2010 год - №1

Векторные электрические и магнитные потенциалы в электродинамике сплошных сред

М.В. Давидович
г. Саратов, Саратовский государственный университет

Аннотация
Рассмотрены возможные методы введения векторных потенциалов для неоднородных анизотропных и бианизотропных сред. Сформулированы дифференциальные и интегродифференциальные уравнения для них. Показаны преимущества формулировок краевых задач относительно потенциалов по сравнению с полевыми формулировками и предложены для них конечные элементы и итерационные алгоритмы. Численно исследованы колебания H_01δ цилиндрических диэлектрических резонаторов с однородной и неоднородной проницаемостями.
Ключевые слова
вектор-потенциалы, интегродифференциальные уравнения, объемные интегральные уравнения, диэлектрический резонатор, сплошные среды.
С. 7-14

Vector electromagnetic potentials for continuous media electromagnetics

M.V. Davidovich

Summary
The possible approaches for introduction of vector-potentials in inhomogeneous anisotropic and bianisotropic media have been considered, and the differential and integrodifferential equations for these potentials have been formulated. It has been shown that the potential boundary problem formulations have the advantages instead of field formulations. The iteration algorithms and finite elements have been proposed for solutions of potential boundary problems. The numerical simulations have been performed for investigation of oscillations of homogeneous and inhomogeneous dielectric resonators.
Keywords
vector potentials, Green’s functions, volume integral equations, dielectric resonators.
P. 7-14

Особенности отражения и преломления плоских электромагнитных волн на границе раздела «диэлектрик – биизотропная среда»

Д.Г. Санников
г. Ульяновск, Ульяновский государственный университет

Аннотация
Получено решение задачи об отражении и преломлении наклонно падающих плоских электромагнитных волн ТЕ- и ТМ-поляризации на границе раздела «диэлектрик – биизотропная среда». Исследовано влияние параметров киральности и невзаимности на значения коэффициентов отражения. Изучен характер поведения основной и деполяризованной компонент отраженной волны, проанализированы выражения для углов Брюстера, отвечающих падающим ТЕ- и ТМ-волнам.
Ключевые слова
киральность, невзаимность, биизотропная среда, угол Брюстера, кросс-поляризация.
С. 15-20

Peculiarities of plane electromagnetic wave reflection and refraction on the dielectric-bi-isotropic medium interface

D.G. Sannikov

Summary
A solution is achieved of the reflection and refraction problem for the cases of an obliquely-incident plane electromagnetic TE and TM waves at the dielectic-bi-isotropic medium interface. The influence of chirality and nonreciprocity parameters upon reflection coefficients is studied. The behavior of main and depolarized component of the reflected wave is investigated. The expressions for Brewster angles corresponding to the incident TE and TM waves are analyzed.
Keywords
chirality, nonreciprocity, bi-isotropic medium, Brewster angle, cross-polarization.
P. 15-20

Расчет характеристик зеркальной антенны с плоским зеркалом методом двумерных сингулярных интегральных уравнений

Д.С. Клюев
г. Самара, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Аннотация
В данной статье предложена методика расчета характеристик зеркальной антенны с плоским зеркалом методом двумерных сингулярных интегральных уравнений (ДСИУ). Получена система ДСИУ для расчета плотности тока на поверхности зеркала. Предложен численный алгоритм ее решения. Представлены графики распределения плотности тока на поверхности зеркала и диаграммы направленности антенны при различных габаритных размерах зеркала.
Ключевые слова
зеркальная антенна, плоский экран, физическая регуляризация, система двумерных сингулярных интегральных уравнений, плотность тока, диаграмма направленности.
С. 21-26

Calculation of mirror antenna with planar mirror characteristics by 2D singular integral equation method

D.S. Klyuev

Summary
The calculation methodic of mirror antenna with planar mirror characteristics by 2D singular integral equation (2DSIE) method is represented in this paper. The system of 2DSIE for surface current density on the mirror calculation was reduced. The numerical algorithm of solving this system is represented. Current density on mirror surface distribution graphics and field pattern of antenna is represented.
Keywords
mirror antenna, planar screen, physical regularization, system of 2D singular integral equations, current density, field pattern.
P. 21-26

