Основні результати та висновки

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, яка полягає в необхідності розроблення адекватних методів аналізу і проектування перспективного класу РТП - електродинамічних структур із розподіленими і квазірозподіленими нелінійними властивостями. Це рішення являє собою розвиток відомої теорії АНЕ, яка базується на методі НІР з НГУ, які записані в просторово-часовій області.

Головний результат дисертації - створення методу аналізу електро-динамічних структур довільного вигляду з розподіленою і, як окремий випадок, з квазірозподіленою нелінійністю при багатомодовому їх збудженні. Метод базується на ідеї формування двовимірних систем НІР із застосуванням принципу еквівалентності при відповідних НГУ у просторово-частотній області. Такий підхід дозволяє суттєво розширити коло різновидів ЕСРН, для яких можна провести аналіз, тому що для цілого ряду ЕСРН функція Гріна визначена лише у просторово-частотній області. Основний внесок у розвиток теорії і практики проектування ЕСРН полягає у створенні методів, алгоритмів і програм, за допомогою яких можна провести в усталеному періодичному і майже-періодичному режимі розрахунок параметрів ЕСРН різноманітного функційного призначення як при слабкій, так і сильній нелінійності із достатніми для практики точністю та швидкодією. Згідно з поставленою метою і сформульованими у роботі задачами досліджень одержані такі нові результати.

1. В частині вирішення задач, спрямованих на розвиток теоретичних основ ЕСРН, вперше: доведена можливість застосування принципу еквівалентності для задач аналізу ЕСРН при заданих НГУ; доведено, що для ЕСРН одного й того самого призначення при різних способах застосування принципу еквівалентності можна одержати декілька варіантів систем двовимірних НІР, раціональний вибір однієї з яких визначає складність подальшого вирішення задачі аналізу; сформульована і вирішена задача багатомодового збудження ЕСРН; визначено клас ЕСРН, для якого при аналізі можливий перехід від вирішення двовимірних НІР до одновимірних для позначеного класу ЕСРН; сформульовані та вирішені крайові задачі для тонкопроводових і вузьких мікрострічкових електродинамічних структур скінченних розмірів та складної конфігурації, на поверхні яких виконуються НГУ; удосконалено рішення крайової задачі для нескінченних періодичних вузьких мікрострічкових структур складної геометрії, яке враховує випадок перетину провідниками стінок каналу Флоке.

2. В частині вирішення задач, спрямованих на розроблення нових моделей і методів чисельного рішення НІР: удосконалено метод чисельного рішення НІР, що базується на методі моментів; для цього в роботі запропоновано: способи формування матриці узагальнених імпедансів у вигляді двох підпослідовностей базисних функцій, врахування всіх властивостей симетрії цієї матриці і вибору варіанту обчислень її елементів або за виведеними в роботі формулами, або числовими методами, а також рекурентний алгоритм при обчисленні функції Гріна; створені моделі проводових і мікрострічкових ЕСРН, які на відміну від відомих, дозволяють: розраховувати їх параметри не менше ніж на п'яти вищих гармоніках; виявити всі нелінійні ефекти як при “слабкій”, так і “сильній” нелінійності та мають властивість універсальності за рахунок використання запропонованого у роботі простого способу однозначного опису геометрії електродинамічної структури складної конфігурації; запропонована наближена модель ректени, яка дозволяє на попередніх етапах проектування суттєво спростити настроювання електродинамічної структури в резонанс спільно з паразитними елементами корпусу діода Шотткі. Достовірність моделей доведена порівнянням даних моделювання й відомих експериментальних результатів інших авторів.

