Диссертация (1137125), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Продольные геометрические размеры СВЧ устройств, изготовленных наоснове резонансных отрезков замедляющей системы типа «коаксиальнаяребристая линия» могут быть уменьшены пропорциональновеличинекоэффициента замедления (2…4) при волновом сопротивлении, составляющемдесятки Ом.2. Пространственная характеристика излучения замедляющей системы типа«металлический ребристый стержень» обладает симметрией вращения и имеетконусообразную форму с радиальным направлением вектора электрическогополя.3. Пространственная характеристика излучения замедляющей системы типа«металлический ребристый стержень» в азимутально неоднородном экране содним щелевым разрезом обладает симметрией вращения, и при увеличенииуглового размера щели с 50 до 220, обеспечивает поворот конуса интенсивностиизлучения на 20-300 в горизонтальной плоскости и на 70-800 в вертикальнойплоскости.104.
Пространственная характеристика излучения замедляющей системы типа«металлический ребристый стержень» в азимутально неоднородном экране сдвумя или четырьмя щелевыми разрезами обладает симметрией вращения, и приизменении угловой величины щелей с 50 до 180, обеспечивает поворот конусаинтенсивности излучения на 900 в горизонтальной плоскости и на 20-300 ввертикальной плоскости.5.
Наличиеодногоилиболеещелевыхразрезоввазимутальнонеоднородном экране замедляющей системы типа «коаксиальная ребристаялиния» не вызывает существенного изменения ее дисперсионных свойств.Апробация работыОсновныетеоретическиеипрактическиерезультатыдиссертациидокладывались и обсуждались на 25 Международных и Всероссийских научнотехническихконференциях:XМежвузовскойнаучнойшколе«Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике,экологии и медицине», Москва, НИИЯФ МГУ, 2009; Всероссийская научнопрактическаяконференция«Математика,информатика,естествознаниевэкономике и в обществе», Москва, 2009; LXV, LXVII Научных сессиях,посвященной Дню радио, Москва, 2010, 2012; V Троицкой конференции«Медицинская физика и инновации в медицине» (ТКМФ – 5), 2012;Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемыэлектронного приборостроения» (АПЭП – 2012), Саратов, 2012; МеждународнойКрымской конференции «СВЧ – техника и телекоммуникационные технологии»(КрыМиКо – 2013), Севастополь, 2013; Международных научно-практическихконференциях «INNOVATIVE INFORMATION TECHNOLOGIES», Прага, 2013,2014; Всероссийских школах-семинарах «Методы компьютерной диагностики вбиологии и медицине», Саратов, 2013, 2014, 2015; 6, 7, 8, 9 Отраслевых научныхконференциях «Технологии информационного общества», Москва, МТУСИ, 2012,2013, 2014, 2015; Научно-технических конференциях студентов, аспирантов имолодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭ, Москва, 2010, 2012, 2013, 2014, 2015;11International Conference on Information Science, Electronics and ElectricalEngineering (ISEEE – 2014), Sapporo, Japan, 2014; 15th IEEE International VacuumElectronics Conference (IVEC – 2014), Monterey, USA, 2014; 16th IEEE InternationalVacuum Electronic Conference (IVEC – 2015), Beijing, China, 2015.Теоретическая значимостьТеоретическая значимость определяется новизной аналитических формул исоотношений, а также результатов численных расчетов, полученных для моделейСВЧ устройств на основе коаксиальной ребристой линии.Практическая ценность и внедрение результатовОсновные результаты диссертации получены в ходе Программы «Участникмолодежногонаучно-инновационногоконкурса»(«У.М.Н.И.К.»),организованного Фондом содействия развития малых форм предприятий внаучно-технической сфере в 2011 г., при выполнении гранта научно-учебнойгруппы НИУ ВШЭ «Электродинамика замедляющих систем» № 13-05-0017 в2013 г., гранта Регионального общественного Фонда содействия отечественнойнауке в 2015 г., а также инициативных работ, выполненных в МИЭМ НИУ ВШЭпри участии автора за период 2009 – 2015 г.Получен диплом I–ой степени Правительства г.