Параметризация теневых сигналов, создаваемых подвижными объектами

В.И. Костылев, О.В. Полозова
г. Воронеж, Воронежский государственный университет

Аннотация
Анализируется возможность представления сигналов, создаваемых подвижными объектами в теневой бистатической радиолокационной системе (РЛС) [1], в виде точки в трехмерном пространстве с целью устранения избыточности данных и предоставления возможности их визуализации, при наиболее полном сохранении существенной информации, содержащейся в исходных отсчетах сигналов. Показана эффективность метода главных компонент [2–4] для реализации подобной параметризации.
Ключевые слова
обработка сигналов, параметризация, метод главных компонент, снижение размерности.
С. 27-32

Parameterization of shadow signals produced by moving targets

V.I. Kostylev, O.V. Polozova

Summary
Possibility of representation of the signals produced by moving targets in bistatic forward scattering radar system in the form of a point in three-dimensional space for the purpose of data reduction and possibility of their visualization, at the fullest conservation of the essential information containing in initial samples of signals is analyzed. Efficiency of a method of the principal component analysis for realization of such parameterization is shown.
Keywords
signal processing, parameterization, principal component analysis, dimension reduction.
P. 27-32

Граничная частота усиления волн проcтранcтвенного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах на основе n-GaAs, n-InP и n-GaN

А.И. Михайлов, С.А. Сергеев
г. Саратов, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Аннотация
В статье приведены результаты теоретического расчета граничной частоты усиления волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах на основе n-GaAs, n-InP и n-GaN с учетом зависимости дрейфовой скорости и дифференциальной подвижности электронов от концентрации электронов. Показано, что оптимальный уровень легирования пленки для создания наиболее высокочастотных функциональных устройств, работающих на волнах пространственного заряда на этих полупроводниках, находится в интервале от 5∙10^21 до 6∙10^22 м^-3
Ключевые слова
граничная частота, отрицательная дифференциальная проводимость (ОДП), волна пространственного заряда (ВПЗ), тонкопленочная полупроводниковая структура (ТПС), ВПЗ в ТПС c ОДП, тонкопленочный усилитель бегущей волны (ТУБВ).
С. 33-37

Cutoff frequency of space-charge waves amplification in thin film n-GaAs, n-InP and n-GaN semiconductor structures

A.I. Mikhailov, S.A. Sergeev

Summary
Some results of theoretical account of the cutoff frequency of space-charge waves amplification in thin film n-GaAs, n-InP and n-GaN semiconductor structures are given in the paper. The dependences of the drift velocity of electrons and the differential mobility of electrons on the concentration of electrons are taken in to account. It is shown that the optimal level of film doping for developing of the most high-frequency functional space-charge waves devices differs for these semiconductors, is situated in interval between 5∙10^21 and 6∙10^22 m^-3
Keywords
cutoff frequency, negative differential conductivity (NDC), space charge wave (SCW), thin-film semiconductor structure (TFSS), SCW in TFSS with NDC, thin-film traveling wave amplifier (TFATW).
P. 33-37

Угло-частотно-временные и угло-энергетические характеристики излучения сверхширокополосных сигналов решетками конических вибраторов на полуограниченных плоских поверхностях

О.Э. Попова, С.Н. Разиньков
г. Воронеж, ФГНИИЦ РЭБ ОЭСЗ Минобороны России

Аннотация
На основе пространственно-временных интегральных уравнений (ИУ) Фредгольма первого рода и асимптотического представления дифракционного электрического поля разработаны электродинамические модели нестационарного излучения решеток конических вибраторов, расположенных на полуплоскости и полосе с идеальной проводимостью. По результатам численного решения краевых задач проведен анализ угло-частотно-временных (УЧВХ) и угло-энергетических (УЭХ) характеристик структур при возбуждении сверхширокополосными (СШП) радиосигналами; исследованы закономерности изменения направленных свойств решеток за счет экранирования подстилающими поверхностями.
Ключевые слова
конический вибратор, угло-частотно-временные и угло-энергетические характеристики.
С. 38-44

Angle-time-and-frequency and angle-power characteristics radiations of superbroadband signals by conic vibrators arrays on flat surfaces with border