В частині вирішення задач практичної спрямованості одержано три групи результатів. До першої групи належать розроблені алгоритми і КПП, які являють собою науково обгрунтовану реалізаційну базу для проектування ЕСРН. До оригінальних алгоритмів і програмних засобів належать алгоритм і КПП “WIRE-3”, призначені для розрахунку параметрів ЕСРН, виконаних на основі тонкопроводових випромінювачів з розподіленою нелінійністю, яка задається поліноміальною функцією, а також алгоритм і КПП “INFARS-3”, призначені для розрахунку електродинамічних характеристик періодичних вузьких мікрострічкових випромінювачів складної конфігурації та адаптовані до процесу схемотехнічного проектування ЕСРН. Створені КПП, на відміну від відомих, є універсальними (у розумінні опису геометрії випромінювальних систем) і мають майже вдвічі більшу швидкодію при втратах точності 3-5 %, що забезпечує широку область їх застосування. Вони занесені до реєстру науково-технічної продукції ХНУРЕ, а пакет “WIRE-3” сертифікований.

До другої групи належать результати по вивченню властивостей РТП з розподіленою нелінійністю та їх вплив на ЕМС РЕС. Вперше, при дослідженні тонкопроводових ЕСРН, отримані кількісні залежності для порівняння внутрішніх і зовнішніх характеристик ЕСРН при сильній і слабкій нелінійності. Виявлені нові ефекти суттєвої зміни форми амплітудного і фазового розподілу струму вздовж ЕСРН, а також її ДС на вищих гармоніках при збільшенні степеня нелінійності від слабкої до сильної. Зроблено висновок про можливість створення в недалекій перспективі на основі відрізків ліній передачі з розподіленою нелінійністю (обумовленою, наприклад, наявністю напівпровідникового підкладня) нового класу керованих пристроїв тракту (кіл узгодження, подільників, фазообертачів та ін.) і АНЕ з керувальною на вищих гармоніках ДС (наприклад, антен-помножувачів). При дослідженні РТП з ВТНП: виявлено ефект слабкої залежності резонансної частоти прохідних резонаторів від степеня нелінійності ЕСРН; показано, що при їх застосуванні характеристики ЕМС РЕС погіршуються до рівня інтермодуляцій третього порядку не краще - 55 …- 65 дБм та рівня побічного випромінювання не краще - 50 … - 100 дБм.

До третьої групи належать результати чисельного моделювання радіопристроїв, виконаних на електродинамічних структурах, квазірозподілена нелінійність яких обумовлена наявністю GaAs напівпровідникових переходів (діодів Шотткі); детально досліджені антени-випрямлячі міліметрового діапазону хвиль, випромінювальними структурами яких є періодичні мікрострічкові системи типу “колінеарні проводи” і “сітка”; внаслідок проведеного дослідження вперше виявлено, що структури типу “колінеарні проводи” і “сітка” не дозволяють реалізувати максимальний ККД випрямлення, бо вхідні опори випромінювачів у точках установлення діодів у 3-4 рази менше, ніж потрібно для реалізації умови максимальної передачі потужності від випромінювача до нелінійного елемента; позитивними якостями досліджених структур є можливість значного подавлення випромінювання на вищих гармоніках та досягнення високих значень питомої поверхневої потужності; запропоновано з урахуванням виявлених особливостей схемотехнічне рішення антени-випрямляча з робочою частотою 35 ГГц, ККД випрямлення 35%, рівнем побічного випромінювання не гірше - 50 дБ та питомою поверхневою потужністю не гірше 8 кВт/м²; удосконалено принцип безпроводової передачі енергії; показано, що максимальний результувальний ККД у системах БПЕ досягається не у випадку збудження апертури гауссовим пучком, як вважали раніше, а у випадку її рівномірного збудження; виграш у ККД при цьому становить ; проведені експериментальні дослідження антен-випрямлячів на частоті 2,45 ГГц; дані експерименту порівнювалися з даними розрахунку за розробленими моделями; проведені дослідження підтвердили достовірність створених моделей та ефективність розроблених програмних засобів проектування.

Одержані в дисертації результати можуть бути застосовані при розробленні сучасних радіоелектронних систем ВВЧ і ГВЧ діапазонів, у яких використання ідеї інтеграції різних радіопристроїв відіграє визначальну роль для досягнення високих показників якості. Прикладами таких систем є системи ближньої і надближньої радіолокації, радіобачення, інформаційні системи з радіодоступом та системи безпроводової передачі енергії.