Москвы за доклад наМежвузовской научно-практической конференции «Студенческая наука» в 2009 г.Получен диплом за 1–ое место в номинации «Лучшая студенческая работа»,раздел «Молодежная наука» на Всероссийской научно-практическая конференции«Математика, информатика, естествознание в экономике и в обществе» в 2009 г.Получен диплом II–й степени за лучшую работу, представленную на научнотехнической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистовМИЭМ в 2010 г.Приказом №712 от «01» июля 2014 г. Министерства образования и наукиРоссийской Федерации автору настоящей диссертации назначена стипендияПрезидента Российской Федерации по результатам научной деятельности.12Получен патент РФ на изобретение №2525273 – Внутриполостноймикроволновый излучатель (варианты).Научные и практические результаты работы используются в Урологическомцентре филиала №3 ФГКУ «3 Центральный Военный клинический госпиталь им.А.А.
Вишневского» Министерства обороны России; компании ООО «ДженералМайкровейв» (LLC General Microwave), а также в научной и учебнойдеятельности Департамента электронной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ.Использованиерезультатовподтвержденосоответствующимиактамиизаключениями.ПубликацииПо материалам диссертации опубликовано 31 работа, включая 4 статьи вроссийских журналах (по списку ВАК РФ), 27 статей в трудах российских имеждународных конференций, 1 патент РФ на изобретение.Структура диссертацииДиссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения,библиографического списка и приложения. Общий объем диссертации составляет129страниц, включая 74 рисунка, библиографический список из 109отечественных и зарубежных источников на 11 страницах, приложения с актамииспользования результатов на 5 страницах.Во введении к диссертации обоснована ее актуальность, рассмотреносостояние вопроса, сформулированы цели, задачи и методы исследований,научная новизна, основные положения, выносимые на защиту, вопросыпрактической ценности, внедрения результатов, апробации и публикаций.Приводится краткое содержание каждого раздела.В первом разделе проведен обзор современного состояния и тенденцийразвитиясовременныхаксиально-симметричныхзамедляющихсистем,резонаторов и СВЧ устройств на их основе.
Проанализированы физические,конструктивно-технологические особенности и области применения аксиальносимметричных замедляющих систем в электронике, антенной и медицинской13технике, рассмотрены их преимущества и недостатки, показаны тенденции ихдальнейшего развития. Сделан вывод об актуальности поставленной научнойзадачи.Показанаперспективностьразработкиаксиально–симметричныхэлектродинамических структур, выполненных на основе коаксиальной ребристойлинии и одиночного диафрагмированного стержня.
Основными достоинствамитакихсистемявляютсяазимутальнаяоднородностьформируемогоэлектромагнитного поля, малая дисперсия и широкополосность, с возможностьюих коррекции, а также способность рассеивать большие мощности по сравнениюсо спиральными структурами.Проанализированы существующие аналитические и численные методырасчета, проектирования и компьютерного моделирования, которые могут бытьиспользованы для определения основных характеристик и параметров аксиальносимметричных замедляющих систем, резонаторов и СВЧ устройств на их основе.Во втором разделе проведен аналитический расчет замедляющей системытипа «коаксиальная ребристая линия».
Методом сшивания проводимостейполучено дисперсионное уравнение для случая возбуждения в такой структуреаксиально-симметричнойволныэлектрическоготипа.Проанализированыпредельные частные случаи решения дисперсионного уравнения, а также егорешения в случаях относительно высоких и относительно низких частот,имеющие практическое применение.Методомэквивалентныхдлинныхлинийполученыаналитическиевыражения для расчета погонных параметров индуктивности и емкостикоаксиальнойребристойлинии,чтопозволилополучитьформулудляопределения волнового сопротивления структуры. Получено аналитическоевыражение, связывающее величину волнового сопротивления коаксиальнойребристой линии, и ее абсолютного значения замедления.Программными средствами MathCAD выполнено моделирование параметровкоаксиальнойребристойлиниииполученызависимостикоэффициента14замедления и волнового сопротивления структуры от ее геометрическихразмеров.В третьем разделе проведен анализ взаимодействия электромагнитнойволны в замедляющей системе типа «металлический ребристый стержень» свнешнимкольцевымпотокомэлектронов.Найденывыражениядляэквивалентных параметров индуктивности и емкости структуры.
