Электродинамическое моделирование неоднородностей в коаксиальных лининях передачи в сверхширокой полосе частот и синтез радиофизических устройств СВЧ на этой основе

Актуальностьисследования.

Изучение и практическое использование коаксиальных линий передачи началось более 100 лет тому назад. Еще Генрих Герц исследовал их в своих экспериментах наряду с однои двухпроводными линиями. В настоящее время теоретические и экспериментальные исследования коаксиальных линий передачи, а также их внедрение в различных областях науки и техники получили значительное развитие. И это не случайно. К их несомненным достоинствам относятся: высокая граничная частота одномодового режима распространения мощности, невосприимчивость к внешним электромагнитным воздействиям, высокая технологичность, азимутальная симметрия и др. Коаксиальные линии передачи с Тволнами широко используются, например, при построении функциональных уст ройетв СВЧ и КВЧ диапазонов. Комбинируя отрезки таких линий, можно получить устройства самого разнообразного целевого назначения: согласующие переходы, трансформаторы сопротивлений, фильтры, резонаторы, направленные ответвители, аттенюаторы, смесители, стандарты коэффициентов отражения, нагрузочные устройства, зонды, вращающиеся сочленения и т. д. При этом на стыках соответствующих базовых элементов (отрезков коаксиальных линий передачи) неизбежно возникают неоднородности, число типоразмеров которых теоретически не ограничено.

Коаксиальные линии передачи разделяются на два главных классаодиночные и связанные. Их поперечные сечения изображены на рис. 1. В верхнем ряду представлены одиночные линии передачи [13: а) коаксиальная с квадратным экраномб) круглая коаксиальнаяв) коаксиальная квадратнаякоаксиальная полосковая. Нижний рядсвязанные коаксиальные линии передачи Ш: д) е) ж) з)

Из одиночных коаксиальных линий передачи наибольшее распространение получили круглые линии (рис. 1, б). Тшшчные неоднородности, которые могут быть расположены в продольном направлении таких линий передачи с однородным диэлектрическим заполнением, представлены на рис. 2: а) скачок диаметра внутреннего проводникаб) скачок диаметра внешнего проводникав) несколько скачков диаметра внутреннего проводникаг) несколько скачков диаметра внешнего проводникад) скачки диаметров внутреннего и внешнего проводников, расположенныев одной плоскостие) скачки диаметров внутреннего и внешнего проводников, расположенные в разных плоскостяхж) несколько скачков диаметров внутреннего и внешнего проводников, расположенных в одной плоскостиз) несколько скачков диаметров внутреннего и внешнего проводников, расположенных в разных плоскостях.

Введение

в рассмотрение только аксиальносимметричных опорных изоляторов из твердого диэлектрика, которые предназначены для центрирования внутренних проводников коаксиальных линий передачи, приводит к значительному увеличению типичных неоднородностей в таких линиях передачи.

Аксиальносимметричной ступенчатой плоской неоднородностью (нерегулярностью) будем называть такое изменение диамет, а 6

У^ТТЯ?//, Щ ь ш и

Лу/Л у И ш /, У////////Л о т Л м

77///////Г, у аил лШж-/.

Л/-/—/У

У//////УЛ

7У////У И г А

7////УЛ ш.

Рис. 1.

Одиночные и связанные линии передачи. а) б)

В) г)

Рис. 2 Типичные неоднородности КЛ. г ров проводников коаксиальной линии (одного или двух), при котором скачки диаметров располагаются в одной плоскости, перпендикулярной оси симметрии коаксиальной линии передачи. Более сложные неоднородности представляют собой скачки диаметров проводников, расположенные в двух, трех и более плоскостях, перпендикулярных оси симметрии. В пределе, при увеличении числа таких скачков до бесконечности и уменьшении разности диаметров между соседними неоднородностями, приходим к случаю так называемых плавных неоднородностей (рис.3).

Задачам анализа и оптимизации (синтеза) ступенчатых и плавных неоднородностей и устройств на их основе посвящены десятки отечественных и зарубежных публикаций [1- 453. в общем случае задачи синтеза коаксиальных неоднородностей и пассивных функциональных устройств на их основе представляют собой серьезную научную проблему.

В данной диссертационной работе исследуются аксиально-симметричные ступенчатые плоские неоднородности, которые достаточно часто используются в качестве базовых элементов при построении разнообразных устройств радиофизики и техники СВЧ.

