаферритовых гиромагнитных резонаторов ............... 1453.3.2. Компьютерная реализация математических моделейпрямоугольного металлического волновода с гексаферритовымгиромагнитным резонатором .....................................................................
1463.4. Интеграция автоматизированного физического эксперимента икомпьютерного моделирования ............................................................................. 1483.5. Основные результаты ............................................................................................. 1504ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИГИРОМАГНИТНОГО РЕЗОНАТОРА НА ОСНОВЕГЕКСАФЕРРИТОВОГО ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ............. 1514.1. Проверка результатов расчета по модели гиромагнитного резонаторана основе гексаферритового поликристаллического материала ........................ 1514.2. Применение комплекса для исследования резонаторов......................................
1604.3. Основные результаты ............................................................................................. 165ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................................................. 167СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................................................................
171ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ОБ УСТОЙЧИВОСТИ РЕШЕНИЙ СТАТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИДЛЯ ОДНОДОМЕННОЙ ЧАСТИЦЫ ГЕКСАФЕРРИТА ........................ 184ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗ О ЗАКОНАХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ,ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ИМИТАЦИИ ЗЕРНИСТОЙСТРУКТУРЫ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ................. 1905ВВЕДЕНИЕОсвоение коротковолновой части миллиметрового диапазона является одной изрешаемых в настоящее время задач радиотехники. В нашей стране актуальность этой задачиобусловлена перспективами, которые открывает применение миллиметровых волн дляповышения обороноспособности и для развития таких отраслей народного хозяйства, как связь,наука и здравоохранение [1–4].
Решение этой задачи включает в себя создание различныхфункциональныхустройств,вт.ч.гиромагнитных:вентилей,полосовыхфильтров,циркуляторов и др.При создании таких устройств в миллиметровом диапазоне широкое распространение [5]получили гексаферритовые гиромагнитные резонаторы – образцы гексаферритовых материаловразличной геометрической формы, работающие в условиях гиромагнитного резонанса [6].
Внастоящее время существует большое количество материалов, отличающихся друг от друга посвоим магнитным свойствам [7, 8], и продолжают появляться новые (см., например, [9, 10]).Очевидно, что для эффективного применения гексаферритовых гиромагнитных резонаторов идля создания устройств с требуемыми техническими характеристиками необходимо знатьхарактеристики и основные параметры материалов, а в случае новых, еще не достаточноизученных материалов – уметь их исследовать. Оперативное исследование резонансныххарактеристикнеобходимотакжеидляразвитиятехнологииизготовлениясамихгиромагнитных материалов.
Таким образом, исследование гексаферритовых гиромагнитныхрезонаторов является одной из актуальных задач современной радиотехники.Хорошо известно, что исследовательская работа включает в себя не только проведениефизического эксперимента с целью измерения характеристик объекта, но и обработкуполученных данных, выполнение расчетов по теоретическим (математическим) моделям, атакжесопоставлениерезультатовизмеренияирасчета.Такимобразом,наличиематематической модели гексаферритового гиромагнитного резонатора является одним изнеобходимых условий для выполнения исследований гексаферритовых материалов.Следует отметить, что интенсивное и систематическое исследование ферритовых игексаферритовых материалов в мире осуществляется уже более 60 лет.