Основні роботи, опубліковані за темою дисертації

1. Расчет параметров проволочных излучающих структур произвольной конфигурации / Д.С. Гавва, А.И. Лучанинов, М.А. Омаров, В.М. Шокало // Дистанционные методы и средства исследования процессов в атмосфере Земли. - Харьков: Бизнес Информ, 2002. - С. 399-425.

2. Лучанинов А.И., Омаров М.А., Коновальцев А.А. Расчет динамических характеристик ректенн с учетом влияния нелинейной емкости выпрямительных диодов // Вестник Харьков. гос. ун-та. Радиофизика. - 1999. - Вып. 3 - С. 59-61.

3. Электродинамические структуры с распределенными нелинейными элементами, часть 1/ Пащенко Д.А., Шокало В.М., Коновальцев А.А., Омаров М.А. // Радиоэлектроника и информатика. - 2000. - № 2. - С. 17-21.

4. Электродинамические структуры с распределенными нелинейными элементами, часть ІІ / Пащенко Д.А., Шокало В.М., Коновальцев А.А., Омаров М.А. // Радиоэлектроника и информатика. - 2000. - № 3. - С. 18-21.

5. Применение и перспективы развития беспроводных систем передачи энергии СВЧ-лучом / Лучанинов А.И., Шокало В.М., Коновальцев А.А., Омаров М.А. // Радиотехника. - 2000. - № 114. - С. 174-180.

6. Омаров М.А. Многомодовое возбуждение антенн // Радиотехника. - 2000. - № 116. - С. 44-49.

7. Шифрин Я.С., Лучанинов А.И., Омаров М.А. Анализ антенн с распределенной нелинейностью // Антенны (Москва). - 2000. - № 1. - С. 70-83.

8. Алгоритм анализа эквидистантной решетки ленточных микрополосковых излучателей произвольной геометрии, адаптированной к расчету крупноапертурных антенн с нелинейными элементами, часть 1 / В.М.Шокало, А.И. Лучанинов, А.А. Коновальцев, Ю.А. Лучанинов, М.А. Омаров // Радиотехника.- 2001. - № 117. - С. 78-84.

9. Алгоритм анализа эквидистантной решетки ленточных микрополоско-вых излучателей произвольной геометрии, адаптированной к расчету крупноапертурных антенн с нелинейными элементами, часть 2 /В.М.Шокало, А.И. Лучанинов, А.А. Коновальцев, Ю.А. Лучанинов, М.А. Омаров // Радиотехника. - 2001. - № 118. - С. 3-7.

10. Алгоритм анализа эквидистантной решетки ленточных микрополосковых излучателей произвольной геометрии, адаптированной к расчету крупноапертурных антенн с нелинейными элементами, часть 3 / В.М.Шокало, А.И.Лучанинов, А.А.Коновальцев, Ю.А.Лучанинов, М.А.Омаров // Радиотех-ника. - 2001. - № 119. - С. 199-210.

11. Алгоритм анализа эквидистантной решетки ленточных микрополосковых излучателей произвольной геометрии, адаптированной к расчету крупноапертурных антенн с нелинейными элементами, часть 4 / В.М.Шокало, А.И.Лучанинов, А.А.Коновальцев, Ю.А.Лучанинов, М.А.Омаров // Радио-ехника. - 2001. - № 120. - С. 8-11.

12. Лучанинов А.И., Журбенко В.В., Омаров М.А. Моделирование нелинейных эффектов в микрополосковых линиях с высокотемпературной сверхпроводимостью // Радиоэлектроника и информатика. - 2001. - № 3 (16). - С. 20-23.

13. A.A. Konovaltsev, Yu.A. Luchaninov, M.A.Omarov, V.M.Shokalo. Applications and Prospects for Developing Wireless Energy Systems Using Microwave Beams // TELECOMMUNICATIONS AND RADIOENGINEERING. - 2001. - Vol. 55, № 2. - P. 21-29.