Одна из главных тенденций развития современной радиофизики и техники СВЧ состоит в расширении рабочих диапазонов час

Под синтезом неоднородности здесь и далее понимается процесс поиска такой оптимальной конфигурации зоны сочленения двух регулярных коаксиальных линий передачи и таких ее оптимальных геометрических размеров, при которых обеспечивается минимальный уровень КСВЙ в заданном тэабочем диапазоне частот.

Под синтезом пассивного функционального устройства вообще понимается процесс поиска такой его структуры и таких значений его геометрических размеров, при которых достигаеются оптимальные ФЧХ и АЧХ устройства по заданным критериям.

Рис. $ Конусообразный переход КЛ тот функциональных устройств, что приводит к ужесточению требований к допускам на геометрические размеры, увеличению стоимости эксперимента. Поэтому возникает необходимость более точного расчета характеристик базовых элементов на основе создания адекватных математических моделей соответствующих неоднородностей. Тем не менее в настоящее время практически отсутствуют работы по созданию универсальных математических моделей аксиальносимметричных ступенчатых неоднородностей в ко аксиальных линиях передачи и по решению на их основе задач синтеза.

Таким образом, актуальность работы определяется:

1. необходимостью систематизации и обобщения публикаций в отечественной и зарубежной литературе по проблемам построения математических моделей неоднородностей в коаксиальных линиях передачи, а также по методам их анализа и синтеза;

2. необходимостью построения сверхширокополосных прецизионных устройств в диапазонах СВЧ и КВЧ на основе миниатюрных и сверхминиатюрных коаксиальных линий передачи, где существенно возрастают требования к допускам и конструкции в целом;

3. необходимостью создания высокоэффективных машинно ориентированных методов анализа и синтеза коаксиальных неоднородностей, позволяющих разработчикам исследовать различные электродинамические структуры в диалоговом режиме.

Цельработы: исследование, разработка методов, решение задач анализа и синтеза неоднородностей в коаксиальных линиях передачи и ра диофизических систем на их основе.

Задачиисследования.

1. Систематизация методов анализа и синтеза неоднородностей в коаксиальных линиях передачи, используемых при построении функциональных устройств диапазонов СВЧ и КВЧ.

2. Создание алгоритма анализа аксиальносимметричных плоских неоднородностейуниверсального с точки зрения возможностей расчета параметров неоднородностей в широких пределах изменения их геометрических размеров и позволяющего решать задачи на ЭВМ в режиме реального времени.

3. Решение задач анализа и синтеза устройств на основе аксиальносимметричных ступенчатых плоских неоднородностей.

4. Экспериментальное исследование синтезированных устройств и внедрение полученных результатов.

Научнаяновизна.

1. Создан высокоэффективный алгоритм анализа неоднородностей в коаксиальных линиях передачи, основанный на методе интегральных уравненийпредложен новый способ представления апертурных полей в виде системы кусочногиперболических функций, в явном виде учитывающей основной распространяющийся Т-тип волны в линии передачи, что позволило получить высокоэффективный быстросходящийся алгоритм анализа.

2. Найдены оптимальные геометрические размеры нерегулярности на основе решения задачи оптимизации, обеспечивающие минимальные отражения от стыка коаксиальных линий передачи с твер дым и газообразным диэлектрическим заполнением в сверхширокой полосе рабочих частот (0- 50 ГГц).

3. Впервые решены задачи анализа и синтеза структуры с взаимодействующими неоднородностями в общем случае (при варьи ровании как длины переходного участка, так и диаметров внешнего и внутреннего проводников коаксиальных линий передачи), что позволило определить оптимальные геометрические размеры зоны сочленения коаксиальных линий передачи в сверхшироких диапазонах рабочих частот.

Научнаяценность.

Для теоретического исследования нерегулярностей в коаксиальных линиях передачи создана эффективная разновидность метода интегральных уравнений, отличающаяся от традиционных использованием нового представления апертурных функций, что позволяет в явном виде учесть основной распространяющийся в линии Т-тип волны и получить быстросходящийся алгоритм.

Нрактическоезначениеработы.

1. Исследованы различные конструкции, найдены оптимальные геометрические размеры зоны сочленения двух коаксиальных линий передачи с различными размерами поперечных сечений, обеспечивающие наилучшее согласование линий передачи.