O.E. Popova, S.N. Razin’kov

Summary
On the basis of Fredgolms existential integrated equations of the first sort and асимптотического representations diffraction an electric field are developed electro-dynamic models of non-stationary radiation of the conic vibrators arrays located on plane with border and a strip with ideal conductivity. By results of the numerical decision of regional problems the analysis of angle-time-and-frequency and angle-power characteristics of structures is carried out at excitation by super-broadband radio signals; laws of change of the directed properties of arrays are investigated due to shielding by spreading surfaces.
Keywords
conic vibrator, angle-time-and-frequency and angle-power characteristics.
P. 38-44

Новый класс решений задач синтеза фильтров гармоник на одиночных ступенчатых линиях передачи

Н.Н. Базлов (1), В.П. Мещанов (2), Л.В. Шикова (2)
(1) г. Саратов, Научно-производственное предприятие «Ника-СВЧ»
(2) г. Саратов, ОАО «Центральный НИИ измерительной аппаратуры»

Аннотация
Получен новый класс решений задач синтеза микроволновых фильтров гармоник (ФГ) на ступенчатых одиночных линиях передачи (ЛП) с Т-волнами. Установлено, что в ФГ на основе ступенчатой одиночной ЛП класса II можно существенно уменьшить максимальное значение волнового сопротивления в ЛП. Дан общий анализ полученных результатов.
Ключевые слова
фильтры гармоник, линия передачи, волновое сопротивление.
С. 45-48

A novel class of synthesis problem solution of harmonic filters on single stepped transmission lines

N.N. Bazlov, V.P. Meschanov, L.V. Shikova

Summary
A novel class of synthesis problem solution of microwave harmonic filters based on single stepped TEM-transmission lines is obtained. It is found that in the harmonic filter on the single stepped transmission line of Class II, it is possible to reduce sufficiently a maximum value of the transmission line impedance. General analysis of the results obtained is given.
Keywords
harmonic filters, transmission line, impedance.
P. 45-48

Применение метода наименьших квадратов при оптимальном синтезе линейных усилителей радиосигналов

А.Г. Онищук, Д.В. Пегасин, М.В. Пегасин
Республика Беларусь, г. Минск, Военная академия Республики Беларусь

Аннотация
Приводится методика синтеза линейных усилителей, основанная на подходах к проблеме синтеза линейных цепей, разработанных различными авторами. В качестве критерия оптимальности выбран критерий минимума среднего арифметического значения рабочего коэффициента потерь мощности в частотном диапазоне, позволяющий получить аналитические соотношения для расчета элементарных каскадов реактивных согласующих цепей. Достоверность полученных результатов проверена путем моделирования на ЭВМ.
Ключевые слова
линейный усилитель, оптимальный синтез, рабочий коэффициент потерь мощности, коэффициент усиления по мощности, метод наименьших квадратов.
С. 49-54

Application of a least squares method at optimum synthesis of linear amplifiers of radio signals

A.G. Onishchuk, D.V. Pegasin, M.V. Pegasin

Summary
Based on approaches in a problem of synthesis of the linear chains, developed by various authors, the technique of synthesis of the linear amplifiers is resulted. As criterion of an optimality the criterion of a minimum of average arithmetic value of working factor of losses of power in the frequency range is chosen, allowing to receive analytical equations for calculation of elementary cascades of matching chains. Reliability of the received results is tested by modelling on the computer.
Keywords
linear amplifier, optimal synthesis, insertion loss function, transducer power gain, least-squares method.
P. 49-54

Теория акустооптического спектроанализатора с синтезированной апертурой

С.С. Шибаев, В.М. Новиков, В.В. Роздобудько
г. Таганрог, Технологический институт Южного федерального университета в г. Таганроге

Аннотация
Представлены результаты анализа новой конфигурации акустооптического спектроанализатора, отличающегося от традиционного тем, что в составе его оптической части используется система с синтезированной апертурой, обеспечивающая возможность реализации частотного разрешения, превышающего рэлеевское.
Ключевые слова
апертурный синтез, апертура, оптический процессор, акустооптический дефлектор, дифракционная решетка, аподизация.
С. 55-60

