Диссертация (1103230)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.В.ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиУДК 621.372Трофимов Алексей ВикторовичИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ НЕСТАЦИОНАРНОГООТРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ОТСЛОИСТЫХ СТРУКТУРСпециальность 01.04.03 —«Радиофизика»Диссертация на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель:Доктор физико-математических наук, профессорКозарь Анатолий ВикторовичМосква — 20162ОглавлениеСтр.Введение . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5Глава 1. Импульсные процессы в многослойных структурах (обзорлитературных источников) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131.1Электромагнитные импульсы малой длительности . .
. . . . . . . . . . . . . .131.2Преобразование импульсов многослойными структурами . . . . . . . . . . . .141.2.1Многослойные диэлектрические зеркала . . . . . . . . . . . . . . . . . .151.2.2Многослойные диэлектрические структуры неотражающего типа . . . .17Явление нестационарного отражения . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211.3.1Преобразование амплитудно-модулированного сигнала . . . . . . . . . .211.3.2Преобразование фазово-модулированного сигнала . . . . . . . . . . . .22Методы расчета многослойных интерференционных структур . . . . . . . . . .241.4.1Метод импедансных характеристик . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .251.4.2Матричный метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281.4.3Метод конечных разностей во временной области . . . . . . . . . . . . .30Методы синтеза многослойных интерференционных структур . . . . . . . . . .321.31.41.51.5.1Аналитические методы синтеза многослойных интерференционныхструктур .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.5.2Численные методы синтеза многослойных интерференционных структур 321.5.3Комбинированные методы синтеза многослойных интерференционныхструктур . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.61.732Приближение слабого контраста33. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .331.6.1Синтез четвертьволновой многослойной согласующей структуры. . . .351.6.2Синтез многослойных полуволновых фильтров . . . . . . . . . . . . . .361.6.3Синтез многослойных структур методом эквивалентного слоя . .
. . .37Заключение к обзору литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38Глава 2. Явление нестационарного отражения электромагнитного импульсаот однослойных структур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .392.1Явление нестационарного отражения в однослойных структурах с потерями .392.2Теоретические исследования . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .392.2.1Влияние потерь на процесс нестационарного отражения . . . . . . . . .412.2.2Влияние потерь на спектр отражения полуволнового слоя . . . . . . . .422.2.3Влияние потерь на импульсные характеристики полуволнового слоя . .432.2.4Процесс нестационарного отражения от слоев · /2 . .
. . . . . . . .502.2.5Влияние волноводной дисперсии на процесс нестационарного отражения 5232.32.42.5Экспериментальное исследование нестационарного отраженияамплитудно-модулированного сигнала от полуволнового фильтра с потерями .552.3.1Измерительный стенд .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .552.3.2Нормировка и калибровка векторного анализатора цепей. . . . . . . . .552.3.3Фильтрация во временной области . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .572.3.4Обработка экспериментальных результатов . . . . . . . . . . . . .
. . .61Экспериментальное измерение диэлектрических характеристик материалов. .622.4.1Фторопласт-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .642.4.2Полиамид-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .642.4.3Кварц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .65Экспериментальное исследование явления нестационарного отраженияэлектромагнитного импульса от однослойных структур . . . . . . . . . . . . .662.5.1Влияние потерь на процесс нестационарного отражения .