14. Моделирование крупноапертурных ректенн космических энергосистем 1. Модель крупноапертурной ректенны для расчета КПД выпрямления при соосном расположении передающей и приемной апертур и изменяющейся дальности передачи энергии / Шокало В.М., Омаров М.А., Грецких Д.В., Лучанинов Ю.А. // Радиотехника. - 2001. - № 121. - С. 3-10.

15. Экспериментальные исследования масштабной модели системы беспроводной передачи энергии микроволновым лучом с максимальным КПД / Шокало В.М., Коновальцев А.А., Омаров М.А., Лучанинов Ю.А., Грецких Д.В. // Радиотехника. - 2001. - № 122. - С. 17-21.

16. Моделирование крупноапертурных ректенн космических энергосистем 2. Расчет коэффициента полезного действия перехвата при несоосном расположении передающей и приемной апертур / Шокало В.М., Рыбалко А.М., Омаров М.А., Грецких Д.В. // Радиотехника. - 2002. - № 125. - С. 3-7.

17. Моделирование крупноапертурных ректенн космических энергосистем 3. Расчет КПД выпрямления и сбора крупноапертурной ректенны при несоосном расположении передающей и приемной апертур / Шокало В.М., Коновальцев А.А., Омаров М.А., Грецких Д.В. // Радиотехника.- 2002. - № 127. - С. 3-6.

18. Эффективность микроволновых систем беспроводной передачи энергии при неоптимальном КПД перехвата / Шокало В.М., Рыбалко А.М., Коновальцев А.А., Омаров М.А., Грецких Д.В. // Радиотехника. - 2002. - № 128. - С. 139-144.

19. Лучанинов А.И., Омаров М.А., Гавва Д.С. Выбор базисных и весовых функций в задаче анализа антенн с нелинейным поверхностным импедансом методом моментов // Радиотехника. - 2002. - № 124. - С. 213-218.

20. Омаров М.А., Грецких Д.В. Приближенная модель расчета КПД выпрямления крупноапертурных ректенн // Радиотехника. - 2002. - № 129. - С. 43-45.

21. Омаров М.А., Грецких Д.В., Шокало В.М. Потенциальные возможности антенн-выпрямителей миллиметрового диапазона волн // Радиотехника. - 2002. - № 130. - С. 24-28

22. Аналіз нелінійних ефектів у надпровідникових мікросмужкових резонаторах / Лучанінов А.І., Шокало В.М., Журбенко В.В., Омаров М.А. // Вісник національного університету “Львівська політехніка”. Радіоелектроніка та телекомунікації. - 2002. - № 440. - С. 150-154.

23. Лучанинов А.И., Гавва Д.С., Омаров М.А. Пакет программ “WIRE” для моделирования тонкопроволочных антенн произвольной конфигурации с линейными и нелинейными свойствами поверхностного импеданса // Прикладная радиоэлектроника. - 2002. - № 2. - С. 225-230.

24. Омаров М.А., Грецких Д.В., Сухомлинов Д.В. Потенциальные характеристики ректенн КВЧ диапазона // Радиотехника. - 2003. - № 131. - С. 211-214.

25. Гавва Д.С., Лучанинов А.И., Омаров М.А. Характеристики проволочных электродинамических структур, возбуждаемых источниками различных типов // Радиотехника. - 2003. - № 134. - С. 256-260.

26. Методика анализа крупноапертурных эквидистантных решеток ленточных микрополосковых антенн сложной геометрии / А.И.Лучанинов, А.А.Коновальцев, Ю.А.Лучанинов, М.А.Омаров / Харьков. техн. ун-т радиоэл. - Харьков, 200. - 63 с. - Рус. - Деп. В ГНТБ Украины 13.11.2000, № 196-Ук2000 // Анот. В РЖ “Депоновані наукові роботи” № 1, 2000.