2. Созданы машинноориентированные эффективные методы анализа и синтеза коаксиальных неоднородностей, позволяющие разработчикам исследовать различные электродинамические структуры в диалоговом режиме.

Назадщтувшосятсяследукщиенаучныеположения:

1. Представление апертурных полей в виде системы кусочно-гиперболических функций, в явном виде учитывающей основной распространяющийся Т-тип волны в линии передачи, в методе интегральных уравнений для анализа аксиальносимметричных плоских неоднородностей в коаксиальных линиях передачи позволяет построить высокоэффективный быстросходящийся алгоритм анализа;

2. Включение в число варьируемых параметров диаметров внутреннего и внешнего проводника зоны сочленения коаксиальных линий при решении задачи оптимизации устройств на основе аксиальносимметричных ступенчатых плоских неоднородностей обеспечивает достижение оптимальных геометрических размеров зоны сочленения в сверхшироких диапазонах рабочих частот.

Методикаисредствапроведенияисследований.

Исследования основывались на численных методах электродинамики, методах оптимизации. Вычисления проводились на ЭВМ типа 1ВМ РС АТ. Программы анализа и оптимизации написаны на алго ритмическом языке ФОРТРАН. пробациярезультатовработы.

Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, обсуждались на Всесоюзном научном семинаре по элек тронным приборам СВЧ (г.Саратов, 1989 г.), всесоюзном семинаре «Исследование, разработка, технология и применение СВЧприборов» (г.Саратов, сент.1989), весоюзном семинаре «Математическое моделирование физических процессов в антеннофидерных трактах» (г.Саратов, 1990 г.).

Публикации.

Результаты проведенных исследований опубликованы в трех статьях в отечественных центральных научных журналах, четырех тезисах докладов, четырех научнотехнических отчетах по НИР и ОКР.

Объемиструктураработы.

Диссертация содержит введение, пять глав, заключение, два приложения и список использованной литературы. Работа изложена на 52 стр. основного текста, содержит И стр. рисунков, м стр. таблиц, 4 стр. списка литературы и 21 стр. приложений.

2. результаты исследования одиночных и взаимодействующих АСПН в КЛ;

3. результаты синтеза устройств на основе аксиально-симметричных ступенчатых плоских нерегулярностей;

4. внедрение полученных результатов и экспериментальное исследование синтезированных устройств.

С-:шсокисподьзовашойлитературы

1. Е.J.Sterba, C.B.Feldman Transmission lines for shortwave radio systems, Bell syst.tech.J., v.11, N3, pp.412−488, -Jul.1932.

2. L. Espenscliied, M.E.Strieby Systems for wideband transmission over coaxial lines. Bell syst.tech.J., v. 13, pp.654−679, Oct.1934.

3. J.R. Wliimery, H.W. Jamieson, Т.Е. Bobbins, Coaxial line discontinuities Proc IRE, pp. 695−709, Nov 1944

4.J.R. Whinnery, H.W. Jamieson, Т.Е. Robbins, Equivalent circuits for discontinuities in transmissin lines, Proc. IRE, V.32, 1944, pp.98- 114.

5. C. Kreisher Polyethylenedisc insulators for coaxials. Bell lab.rec., v.23, N9, pp.321−324, Sept.1945.

6. J.W.Miles The equivalent circuit for a plane disconuity in a cylindrical waveguide, Proc. IRE, v.34, oct.1946, pp.728−742.

7. J.W.Miles Plane Discontinuities in coaxial lines. Proc. IRE, v.35, Dec.1947, pp.1498- 1502.

8. P.I. Somlo Calculation coaxial transmission line step capacitance IEEE Trans on MTT, v. 11, Sep. 1963, pp. 454.

9. P.I. Somlo Calculation coaxial transmission line step capacitance IEEE Trans on MTT, v. 15, Jan. 1967, pp. 48−53

10.Г. А. Илларионова Емкость ступенчатой нерегулярности коаксиальной линии. -" Радиотехника и электроника", 19, N2, 1974.

11. Г. А. Илларионова Оптимальные. параметры плоских диэлектрических опорных шайб в коаксиальных линиях, Изв. Вузов СССР

Радиоэлектроника, т. XVIII, N2, 1975, с.72- 78.

12. Mackenzie Т.Е., Sanderson I.E. Some fundamental design prlnclples ior the development of precision coaxial standards and components// IEEE Trans. Microvawe Theory Tech. -1966. -vol. MTT-14, N 1. — p. 29−39.

