• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Разработки лаборатории вычислительной электродинамики: от математических моделей до антенно-фидерных устройств

Рубрика: 
МИКРОВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Кириленко, АА, Кулик, ДЮ, Мосьпан, ЛП, Стешенко, СА
Organization: 

Институт радиофизики и электроники А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: aakirilenko@ukr.net
https://doi.org/10.15407/rej2019.02.003
Язык: русский
Аннотация: 

Предмет и цель работы. В работе представлены основные достижения лаборатории вычислительной электродинамики, полученные в течение последних лет, исследованы различного рода микроволновые устройства, дано описание наиболее интересных конструкций.

Методы и методология работы. Для исследования устройств применялись быстрые численно-аналитических методы, позволившие выявить тонкие физические эффекты и добиться оптимальных характеристик этих устройств.

Результаты работы. Создана система моделирования, основанная на численно-аналитических методах, охватывающая широкий класс задач с дискретным спектром (волноводы и периодические структуры). Эта система обеспечивает также возможность моделирования антенных устройств, которые возбуждаются сложными фидерными системами. С ее помощью был разработан широкий спектр пассивных микроволновых устройств, в числе которых частотно- и поляризационно-селективные узлы, преобразователи мод и поляризаций, применяемые от микроволнового до терагерцевого диапазона. Особое внимание уделено разработкам, изучаемым в новых разделах радиофизики, использующих экстраординарное прохождение и оптическую активность.

Заключение. В статье описаны наиболее интересные устройства, исследуемые лабораторией вычислительной электродинамики в последние годы, многие из которых разработаны впервые.
Ключевые слова: пассивные СВЧ-устройства, преобразователи поляризации, проблемно-ориентированное программирование, фильтры, численно-аналитические модели