27. Анализ нелинейных эффектов в сверхпроводящих микрополосковых линиях / Лучанинов А.И., Омаров М.А., Гавва Д.С., Журбенко В.В. // Труды 5-й международной НТК “Достижения в телекоммуникациях за 10 лет независимости Украины”: ч. 1. - Одесса: ТЕЛЕКОМ-2001. - 2001. - С. 144-147.

28. Моделирование микрополосковых устройств СВЧ, проводники которых обладают нелинейным поверхностным импедансом / Лучанинов А.И., Омаров М.А., Гавва Д.С., Журбенко В.В. // Сб. науч. трудов по материалам 7-й Междунар. конф. “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”. - Харьков: ХТУРЭ. - 2001. - С. 146-147.

29. Экспериментальные исследования масштабной модели космической энергосистемы, функционирующей на принципе передачи энергии СВЧ-лучом / Шокало В.М., Коновальцев А.А., Омаров М.А., Лучанинов Ю.А., Грецких Д.В. // Труды третьей междунар. научно-практической конф. “Современные информационные и электронные технологии”. - Одесса: ОНПУ. - 2001. - С. 43.

30. Исследования по беспроводной передаче энергии в Харьковском национальном университете радиоэлектроники / Шифрин Я.С., Шокало В.М., Лучанинов А.И., Коновальцев А.А., Грецких Д.В., Омаров М.А. // Сб. науч. тр. по мат. 1-го междунар. радиоэлектронного форума “Прикладная радиоэлектроника: состояния и перспективы развития”, часть 1. - Харьков: МРФ-2002. - 2002. - С. 236-239.

31. Анализ ленточных электродинамических структур с нелинейным поверхностным импедансом / Лучанинов А.И., Омаров М.А., Журбенко В.В., Гавва Д.С. // Сб. науч. тр. по мат. 1-го междунар. радиоэлектронного форума “Прикладная радиоэлектроника: состояния и перспективы развития”, часть 1. - Харьков: МРФ-2002. - 2002. - С. 283-286.

32. Luchaninov A.I., Shokalo V.M., Zhurbenko V.V., Omarov M.A. The analysis of nonlinear effects in superconducting microstrip resonators // Proc. Of tyhe Intern. Conf. “Modern problems of radio engineering, telecommunications and computer science”. - Lviv:Slavsk: “TCSET-2002”. - 2002. - P. 35-37.

33. Омаров М.А. Интегральные уравнения для поверхностного тока при многомодовом возбуждении // Сб. научных трудов по материалам 6-й междунар. конф. “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”. - Харьков: ХТУРЭ. - 2000. - С. 435.

34. Luchaninov A.I., Konovaltsev A.A., Omarov M.A. Influence of nonlinear capacitance of a microwave rectifying diode on rectenna characteristics // Proc. of. the Intern. Conf. on Antenna theory and Techniques. - Sevastopil: “ICAT'99”. - 1999. - P. 547.

35. Коновальцев А.А., Лучанинов Ю.А., Омаров М.А. Программа космического эксперимента по беспроводной передаче энергии СВЧ лучом // Сб. тр. конф. “Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини”. - Харьков. - 1999. - № 6. - С. 491-494.

36. Омаров М.А. Об использовании принципа эквивалентности при анализе электродинамических устройств с распределенной нелинейностью // Труды четвертой международной конференции “Современные информационные и электронные технологии”. - Одесса, 2003. - С. 75.

37. Omarov M.A., Gretskih D.V., Sukhomlinov D.V. Investigation into receiving-rectifying of ehf rectennas.- Proc. Oft the Intern. Conf. On Antenna anol Techniques. - Sevastopil: “ICAT'03”. - 2003. - P. 842-845.