The theory of acoustooptic spectrum analyzer with aperture synthesis

S.S. Shibaev, V.M. Novikov, V.V. Rozdobud’ko

Summary
Analysis results of novel acoustooptic analyzer configuration, differing from traditional with that in its optical part composition the system with aperture synthesis is used, that provides possibility of realization of frequency resolution exceeding the Rayleigh one, are presented.
Keywords
acoustooptic processor, frequency resolution, diffraction grids, aperture synthesis, instrument function.
P. 55-60

Комплексная миниатюризация СВЧ-приборов

С.А. Бабунько (1), О.С. Орлов (2)
(1) г. Нижний Новгород, ЗАО «НПП «Салют-27»
(2) г. Нижний Новгород, ФГУП НПП «Салют»

Аннотация
Рассмотрена проблема комплексной миниатюризации устройств и модулей высокочастотных диапазонов. Проблема включает в себя общие вопросы схемотехнического и конструктивно-технологического характера. На основе принятых показателей проектирования проводится анализ состояния и перспективы развития высокочастотной электроники. Приводятся примеры конкретных схем СВЧ- и КВЧ-диапазонов, реализующих предложенные принципы построения и модели.
Ключевые слова
миниатюризация, монолитно-интегральная схема (МИС), сверхвысокие частоты (СВЧ), полосно-пропускающие фильтры (ППФ), защитные устройства (ЗУ).
С. 61-72

Microwave devices complex minification

S.A. Babun’ko, O.S. Orlov

Summary
A problem of complex minification high-frequency range modules and devices is considered. The problem comprises general questions of scheme-technique and constructive-technological nature. Analysis of the condition and prospects of the high-frequency electronics development is conducted on base of taken designing factors. Happen to the examples of the concrete schemes microwave and millimeter-wave range, realizing offered building principles and models.
Keywords
miniaturization, monolithic microwave integrated circuit (MMIC), microwaves, band-pass filter, protection devices.
P. 61-72

Анализ нелинейной динамики тока в длинных высокоомных образцах n-GaAs в условиях локальной засветки. Часть 2. Результаты моделирования

А.И. Михайлов, А.В. Митин
г. Саратов, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Аннотация
Приведены результаты практического применения разработанной в части 1 [1] локально-полевой математической модели, описывающей динамику тока и заряда в полупроводниковой структуре на основе n-GaAs. Дифференциальные уравнения модели заменялись конечно-разностными и решались численно на ЭВМ. В качестве выходного параметра модели рассчитывался ток через образец, и исследовалась его зависимость от различных факторов.
Ключевые слова
эффект Ганна, дрейфовая неустойчивость, математическое моделирование, локализованное оптическое воздействие, высокоомные образцы GaAs, длинная активная область.
С. 73-81

The analysis of current’s nonlinear dynamics in long high-resistivity samples of n-GaAs under local light action. Part 2. Results of modelling

A.I. Mikhailov, A.V. Mitin

Summary
Results of practical application of the local-field mathematical model that describes a current and a charge dynamics in the semiconductor structure based on the n-GaAs are given. Differential equations of the model were solved numerically on the computer. The current through a sample as a target parameter of the model and its dependence on various factors were investigated.
Keywords
Gunn effect, drift instability, numerical simulation, localized optical action, high-resistivity GaAs samples, long active region.
P. 73-81

Равноконтрастная трехмерная система цветовых координат

Л.Д. Ложкин
г. Самара, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Аннотация
В данной статье приведена разработка новой равноконтрастной трехмерной цветовой системы координат. В разработанной системе координат известные эллипсы Мак Адама представляются сферами (шарами) практически равного диаметра. Такая система позволяет производить однозначную оценку двух и более цветов.
Ключевые слова
МКО, локус, система координат.
С. 82-86

Equally contrasting three-dimensional color coordinate system

L.D. Lozhkin

Summary
In given article is brought the development new three-dimensional color coordinate system. In developed coordinate system known ellipses a Poppy Adam introduce the spheres (the balls) practically equal diameter. Such system allows to produce the unambiguous estimation two and more colures.
Keywords
ICE, locus, coordinate system.
P. 82-86

Применение аппарата нелинейного анализа динамических систем для обработки IP- и VoIP-трафиков