13. В. А. Абубакиров, В. А. Суворов, Коаксиальные меры СВЧ. «Вопросы радиоэлектроники», сер. РТ, 1967, вып.10

14. H.E.Green The numerical solution of some important transmission line problems. IEEE Trans. MTT, vol. ITT- 13, Sept.1965, pp.676- 692.

15. P. Silvester, I. Germak, Analysis of coaxial line discontinuities by boundary relaxation. IEEE Trans. on ITT, v. MTT-17, N3, Aug.1969, pp.489- 495.

16. N.J.Sladek Fundomental considerations in the deslgim and application of high precision coaxial connectors. IEEE Inter.-Conv.Rec., 1965, March 22- 26, pt.5, p.182- 189.

17. B.M.Седых и др. К расчету опорных шайб в коаксиально-полосковых переходах. Радиотехника, Харьков, Мзд. ХГУ, 1970 г., с. 55.

18. L. Young The practical realization of seriescapacitive couplings for microwave filters. Microwave J., vol.5, -Dec.1962, p.79.

19. E.J.Griffin, I.A.Harris Calculation of capacitance of adjacent steps in parallelplane transmission lines. -Proc.IRE, v.123, N8, Aug.1976, pp.729- 733.

20. A. Jurkus Computation of step discontinuities in coaxial line. IEEE on MTT, Oct.1972, p.708.

21. Линии передачи сложных сечений/Заргано Г. Ф., Лерер A.M. и др.//Ростов: Изд-во РГУ, 1983 г. — 320 с.

22. А. В. Розенблюм, П. Ш. Фридберг Расчет линейных функционалов решений одного класса аксиальносимметричных задач электродинамики. Радиотехника и электроника, 1986 г., N6, с.1057- 1070.

23. Вольман В. И., Малигин М. Ф. Строгий электродинамический анализ торцевого ступенчатого сочленения коаксиальных волноводов//Радиотехника, 1988 г., N 4 с. 65−68

24. р. миттра, С. Ли Аналитические методы теории волноводов: Пер. с англ./ Под ред. Г. В. Воскресенского. М.:Мир, 1974 г.

25. А. Л. Фельдштейн, Л. Р. Явич Справочник по элементам волновод-ной техники.- М. Советское радио, 1967 г.- 652 с.

26. А. Л. Берхоер, В. П. Коноплев Анализ поогрешности образцовых мер полного сопротивления с расчетной ступенчатой неоднородно-стьюю «Измерительная техника», 1978 г., 16.

27. К. К. Костюченко, Л. М. Новикова, Б. А. Хвороетов. Коаксиальные меры КСВ и полного сопротивления с расчетными параметрами. «Измерительная техника», 1981 г., N5, 49−51.

28. Г. М. Герштеин, С. А. Салий Скачкообразные нерегулярности в коаксиальных линиях передачи. Мзв.Сев.-Кавк.Научн.центра высшей школы естественных наук, 1984 г., N2, с.53−56.

29. А. Л. Фельдштейн, Л. Р. Явич Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ.- М.: Связь, 1971 г.- 388 с.

30. КацБ.М., МещановВ.П., Фельдштейн А. Л. Оптимальный синтез устройств СВЧ с Т-волнами /Под ред. В. П. Мещанова. -М.: Радио и связь, 1984 г., — 228 с.

31. I. Sreenlvaslah, D.C.Chang A variational expression lor the scattering matrix oi a doublestep discontinuity In a coaxial line and It’s application to, а ТЕМ cell. IEEE on MIT, v. MII-29, 1985, N1.

32. В. М. Кац, A.I. Хвалин Математическое моделирование ступенчатых неоднородностей в коаксиальных линиях передачи. Тезисы докладов. Серия I. Электроника СВЧ: 1989 г., вып.1 (292), с. 10.

33. Кад Б. М., Мещанов В. П., А. Л. Хвалин Новые типы связанных коаксиальных линий для прецизионных направленных ответвите-лей СВЧ. Журнал «Электросвязь», 1989 г., 11.

34. Кац Б. М., Мещанов В. П., А. Л. Хвалин Комплект сверхширокополосных направленных ответвителей. Информационный лист ВНММЖ, 1989 г.

35. Исследование новых электродинамических структур и построение математических моделей высокого уровня с целью разработки коаксиальных направленных ответвителей и согласованных нагрузок с рабочим диапазоном частот 2.0- 40. С) ГГц. На правах рукописи. Отчет о НИР (промежуточный), 1987 г., 36 с.