Анотація

Омаров М.А. Розвиток теорії і практики проектування електродинамічних пристроїв з розподіленими та квазірозподіленими нелінійними властивостями. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.12.13 - радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій. - Харківський національний університет радіоелектроніки, м. Харків, 2003.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, яка полягає в необхідності розроблення адекватних методів аналізу та проектування перспективного класу радіотехнічних пристроїв (РТП) - електродинамічних структур з розподіленою і квазірозподіленою нелінійністю (ЕСРН) в інтересах удосконалення сучасних РЕС мікрохвильового діапазону. Це вирішення являє собою розвиток відомої теорії антен з нелінійними елементами, що базується на методі нелінійних інтегральних рівнянь.

Основний внесок у розвиток теорії і практики проектування ЕСРН полягає у створенні методів, алгоритмів і програм, за допомогою яких можна провести в усталеному періодичному і майже-періодичному режимі розрахунок параметрів більш широкого, ніж раніше, кола різновидів випромінювальних та невипромінювальних ЕСРН з достатніми для практики точністю і швидкодією.

Достовірність створених теоретичних методів і програм доведена експериментально і вони застосовані для дослідження конкретних типів РТП мікрохвильового діапазону: тонкопроводових ЕСРН довільної конфігурації з поліноміальною розподіленою нелінійністю, мікрострічкових пристроїв, розподілена нелінійність яких обумовлена наявністю високотемпературної надпровідності, крупноапертурних ЕСРН відкритого типу ВВЧ діапазону з квазірозподіленими GaAs нелінійними елементами.

Ключові слова: радіотехнічні пристрої, мікрохвильовий діапазон, електродинамічні структури, розподілена і квазірозподілена нелінійність, моделі, програми, числовий і натурний експеримент.

Аннотация

Омаров М.А. Развитие теории и практики проектирования электро-динамических устройств с распределенными и квазираспределенными нелинейными свойствами. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.12.13 - радиотехнические устройства и средства телеком-муникаций. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков, 2003.

В диссертации приведено теоретическое обобщение и новое решение научной проблемы, состоящей в необходимости разработки адекватных методов анализа и проектирования перспективного класса радиотехнических устройств (РТУ) - электродинамических структур с распределенной и квазираспределенной нелинейностью (ЭСРН) в интересах совершенствования современных РЭС микроволнового диапазона. Это решение представляет собой развитие известной теории антенн с нелинейными элементами, базирующейся на методе нелинейных интегральных уравнений (НИУ) с нелинейными граничными условиями (НГУ), записанными в пространственно-временной области.

Развитый в диссертации новый подход к созданию общей модели ЭСРН базируется на идее формирования системы НИУ при соответствующих НГУ в пространственно-частотной области, т.к. только в этой области известна функция Грина для целого ряда ЭСРН. При этом впервые: сформулирована и решена задача многомодового возбуждения ЭСРН; обосновано применение принципа эквивалентности при заданных НГУ и показано, что для ЭСРН одного и того же функционального назначения при различных способах применения принципа эквивалентности можно получить несколько вариантов систем двумерных НИУ, рациональный выбор одной из которых предопределяет сложность дальнейшего решения задачи анализа. Обоснован подход к анализу ЭСРН, базирующийся на идее перехода от решения двумерных НИУ к одномерным; определен класс ЭСРН, для которых такой переход возможен при соответствующих условиях возбуждения; получены системы одномерных НИУ для обозначенных ЭСРН.

Впервые, с использованием одномерных НИУ, сформулированы и решены краевые задачи для тонкопроволочных и микрополосковых электродинамических структур конечных размеров и сложной конфигурации, на поверхности проводников которых выполняются НГУ. Предложена модель линейного многополюсника устройства с квазираспределенной нелинейностью; она построена на базе усовершенствованного решения краевой задачи для бесконечных периодических узких микрополосковых структур сложной конфигурации с многослойной диэлектрической подложкой, учитывающего случай пересечения проводниками стенок канала Флоке. На основе полученных решений краевых задач созданы модели соответствующих ЭСРН, алгоритмы анализа и программы, учитывающие специфику их анализа (например, необходимость расчетов не менее, чем на пяти высших гармониках). Для этого в работе предложены: простой способ однозначного описания геометрии ЭСРН любой конфигурации; способы формирования матрицы обобщенных импедансов в методе моментов в виде двух подпоследовательностей базисных функций, учета всех свойств симметрии этой матрицы и выбора варианта вычислений ее элементов (численными методами или по аналитическим выражениям, которые выведены в работе); рекуррентный алгоритм при вычислении тензорной функции Грина.