В.Г. Карташевский, В.В. Фомин
г. Самара, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Аннотация
В данной работе выполнен анализ временных рядов методами теории нелинейной динамики. Расчет корреляционной размерности восстановленного аттрактора выявил наличие слабой детерминированной составляющей в исследуемых реализациях.
Ключевые слова
детерминированный хаос, корреляционный интеграл, аттрактор, фазовое пространство, теорема Такенса.
С. 87-89

Apparatus’ adaptation of nonlinear analysis of dynamic systems for IP and VoIP traffic processing

V.G. Kartashevsky, V.V. Fomin

Summary
In this article an analysis of time series by methods of theory of nonlinear dynamics was made. The calculation of correlated dimension of recovered attractor revealed a weak deterministic component in investigating realizations.
Keywords
deterministic chaos, correlating integral, attractor, phase space, Takens theory.
P. 87-89

Краевые эффекты при электромагнитной сушке протяженных образцов с прямоугольным поперечным сечением

А.М. Афанасьев, Б.Н. Сипливый
г. Волгоград, Волгоградский государственный университет

Аннотация
Приведена система уравнений и краевых условий, моделирующих сушку электромагнитными волнами. Численными методами решена начально-краевая задача для полей температуры и влагосодержания в области прямоугольного вида. Изучено влияние краевого эффекта на качество сушки. Результаты работы позволяют оптимизировать функционирование технических устройств, в которых используется процесс сушки электромагнитными волнами.
Ключевые слова
электродинамика, тепло- и массоперенос, математическая физика, математическое моделирование, численные методы, краевой эффект.
С. 90-94

Electromagnetic drying edge effects of extended samples with rectangular cross-section

A.M. Afanasiev, B.N. Sipliviy

Summary
The equations system and edge conditions, modeling drying with electromagnetic waves are offered. The numerical methods are used to solve the entry-edge problem for temperature and moisture load fields in a rectangular area. The influence of edge effect on the quality of drying is studied. The results of the study allow to optimize technical devices functioning when the process of electromagnetic waves drying is used.
Keywords
electrodynamics, heat and mass transmission processes, mathematical physics, mathematical modeling, numerical methods, edge effects.
P. 90-94

Исследование магнитоуправляемого генератора УВЧ-диапазона на эпитаксиальных структурах ЖИГ в интегральном исполнении

А.Л. Хвалин, А.А. Игнатьев, В.Н. Самолданов
г. Саратов, Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Аннотация
В статье представлены результаты экспериментальных исследований магнитоуправляемого генератора УВЧ-диапазона на эпитаксиальных структурах ЖИГ в интегральном исполнении. Исследованы одночастотные и многочастотные режимы генерации, проведено сравнение теоретических и экспериментальных результатов.
Ключевые слова
железо-иттриевый гранат (ЖИГ), амплитудно-частотная характеристика, фазо-частотная характеристика, делитель мощности, спектр сигнала.
С. 95-98

Research microwave generator operated a magnetic field, on YIG structures in integrated execution

A.L. Khvalin, A.A. Ignatev, V.N. Samoldanov

Summary
In article results of experimental researches of the generator UVCH – a range on YIG structures in integrated execution are presented. Unifrequent and multifrequency modes of generation are investigated, comparison of theoretical and experimental results is spent.
Keywords
yttrium iron garnet (YIG), the frequency characteristic, fazo – the frequency characteristic, a capacity divider, a signal spectrum.
P. 95-98

Взаимодействие углеродных нанотруб с оксидами железа как способ создания пленок с ориентированными массивами тубуленов

И.В. Запороцкова, Е.В. Прокофьева
г. Волгоград, Волгоградский государственный университет

Аннотация
Выполнены полуэмпирические исследования адсорбционного взаимодействия углеродных нанотрубок с фрагментами оксида железа (II,III) двух- и трехвалентного FeO, Fe_2O_3 и комплексом этих оксидов Fe_3O_4, обеспечивающего создание упорядоченной структуры нанотруб в магнитной жидкости при наложении постоянного магнитного поля определенной направленности. Расчеты проводились с использованием модели молекулярного кластера в рамках расчетной схемы MNDO. Выполнен анализ топологии опытных образцов, представляющих собой высушенные в магнитном поле пленки с углеродными нанотрубками в твердой матрице из оксида железа. Доказана возможность создания ориентированного массива тубуленов.
Ключевые слова
наноэлектроника, однослойные углеродные нанотрубки, магнитная жидкость, полуэмпирический метод MNDO, молекулярный кластер, фрагменты оксида железа (II,III) двух- и трехвалентного, адсорбционное взаимодействие.
С. 99-104