Статья поступила в редакцию 05.10.2018
УДК: 621.372.8
Radiofiz. elektron. 2019, 24(2): 3-14
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Kirilenko A.A., Rud L.A., Steshenko S.A., Tkachenko V.I. Stepped approximation technique in the problem on polarizer based on circular waveguide with rectangular ridges. 5th Int. Conf. Antenna Theory and Techniques. Kyiv, Ukraine, 2005, 24‑27 May. P. 467‑470.
  2. Kirilenko A.A., Kulik D.Yu., Prikolotin S.A., Rud L.A., Steshenko S.A. Stepped approximation technique for designing coaxial waveguide polarizers. IX Int. Conf. Antenna Theory and Techniques. Odessa, Ukraine, 16–20 Sept. 2013. P. 470‑472.
  3. Kirilenko A., Kulik D., Rud L., Tkachenko V., Pramanick P. Electromagnetic modeling of multi-layer microwave circuits by the longitudinal decomposition approach. IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. Phoenix, AZ, USA, 20–24 May 2001. Vol. 2. P. 1257‑1260. DOI: https://doi.org/10.1109/MWSYM. 2001.967121.
  4. Kirilenko A.A., Rud L.A., Tkachenko V.I., Kulik D.Yu. Evanescent-mode ridged waveguide bandpass filters with improved performance. IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 2002. Vol. 50, N 5. P. 1324–1327. DOI: https://doi.org/10.1109/22.999146.
  5. Salehi H., Mansour R.R., Dokas V. Lumped-element conductor-loaded cavity resonators. IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. Seattle, WA, USA, 2–7 June 2002. P. 1601‑1604. DOI: https://doi.org/10.1109/ MWSYM.2002.1012163.
  6. Kirilenko A.A., Kulik D.Yu., Tkachenko V.I. The automatic mode-matching solver application by the example of complicated shape cavities design. Conf. Proc. CD-ROM, Toulouse, France, 2003, P. 1‑3.
  7. Kulik D. Yu., Prikolotin S. A., Mospan L. P., Senke-vich S. L. Compact bandpass waveguide filters based on modified split-ring resonators. Proc. 9th Int. Conf. Antenna Theory and Techniques (ICATT’13). Odessa, Ukraine, 16‑20 Sept. 2013. P. 478‑480.
  8. Кириленко А. А., Рудь Л. А., Сенкевич С. Л. Синтез и анализ малогабаритных фильтров нижних частот на гофрированных прямоугольных волноводах с произвольным распределением высот секций. Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44, № 12. С. 1521–1527.
  9. Kirilenko A. A., Mospan L. P., Tkachenko V. I. Multislot Irises as a Tool for Frequency Response Control. J. Commun. Technol. Electron. 2005. Vol. 50, N 2. P. 138‑146.
  10. Yatsuk L. P., Nosenko O. N., Mospan L. P. Analysis and synthesis of slotted strips notch and bandstop filters with the aperture method. The Fifth Int. Kharkov Symp. Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter, and Submillimeter Waves (MSMWʼ2004): proc. Kharkov, Ukraine, 21–26 June 2004. Kharkov, 2004. Vol. 2. P. 719‑721. DOI: https://doi.org/10.1109/ MSMW.2004.1346108.
  11. Don N., Kirilenko A., Mospan L. A multi-aperture iris in a circular waveguide as a tool for the frequency response control. Proc. 36th European Microwave Conf. (EuMC). Manchester, UK, 10–15 Sept. 2006. P. 995–998. DOI: https://doi.org/10.1109/EUMC.2006. 281238.
  12. Don N., Kirilenko A., Mospan L. Layout of a multislot iris as a tool for the frequency response control. Microwave Opt. Technol. Lett. 2006. Vol. 48, Iss. 8. P. 1472–1476. DOI: https://doi.org/10.1002/mop.21734.
  13. Prikolotin S.A., Kirilenko A.A. Spectral characteristics of step-bended bar in a rectangular waveguide. 2010 Int. Kharkov Symp. Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMWʼ2010): proc. Kharkov, Ukraine, 21–26 June 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/MSMW.2010.5546188.
  14. Prikolotin S.A., Kirilenko A.A. A novel notch waveguide filter. Microwave Opt. Technol. Lett. 2010. Vol. 52, N 2. P. 416–420. DOI: https://doi.org/10.1002/ mop.24892.
  15. Kirilenko A.A., Prikolotin S.A. Resonance of total rejection produced by a thin vertical stepped conductor in rectangular waveguide. VII Int. Conf. Antenna Theory and Techniques (ICATT’09): proc. Lviv, Ukraine, 6–9 Oct. 2009. P. 331‑333. DOI: https://doi.org/10.1109/ ICATT.2009.4435193.
  16. Prikolotin S.A., Kirilenko A.A. Spectral characteristics of step-bended bar in a rectangular waveguide. 2010 Int. Kharkov Symp. Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMWʼ2010): proc. Kharkov, Ukraine, 21–26 June 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/MSMW.2010.5546188.
  17. Prikolotin S.A., Kirilenko A.A. Total transmission through an iris with wall-to-wall stepped slot placed in a rectangular waveguide. VIII Int. Conf. Antenna Theory and Techniques (ICATT’11). Kyiv, Ukraine, 20–23 Sept. 2011. P. 335‑337. DOI: https://doi.org/10.1109/ICATT.2011. 6170774.
  18. Prikolotin S.A., Kirilenko A.A. Waveguide Bandstop (Bandpass) Filters on Stepped Conductors (Slots) Sections. 41st European Microwave Conference (EuMC 2011): proc. Manchester, UK, 10–13 Oct. 2011. P. 365–368. DOI: https://doi.org/10.23919/EuMC.2011. 6101927.
  19. Mospan L., Prikolotin S., Kirilenko A. Singlet Formed by Two Transversal Ridges in a Rectangular Waveguide from the Spectral Theory Point of View. 2013 European Microwave Conference (EuMC 2013): proc. Nuremberg, Germany, 6–10 Oct. 2013. P. 628–631. DOI: https://doi.org/10.23919/EuMC.2013.6686734.
  20. Mospan L., Prikolotin S., Kirilenko A. Involving the higher modes into attenuation pole generation. Spectral approach. 9th Int. Kharkiv Symp. Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMWʼ2016): proc. Kharkiv, Ukraine, 20–24 June 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/MSMW. 2016.7538074.