В импедансномприближенииполучено«горячее»дисперсионноеуравнениедляслучаявозбуждения в такой замедляющей системе аксиально – симметричной волныэлектрического типа.ПрограммнымисредствамиMathCADвыполненомоделированиедисперсионных характеристик и коэффициента связи металлического ребристогостержня с внешним кольцевым потоком электронов в зависимости отгеометрических размеров стержня и диэлектрических проницаемостей материала,заполняющего пазы структуры.В четвертом разделе проведен анализ взаимодействия электромагнитнойволны в замедляющей системе типа «диафрагмированный волновод» сцилиндрическим потоком электронов.
Найдены выражения для эквивалентныхпараметров индуктивности и емкости структуры. В импедансном приближенииполучено «горячее» дисперсионное уравнение для случая возбуждения в такойзамедляющей системе аксиально – симметричной волны электрического типа.ПрограммнымисредствамиMathCADвыполненоаналитическоемоделирование «холодных» дисперсионных характеристик и коэффициента связидиафрагмированного волновода в зависимости от его геометрических размеров.В пятом разделе проведен анализ физических и конструктивных параметроваксиально-симметричных и планарных замедляющих систем, сформулированыосновныеособенности,дающиевозможностьобеспечитьэффективноеприменение таких электродинамических структур в качестве излучателей иэлектродов для микроволновой термотерапии, включая лечение заболеванийпредстательнойжелезысиспользованиемтерапевтическоготрансуретральной микроволновой термотерапии (ТУМТ).метода15Представлены результаты компьютерного моделирования, полученныепрограммными средствами Ansoft HFSS v.12 и CST Microwave Studio 2011 в виде:характеристикраспределенияметаллическогоэлектрическогоребристогоистержня,магнитногополейвключаявблизиегоповерхности, а также диаграммы направленности;диаграмм направленности для ребристого стержня в азимутальнонеоднородном экране с одним щелевым разрезом, полученных длявоздушного пространства и диэлектрической среды, моделирующейбиоткани предстательной железы;диаграмм направленности для ребристого стержня в азимутальнонеоднородном экране с двумя и четырьмя щелевыми разрезами.Представленырезультатыэкспериментальныхисследованиймакетовребристого стержня в изотропном и азимутально неоднородном экранах с одним,двумя и четырьмя щелевыми разрезами, полученные с помощью векторногоанализатора цепей ZVB 4 (Rohde & Schwarz) в виде зависимостей модулякоэффициента отражения S11 и коэффициента стоячей волны напряжения.В заключении сформулированы основные результаты работы и сделанывыводы по диссертации в целом.16РАЗДЕЛ 1Современное состояние и тенденции развития методовпроектирования и конструкций аксиально-симметричныхзамедляющих структур и СВЧ устройств на их основеАксиально-симметричные замедляющие системы занимают важное местосредисуществующихперспективныхпериодическихструктур.Ониэлектродинамических,тепловыхиобладаютрядомконструктивно–технологических свойств, благодаря которым находят широкое применение вразличных областях науки, техники и промышленного производства.К наиболее важным современным направлениям использования структурэтого класса следует отнести вакуумную электронику и электронику большихмощностей – лампы с бегущей и обратной волной, клистроны, магнетроны,гибридные приборы, генераторы дифракционного излучения, релятивистскиеприборы, а также микроэлектронику – микрополосковые приборы и устройства.Другимиперспективнымисимметричныхзамедляющихобластямисистемявляютсявтехникеприменениясвязи,аксиально-основаннойнамагистральных волноводных линиях, оптических и квазиоптических линияхпередачи; антенной технике, включающей фазированные антенные решетки,фазовращатели, облучатели зеркальных антенн, фидерные линии и т.д., а такжеускорительной технике.Современная рыночная экономика требует от разработчиков создания СВЧприборовиминиатюрностью,устройств,отличающихсянадежностью,высокойэффективностью,быстродействием,стабильностьюэлектрофизических параметров и характеристик, отвечающих требованиямэлектромагнитной совместимости и обладающих низкой стоимостью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