Interaction of carbon nanotubes with iron oxide as a way to create the films with oriented tubulene blocks

I.V. Zaporotskova, E.V. Prokofyeva

Summary
The interactions of carbon nanotubes with fragments of iron oxide (II, III) two-and trivalent FeO, Fe_2O_3 and these complex oxides Fe_3O_4, provides a structured framework nanotubes in the magnetic fluid in the imposition of permanent magnetic field of certain orientation are studied. The calculations were carried out using the molecular cluster model within the computational scheme MNDO. The analysis of the topology of experimental samples, which are dried in magnetic field of a film with carbon nanotubes in the solid matrix of iron oxide. The possibility creating of the oriented tubulene blocks are proved.
Keywords
nanoelectronics, single-walled carbon nanotubes, magnetic fluid, semi-empirical method MNDO, molecular cluster model, fragments of iron oxide (II, III) two-and trivalent, adsorptive interaction.
P. 99-104

Векторное поле скорости при ламинарном течении жидкости по эластичному трубопроводу

А.Н. Волобуев
г. Самара, Самарский государственный медицинский университет

Аннотация
Рассмотрена векторная форма уравнений гидродинамики потока в эластичном трубопроводе. Найдено второе векторное уравнение неразрывности для этого потока. Показан метод применения векторной формы уравнений в задаче Стокса. Исследована проблема использования тензора напряжений для описания ламинарного течения ньютоновской жидкости в эластичном трубопроводе. Показано, что ламинарное течение сжимаемой жидкости в эластичном трубопроводе исчерпывающе описывается векторным полем скорости с двумя уравнениями неразрывности. Применение тензора напряжений приводит к ряду противоречий.
Ключевые слова
эластичный трубопровод, второе уравнение неразрывности, тензор напряжений, задача Стокса.
С. 105-111

Vector field of speed at laminar current of a fluid on the elastic tube

A.N. Volobuev

Summary
The vector form of the equations of hydrodynamics of a stream in the elastic tube is considered. The second vector equation of indissolubility for this stream is found. The method of application of the vector form of the equations in Stokes’ task is shown. The problem of use stress tensor for the description of laminar current newtonian fluid in the elastic tube is investigated. It is shown, that laminar current of the fluid is more adequately described by the vector field of speed with two equations of indissolubility. Application of the stress tensor results at the number of contradictions.
Keywords
elastic tube, second equation of indissolubility, stress tensor, Stokes’ task.
P. 105-111

Патологические эффекты в тканях печени и почек мышей, вызванные воздействием крайненизкочастотных многовекторных магнитных полей

Л.В. Куротченко (1), С.П. Куротченко (1), Т.И. Субботина (1), А.А. Яшин (2)
(1) г. Тула, Тульский государственный университет
(2) г. Тула, ГУП НИИ новых медицинских технологий

Аннотация
Разработана методика и оборудование для комплексного магнитного воздействия на организм лабораторных мышей с использованием низкочастотных магнитных полей специальной структуры. Первое устройство создает вращающееся магнитное поле. Второе устройство – импульсное бегущее магнитное поле. Экспериментальные группы мышей подвергались воздействию различных режимов магнитных полей. Получены интересные результаты экспериментов.
Ключевые слова
крайненизкочастотное магнитное поле, патологические изменения, деструктивные процессы.
С. 112-118

The pathological effects in tissues of liver and kidneys of mice, caused by exposure of low-frequency polyvector magnetic fields

L.V. Kurotchenko, S.P. Kurotctenko, T.I. Subbotina, A.A. Yashin

Summary
The methodic and equipment of complex magnetic exposure of mice organism are developed by using low-frequency magnetic fields of special structure. The first device creates rotary magnetic fields. The second device creates impulse-running fields. The experimental groups of mice were exposure of magnetic fields of different types. There are interesting results of experiments.
Keywords
extremely low frequencies of the magnetic field, pathological changes, destruction.
P. 112-118