  21. Kirilenko A.A., Senkevich S.L., Tkachenko V.I., Tysik B.G. Microwave diplexer and multiplexer design. IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1994. Vol. 42, N 7. P. 1393–1396. DOI: https://doi.org/10.1109/ 22.299734.
  22. Кириленко А.А., Рудь Л.А., Ткаченко В.И. Итерационная схема оптимизации волноводных полосно-пропускающих фильтров миллиметровых волн. Радиотехника и электроника. 1997. Т. 42, № 4. С. 413–419.
  23. Kirilenko A.A. Tkachenko V.I., Rud L.A. Design of E-tee diplexers having closely spaced frequency channels in the upper part of a waveguide operating range. 12th Int. Conf. Microwaves and Radar (MIKON-98): conf. proc. Krakow, Poland, 20–22 May 1998. Vol. 1. P. 43–57. DOI: https://doi.org/10.1109/MIKON.1998. 737906.
  24. Kirilenko A.A. Tkachenko V.I., Rud L.A. Dividing unit as K-inverter in some types of diplexers. Ibid. P. 23–26. DOI: https://doi.org/10.1109/MIKON.1998. 737912.
  25. Kirilenko A.A. Tkachenko V.I., Rud L.A. A systematic approach for computer aided design of waveguide E-plane diplexers. Int. J. RF Microwave Comput. Aided Eng. 1999. Vol. 9, Iss. 2. P. 104–116. DOI: https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-047X(199903)9:2<104::AID-MMCE5 >3.0.CO;2-A.
  26. Nosich A.I., Kirilenko A.A., Rud L.A. & Tkachenko V.I. Overview of the Current State of Development of Antenna Modeling Methods in Ukraine and the Former Soviet Union. Proc. European Conf. Antennas and Propagation (EuCAP 2006). Nice, France, 6–10 Nov. 2006.
  27. Kirilenko A.A., Kulik D.Yu., Rud L.A., Tkachenko V.I., Herscovici N. Electromagnetic modeling and design of dual-band septum polarizers. Appl. Comput. Electromagn. Soc. J. 2006. Vol. 21, N 2. P. 155‑163.
  28. Рудь Л.А., Шпаченко K.C. Поляризаторы на отрезке квадратного волновода с диагональными выступами и корректирующей диафрагмой. Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2012. T. 55, № 10. C. 35‑43. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347012100044.
  29. Kirilenko A.A., Perov A.O. Fast full-wave solution for analysis of circular-to-rectangular-waveguide multiport junction. Proc. 11th Int. Conf. Math. Methods in Electromagnetic Theory (MMET-06). Kharkiv, Ukraine, 26–29 June 2006. P. 396–398. DOI: https://doi.org/10.1109/MMET.2006.1689802.
  30. Перов A.О., Рудь Л.А., Ткаченко В.И. Поляризационные диплексеры с общим круглым волноводом. Радиотехника и электроника. 2007. Т. 52, № 6. С. 671–678. DOI: https://doi.org/10.1134/ S1064226907060034.
  31. Kirilenko A.A., Rud L.A., Kulik D.Yu. Compact broadband 90-degree twist based on square waveguide section with two stepped corner ridges. Microwave Opt. Technol. Lett. 2009. Vol. 51, N 3. P. 851–854. DOI: https://doi.org/10.1002/mop.24161.
  32. Литвинов В.Р., Рудь Л.А., Свердленко Е.А. Компактные 90-градусные скрутки в прямоугольных волноводах. Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2010. T. 53, № 3. C. 50–57. DOI: https://doi.org/10.3103/ S073527271003006.
  33. Lihan Chen, Arsenovic A., Stanec J.R., Reck T.J., Lichtenberger A.W., Weikle R.M. and Barker N.S. A micromachined terahertz waveguide 90 twist. IEEE Microwave Wireless Compon. Lett. 2011. Vol. 21, N 5. P. 234–236. DOI: https://doi.org/10.1109/LMWC.2011.2127467.
  34. Кириленко А.А., Колмакова Н.Г., Перов А.О., Приколотин С.А., Деркач В.Н. Собственные колебания, обеспечивающие поворот плоскости поляризации на 90° с помощью планарных киральных двухщелевых диафрагм. Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2014. T. 57, № 12. C. 3‑15. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347014120012.
  35. Kolmakova N., Prikolotin S., Perov A., Derkach V., Kirilenko A. Polarization plane rotation by arbitrary angle using D4 symmetrical structures. IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 2016. Vol. 64, N 2. P. 429–435. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2015.2509966.
  36. Kulik D.Yu., Mospan L.P., Perov A.O., Kolmakova N.G. Compact-size polarization rotators on the basis of irises with rectangular slots. Telecommunications and Radio Engineering. 2016. Vol. 75, N 10. P. 857–865. DOI: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v75.i10.10.
  37. Kirilenko A.A., Steshenko S.O., Derkach V.N., Ostryzhnyi Y.M. A Tunable Compact Polarizer in a Circular Waveguide. IEEE Trans. Microwave Theory Tech. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2018.2881089 (принята в печать).
  38. Perov A.O., Rud L.A., Senkevich S.L., Tkachenko V.I. Automated design of corrugated conical horns for dual-band applications. Proc. Int. Conf. “Math. Methods in Electromagnetic Theory” (MMET-2004). Ukraine, Dnepropetrovsk, 13–17 Sept. 2004. P. 478–480.
  39. Kirilenko A.A., Senkevich S.L., Steshenko S.O. Application of the generalized scattering matrix technique for the dispersion analysis of 3D slow-wave structures. Telecommunications and Radio Engineering. 2015. Vol. 74, N 17. P. 1497–1511. DOI: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v74.i17.10.
  40. Kovshov Y.S., Ponomarenko S.S., Kishko S.S., Likhachev A., Danik A., Mospan L., Steshenko S., Khutoryan E.M., Kuleshov A.N. Effect of Mode Transformation in THz Clinotron. J. Infrared Millim. Terahertz Waves. 2018. Vol. 39, N 11. P. 1055–1064. DOI: https://doi.org/10.1007/s10762-018-0534-y.