Том 68, № 9 (2023)

Предложена и исследована замедляющая среда на основе параллельных гофрированных металлических поверхностей. Исследование замедляющих свойств среды проведено с использованием численного метода в программной среде Ansys HFSS. Показано, что среда обладает сильной пространственной и слабой частотной дисперсией. Последнее обстоятельство позволяет использовать ее в качестве материала для широкополосных линз УКВ-СВЧ диапазонов электромагнитных волн. В качестве примера такого использования проведен синтез и анализ антенны на основе линзы Микаэляна.

Разработаны и экспериментально исследованы сверхпроводниковые интегральные схемы на основе линий передач NbTiN/Al на частотах до 1.1 ТГц. Проведено численное моделирование двух топологий микросхемы с рабочим диапазоном частот 0.9…1.2 ТГц, содержащих щелевую антенну, выполненную в тонкой пленке NbTiN и согласованную по выходу с микрополосковой линией передачи, и туннельный переход вида “сверхпроводник–изолятор–сверхпроводник” (СИС) площадью порядка 1 мкм², выступающий в качестве терагерцового детектора. Изготовлены и протестированы экспериментальные образцы микросхемы, в экспериментальной установке в качестве источника использована лампа обратной волны (ЛОВ) с выходной частотой до 1.1 ТГц. Получена мощная накачка СИС-детектора, тем самым продемонстрирована применимость изготовленных линий передач NbTiN/Al для работы в составе сверхпроводниковых схем на частотах выше 750 ГГц, где не работают традиционно используемые линии передачи Nb/Nb из-за высокого затухания.

Дано описание алгоритма оптимального посимвольного приема сигнальных конструкций на основе блоковых помехоустойчивых кодов в недвоичных полях Галуа. Показано, что основу данного алгоритма составляет алгоритм быстрого спектрального преобразования в базисе Уолша–Адамара с размерностью поля Галуа. Показано, что результирующая сложность анализируемого алгоритма посимвольного приема определяется размерностью дуального кода, что обусловливает перспективность его применения для блоковых помехоустойчивых кодов с высокой кодовой скоростью (с низкой избыточностью). Приведены результаты моделирования алгоритма посимвольного приема с целью исследования помехоустойчивости для ряда частотно-эффективных цифровых сигналов с квадратурно-амплитудной и амплитудно-фазовой манипуляциями (с коэффициентом частотной эффективности 3, 4 и 6 бит/с/Гц) в сочетании с корректирующим кодом с проверкой на четность. Показано, что применение алгоритма посимвольного приема обеспечивает энергетический выигрыш до 1.5…3.0 дБ по отношению к передаче и приему рассматриваемого ряда сигналов без кодирования.

Без использования магнитостатического приближения решена задача о распространении электромагнитных волн в произвольном направлении в касательно намагниченном односторонне металлизированном бигиротропном слое. Показано, что в данной задаче уравнения Максвелла сводятся к дифференциальному уравнению, которому соответствует биквадратное характеристическое уравнение с четырьмя корнями k_x21, –k_x21, k_x22 и –k_x22, описывающими распределение волны в сечении слоя. Получено дисперсионное уравнение, описывающее волны с действительными значениями k_x21 и k_x22. На основе этого уравнения рассчитаны характеристики спиновых волн в односторонне металлизированной ферритовой пластине (являющейся частным случаем бигиротропного слоя) для частот, лежащих выше частоты ферромагнитного резонанса. Найдено, что для этих волн величина k_x21 может принимать как действительные, так и мнимые значения, а величина k_x22 – только действительные. Обнаружено, что на некоторой частоте спиновая волна имеет изочастотную кривую, практически не отличающуюся от прямой линии.

Проведено моделирование сверхпроводниковых интегральных структур в частотном диапазоне 300…750 ГГц двумя методами: 1) с помощью ABCD-матриц, сопоставляемых каждому элементу схемы, 2) с использованием программы Ansys HFSS. Значения поверхностного импеданса сверхпроводящих пленок рассчитаны численно с помощью выражений из теории Маттиса–Бардина. Найдено, что для образцов с шириной микрополосковых линий менее четверти длины волны обе модели находятся в качественном соответствии друг с другом и с экспериментальными данными. Показано, что при увеличении ширины линий и геометрических размеров других элементов структуры возникают поперечные моды, а также искривление волнового фронта распространяющихся по линиям волн, что обусловливает различия между полуаналитическим и численным расчетом, который совпадает с экспериментом для всех образцов.

Рассмотрены особенности технологии экспериментов по нетепловому воздействию мощных наносекундных импульсов на примере установки, используемой для модификации биологических сред и других объектов, обладающих разнородными электрофизическими характеристиками. Создана экспериментальная установка для исследования нетеплового воздействия мощных импульсов на образцы различных материалов, которая формирует импульсы с частотой повторения до 500 Гц, амплитудой до 60 кВ и длительностью 5 нс. Проведено моделирование переходных процессов в эквивалентной электрической схеме нагрузки, а в качестве нагрузки был использован биологический материал, помещенный в микропланшет.

Предложена методика получения пленок гексаферрита бария на сапфире с ориентацией (0001) методом высокочастотного магнетронного распыления стехиометрической мишени BaFe₁₂O₁₉ с последующим отжигом. Проведенные рентгеноструктурный анализ и рамановская спектрометрия показали возможность кристаллизации ориентированных пленок без использования коррекции состава мишени.

Рассмотрен метод приема сверхширокополосного шумоподобного микроволнового излучения – радиосвета, на основе корреляционного приема сигналов, поступающих от разнесенных в пространстве приемных антенн, с целью дальнейшего эффективного формирования изображений освещенной радиосветом среды. Разработана математическая модель для исследования формируемого отклика системы приема и оценки влияния времени накопления сигнала на ее динамический диапазон. Получены одномерные отклики корреляционной приемной системы на точечные источники излучения, в качестве которых были использованы источники радиосвета. Разработан экспериментальный макет корреляционного приемника радиосвета и проведены физические эксперименты с ним, подтверждающие результаты, полученные при моделировании, а также в целом работоспособность предложенного подхода.