Получены новые знания о свойствах РТУ с распределенной нелинейностью и их влиянии на ЭМС РЭС. При исследовании тонкопроволочных структур с нелинейным поверхностным импедансом и микрополосковых нелинейных структур с высокотемпературной сверхпроводимостью выявлены эффекты значительной зависимости формы распределения тока и диаграмм направленности на высших гармониках ЭСРН при варьировании нелинейности от слабой до сильной. Эти эффекты являются основой для создания перспективных РТУ с управляемыми внешними и внутренними параметрами. Показано, что при применении исследованых ЭСРН характеристики ЭМС РЭС будут не лучше -55…-65 дБм по интермодуляции третьего порядка и -50… -100 дБ по уровню побочного излучения.

Исследованы РТУ с квазираспределенной нелинейностью (выпрямители на диодах Шоттки) миллиметрового диапазона волн (ММДВ); предложена приближенная модель ректенны, позволяющая на предварительных этапах проектирования существенно упростить настройку электродинамической структуры в резонанс совместно с паразитными элементами корпуса диода Шоттки; с помощью этой модели доказана возможность создания на основе сеточных структур ректенн ММДВ с удельной мощностью до 8 кВт/м² и фильтрацией гармоник не хуже - 50 дБ. Предложен новый подход к построению систем беспроводной передачи энергии, базирующийся на идее создания вдоль ректенны распределения поля возбуждения, максимально близкого к равномерному. Частично теоретические результаты подтверждены экспериментально при испытаниях созданного образца ректенны на частоте 2,45 ГГц.

Разработанная совокупность методов, алгоритмов и программных средств анализа представляет собой научно обоснованную реализационную базу для проектирования ЭСРН. В отличие от известных аналогичных, созданные программные средства являются универсальными, обладают более чем в 2 раза большим быстродействием при потере точности 3-5% и простотой описания геометрии исследуемых ЭСРН, что обеспечивает широкую область их применения.

Ключевые слова: радиотехнические устройства, микроволновый диапазон, электродинамические структуры, распределенная и квазираспределенная нелинейность, модели, программы, численный и натурный эксперимент.

Abstract

Omarov M. A. Electrodynamic devices with distributed and quasi-distributed nonlinear properties: design theory and practice development. - Manuscript.

Thesis for the Doctor of Technical Sciences degree by speciality 05.12.13 - Radio Engineering devices and means telecommunications. - Kharkov National University of Radioelectronics, Kharkov, 2003.

The dissertation is devoted to the theoretical generalization and new solution of a problem which consist in development of adequate analysis and designing methods for a perspective class radio engineering devices (RED) - electrodynamic structures with distributed and quasi-distributed nonlinearity (ESDN) in an effort to improve modern microwave RES. This solution is development of the well-known theory of antennas with nonlinear elements. The theory is based on a nonlinear integral equation method.

The creation of methods, algorithms and software are important contribution to development of ESDN design theory and practice. These methods, algorithms and software is possible to analyze more class of radiating and non radiating ESDN in steady-state periodic and almost-periodic regime than was used before. Accuracy and speed of the analysis are practice acceptable.

Reliability of the developed theoretical methods and software are experimentally demonstrated. Using these methods and software have been investigated some types of microwave RED: arbitrary configuration thin wire ESDN with polynomial distributed nonlinearity, nonlinear microstrip devices with high-temperature superconductors, EHF band large aperture open ESDN with quasi-distributed nonlinear GaAs elements.

Index Terms - radioengineering devices, microwave band, electrodynamic structures, distributed and quasi-distributed nonlinearity, software, numerical analysis.

Размещено на Allbest.ru