. . . . . . . .662.5.2Влияние толщины диэлектрического слоя на процесс нестационарногоотражения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68Влияние дисперсии на процесс нестационарного отражения . . . . . . .69Выводы ко второй главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .712.5.32.6Глава 3. Исследование процесса нестационарного отражения в условиях3.1сильной волноводной дисперсии . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .73Многослойные согласующие структуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .733.1.13.2Cогласование высокоотражающей нагрузки за счет сильнойволноводной дисперсии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74Теоретический анализ . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .753.2.1Точное решение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .763.2.2Приближенное решение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .783.2.3Ограничения на выбор материала . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .813.2.4Влияние сильной волноводной дисперсии на процесс нестационарногоотражения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.3Экспериментальное исследование процесса нестационарного отражения вусловиях сильной волноводной дисперсии . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .3.3.13.3.285Измерения спектральных характеристик согласованнойвысокоотражающей нагрузки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.48386Измерения импульсных характеристик согласованнойвысокоотражающей нагрузки . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .87Выводы к третьей главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .89Глава 4. Исследование процесса нестационарного отражения в4.1многослойных интерференционных фильтрах. . . . . . . . . . . . . . .90Теоретический анализ. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .9044.1.1Влияние спектральных характеристик многослойнойинтерференционной структуры на процесс нестационарного отражения4.1.2Синтез многослойной структуры с максимально плоскойамплитудно-частотной характеристикой . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.1.34.1.54.293Спектральный анализ многослойной структуры с максимальноплоской амплитудно-частотной характеристикой . .
. . . . . . . . . . .4.1.49195Анализ во временной области многослойной структуры с максимальноплоской амплитудно-частотной характеристикой . . . . . . . . . . . . .97Учет дисперсии и потерь. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98Экспериментальное исследование явления нестационарного отраженияимпульсов от многослойных интерференционных фильтров . .
. . . . . . . . . 1004.3Выводы к четвертой главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104Список сокращений и условных обозначений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107Приложение А. Многослойные структуры с максимально плоскойамплитудно-частотной характеристикой . . . . . .
. . . . . . 108Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1205ВведениеОбщая характеристика научного направления и его актуальностьОсновной тенденцией развития оптических, и микроволновых устройств в последнеедесятилетие является непрерывное уменьшение длительности используемых в них электромагнитных импульсов. Сверхкороткие электромагнитные импульсы все чаще применяютсякак для научных исследований, так и в промышленности [1–3]. В связи с этим становятсяособенно актуальными вопросы генерации, управления и детектирования таких импульсов.Отмеченная тенденция наблюдается в литературных источниках, посвящённых исследованиям в оптическом [4–14], в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах [15, 16].Оптические импульсы, имеющие длительность от десятков фемтосекунд до единиц аттосекунд, используются при исследовании сверхбыстрых процессов в биологии [1] и химии [2].Большая мгновенная мощность импульсов используется при исследовании нелинейных процессов в полупроводниковых материалах и устройствах [3].
В миллиметровом диапазоне длинволн электромагнитные импульсы малой длительности также нашли свое применение, впервую очередь – в радиолокации [15, 16]. Обозначенные тенденции развития микроволновой и оптической техники приводят к необходимости создания новых и усовершенствованияуже существующих устройств для управления сверхкороткими электромагнитными импульсами.Для управления электромагнитными сигналами большой длительности широко применяются многослойные интерференционные структуры (МИС). На сегодняшний день МИСактивно используются в устройствах, работающих как в миллиметровом, так и в оптическомдиапазоне длин волн. Методы их анализа и синтеза достаточно хорошо отработаны.Попытки применить МИС для управления сверхкороткими импульсами выявили наличие целого ряда новых эффектов, [11, 17–20] не наблюдаемых при взаимодействии сигналовбольшой длительности с МИС.
При взаимодействии электромагнитного сигнала с многослойной структурой в результате интерференции волн, отражённых от её слоев, формируютсяпрошедший и отражённый сигналы. При большой длительности падающего сигнала время установления стационарного процесса в многослойной структуре пренебрежимо мало посравнению с длительностью сигнала, поэтому влияние нестационарного процесса на формирование отраженного и прошедшего сигналов не рассматривается. Для коротких импульсовдлительность переходного процесса может стать сравнимой с длительностью сигнала, поэтому учет влияния нестационарного процесса на формирование отраженного и прошедшегосигналов становится необходимым.На сегодняшний день исследования по взаимодействию сверхкоротких импульсов с многослойными интерференционными структурами активно ведутся в различных направлениях.Достаточно глубоко изучено взаимодействие сверхкоротких импульсов с зеркалами на основеМИС.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