36. Кац Б. М., А. Л. Хвалин Расчет параметров соединения коаксиальных волноводов с разными поперечными сечениями. Тез.докладов. Сер.1. Электроника СВЧ.Вып.4(308).Иссл-е, разработка, технология и прим-е СВЧ-приборов, сент.1989г.

37. Исследование новых электродинамических структур и построение математических моделей высокого уровня с целью разработки коаксиальных направленных ответвителей и согласованных нагрузок с рабочим диапазоном частот 2.0- 40.0 ГГц. На правах рукописи. Отчет о НИР (заключительный), 1989 г. 44 с.

38. Кац Б. М., Хвалин А. Л. Численная реализация алгоритма моделирования ступенчатых нерегулярностей в коаксиальных волноводах. Тез.докладов. Сер.1 — Электроника СВЧ.Вып.4(308).Мссл-е, разработка, технология и прим-е СВЧ-приборов, сент.1989г.

39. КацВ.М., Хвалин А. Л. Математическая модель составных опорных изоляторов в коаксиальных линиях передачи «Математическое моделирование физич. процессов в антеннофидерных трактах», Всесоюзный семинар Саратов 3- 5 окт.1990 г. Тезисы докладов.

40. Кац Б. М., Ларионов A.M., Мещанов В. П., Попова Н. Ф., Хвалин А. Л., Тупикин В. Д. Сверхширокополосные направленные ответвители для коаксиальных трактов сечением 3.5/1.52 мм Электронная техника. Сер. СВЧтехника, вып.2 (446), 1992 г., 3 с.

41. Разработка сверхширокополосных фиксированных аттенюаторов и детекторного, преобразователя в диапазоне частот 0.5- 50 ГГц для контрольноизмерительного оборудования. Отчет о НИР, 1994 г., 47 с.

42. Разработка серийноспособных конструкций и технологий изготовления прецизионных узлов диапазона КВЧ с коаксиальными соединителям! сечением 2.4/1.042 мм. На правах рукописи. На-учно-Техн. Отчет по OKI', 1992 г., 37 с.

43. А. С. Ильинский, Г. Я. Слепян Колебания и волны в электродинамических системах с потерями.- М.:МГУ, 1983 г. -232с.

44. А. И. Клеев, А. Б. Маненков Коаксиальный резонатор с тонким внутренним проводником. Радиотехника и электроника, 1984 г., N12, lo с. 2293.

45. Ю. А. Иларионов, С. Б. Раевскиий, В. Я. Сморгновский Расчет гофрированных и частично заполненных волноводов. М.:Сов.радио, 1980 г., -200с.

46. М. А. Алексидзе Решение граничных задач методом разложения по неортогональным функциям. М.:Наука, 1984 г., 240 с.

47. Численноаналитические методы решения задач теплопроводности и электродинамики. Ред.Ю. А. Митропольский, М.:Наука, 1979 г., 181 с.

48. Численные методы в задачах математической физики. Ред. А. П. Колесников, М.:Наука, 1985 г., 157 с. 49. N. Marcuvitz, Waveguide handbook, 1st Ed. N.-Y, MeGraw Hill, 1950, sec.5, ch.4, p.178.

50. И. Г. Прохода.В.П.Чумаченко.Л. Н. Исаев Расчет входной проводимости ступенчатой неоднородности и параметров неотражающего перехода в коаксиальной линии. Изв. Вузов СССР-Радиоэлектроника, т. XVII, N1, 1974 г., 108−111.

51. И. Г. Прохода, В. П. Чумачешо, Л. Н. Исаев Расчет параметров неотражающего соединения КЛ. «Современные методы и аппаратура для измерения параметров радиоцепей» Докл. Всесоюз.симпоз.Новосибирск, 1974 г.

52. H.H.Meinke Coaxial line elements which produce no disturbing fields at high frequencies. Hochfrequenztech.il.Ele-ctroakust., 61, May 1943, pp.145- 161.

53. A. Krauss Measured curves of reflectin coefficients of compensated Inhomogeneies in coaxial lines and the optimum dimensions deduced from them. Rohde II. Schwarz Mitt, 8, и

Dec.1956, pp.1- 12.

54. Швингер Ю. Неоднородности в волноводах//Зарубежная радиоэлектроника, 1970 г. — N 3,4 — С. 106.

55. К. Гупта, Р. Гардж, Р. Чадха Машинное проектирование СВЧ-устройств: Пер. с англ.- М.: Радио и связь, 1987 г.- 432 с.

56. Х. Мейнке, Ф. В. Гундлах Радиотехнический справочник, т.1, ГЭИ, М.-Л., 1961 г.

57. Л. Н. Крацкин, В. С. Пучков Расчет и конструирование ступенчатых переходов на микрокоаксиальные линии передачи. Труды МЭИ, Вып.290, с.106- 109.

58. В. Г. Феоктистов Расчет протяженных волноводных систем. Труды МИРЭА, 1972 г. Вып.55, с.42- 49.

59. J.D.Banos Anaslysis of coaxial discontinuities by inode-maching technique. Application to the desighn of bead supported coaxial lines. «Proc. IELECON'85 Electrotechn.Conf. -Madrid», Oct.8- 10, 1985, v.3, p.77- 80.

60. S. Martins, H. Osvald Reflexionsarme stutzscheiben fur* ko-axialleltungen im mikrowellenberlich. Nachirichtentchnik-elektronlk, Berlin, 1983, v.33, N7, s.285−289.

61. D. Pakullat Berechnung und kompensatlon des reflexions-factors von garnituren fur koaxlale leitungen. Frequenz, 1969, 23, N7 5 s. ?Oil •

62. Э. Л. Куликов и др. О расчете параметров опорных диэлектрических шайб в КЛ. Радиотехника и электроника, 1973 г., N6, -с.1151- 1159.

63. Э. Л. Куликов и др. К вопросу расчета и конструирования коаксиальных переходов. Радиотехника и электроника, 1974 г., N12, с.2618- 2623.

64. J.H.Bryant Coaxial transmission lines, connectors and components: a US historical perspective, IEEE on MIT, v.32, 1984, N9, pp.970−983.

65. .Линии передачи сантиметровых волн/ Под ред.Г. А. Ремеза, М.: Сов. радио, 1951 г.

66. Ильин B.C. Исследование неоднородностей методом эквивалентного резонатора. Вопросы радиоэлектроники. Сер. Радиоизмерительная техника, Вып.7, 1974 г.

67. Х. Л. Гарб, Г. В. Почикаев Двусторонние оценки параметров эквивалентной схемы диэлектрической шайбы в коаксиальном волноводе. Вопросы радиоэлектроники. Сер. Радиоизмерительная техника, Вып.4, с.1973г.

68. D. Varon Coaxial line discontinuities. IEEE Trans. on MIT, v. ITT-15, N12, 1967 г., p.681.

69.B.M.Седых и др. К расчету неотражающих опорных шайб в ко-аксиальнополосковых переходах. Радиотехника, респ.межвед.на-учнотехн.сб., Вып.4, 1971 г. s с.61−65.

70. M.A.Stuchly, S.S.Stuclily Измерение диэлектрическихсвойств биологических субстанций на ВЧ и СВЧ методами отражений в КЛ. IEEE Trans. on II. v.29, N3, 1980, pp.176- 183.

71. А. И. Клеев, А. Б. Маненков Коаксиальный резонатор с тонким внутренним проводником. Радиотехника и электроника, 1984 г., N

19 п 99QQ

I 3 L' a ???0 •

72. Л. Д. Гольдштейн, Н. В. Зернов Электромагнитные поля и волны.- М.:Сов.радио, 1977 г.- 664 с.

73. Л. Левин Современная теория волноводов.- М., 1954. 216 с.

74. В. В. Никольский Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1978 г., 544 с.

75. Библиотека математических таблиц. Вып.22. Таблицы функций Бесселя J (z), J (z) в комплексной области. Ред. К. А. Карпов ВЦ АН СССР, М., 1963 г., 580 с.

76. Библиотека математических таблиц. Вып.23. Таблицы функций Бесселя Yo (z), Yi (z). Ред. К. А. Карпов, ВЦ АН СССР, М., 1963,-620с.

77. В. М. Сазонов, А. Н. Фадеев Электродинамическая аттестация коаксиальных переходов в широкой полосе частот. «Сб.научн.трудов МЭМ», N152, 1987 г., с.77- 81.

78. ГОСТ 8.173−75 «ГСМ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений полного сопротивления оконечных элементов в коаксиальном волноводе поперечного сечения 7/3.04 мм в диапазоне частот 0.02- 12 ГГц.»

79. N. Beli'iadJTanar, A. EourrierLamer Broadband analysis oi a coaxial discontinuity used for dielectric measurements. IEEE on ITT, y. ITT-34, No.3, March 1986, pp.346- 350.

80. R.Janssen. On the performance of the least squares. method for waveguide Junctions and discontinuities. IEEE Trans. ITT, v. Ill- 23, May 1975, pp.434- 436.

81. В. М. Середов Программа расчета параметров коаксиальных неоднородностей. Инф. листок Т86- 0191 ВНММММ.

82.Численный анализ на ФОРТРАНе. Ред.В. В. Воеводин, МГУ, 197 374гг., вып.1−8.

83. В. М. Вольман, Ю. А. Пашу Анализ резонаторов, образованных отрезками неоднородных линий передач с осевой симметрией.

Радиотехника и электроника, т. XX, 1975 г., N 12.

84. Г. Корн, Т. Корн Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984 г., 801 с.

85. Разработка сверхширокополосных функциональных устройств на основе многомодовых линий передачи в диапазоне 3- 50 ГГц. Отчет о НИР. 1995 г., 42 с.

86. T.Y. Otoshl Simulation diagnostics of multiple discontinuities in a microwave coaxial transmission line, IEEE on III, v. 43, N6, Junrie 1995, pp. 1310- 1314.

87. J.H.Lee, H.J.Eom, K.H.Jun Reflection of a coaxial line radiating into a parallel plate, IEEE Microwave and guided wave letters, March 1996, v.6, N3. pp.135- 138.

88. Кац B.M., Мещанов В. П., Хвалин А. Л. Синтез сверхширокополосных согласующих переходов в круглых коаксиальных линиях. Труды второго рабочего семинара Saratov-Penza Chapter: Cad and numerical methods in applied electrodynamics and electronics.C.13- 20, 1998 r. / •

Заключение

Автором найдено и проанализировано большое количество литературы по проблемам АСПН в КЛ за период с 1932 по 1998 гг, и на настоящий момент представленная библиография является по-видимому наиболее полной.

В диссертации представлены методы анализа АСПН различных типов, особенности их расчета и примеры использования в конкретных пассивных устройствах СВЧдиапазона. Точность, универсальность, простота численной реализации служили критериями при оценке эффективности использованных в первоисточниках методов. Что же касается рекомендаций по использованию того или иного метода в качестве основного для задач АСПН в КЛ, то их вероятно не может быть, как не существует ничего абсолютного. И здесь разработчикам приходится идти на разумный компромисс между возможностями разных методов и условиями их конкретной задачи. Но ввиду широкого развития систем машинного проектирования устройств СВЧ можно предположить, что в ближайшее время приоритетные направления развития должны занять методы универсальные, имеющие малое время счета на ЭВМ.

Предложен алгоритм моделирования ступенчатых аксиально-симметричных неоднородностей в круглых коаксиальных линиях передачи (КЛ), основанный на численном решении интегрального уравнения, полученного с помощью метода сшивания полей. Проведено тестирование алгоритма и сравнение результатов расчета параметров неоднородностей с результатам" других исследований. Высокая эффективность алгоритма, выявленная при тестировании, позволила реализовать на его основе программу прямого численного синтеза устройств на основе круглых КДП. Получены графические и табличные результаты синтезасверхширокополосных переходов между 50-омными КЛ с воздушным заполнением и проведены экспериментальные исследования в диапазоне частот 050 ГГц перехода между линией сечением

2.4/1.042 мм и линией сечением Т.0/3.04 мм. Достигнутые практические результаты не имеют отечественных аналогов и находятся на уровне лучших зарубежных образцов.

Разработанная математическая модель пригодна для анализа широкого класса нерегулярностей с воздушным и диэлектрическим заполнением. Метод сочетает в себе простоту программной реализации и высокую точность анализа. Приведены результаты тестирования программного обеспечения. Найденные решения задачи синтеза обеспечивают сокращение продольных размеров переходов и улучшение их электрических параметров. Созданное программное обеспечение может использоваться для разработки различных устройств на основе К1.

Основываясь на материале, полученном в процессе работы и изложенном в главах 1−5, автор выносит на защиту следующие результаты.

1.новый метод анализа АСПН в М, основанный на использованиикусочногиперболического базиса для представления апертурных функций;