Определение собственных частот биконического резонатора методом частичных пересекающихся областей с использованием дробно-рациональной аппроксимации

Автор(и)

  • Михаил Викторович Андреев Днепровский национальный университет им. О. Т. Гончара, Україна https://orcid.org/0000-0001-7360-8058
  • Олег Олегович Дробахин Днепровский национальный университет им. О. Т. Гончара, Україна https://orcid.org/0000-0003-2624-9122
  • Дмитрий Юрьевич Салтыков Днепровский национальный университет им. О. Т. Гончара, Україна https://orcid.org/0000-0001-5403-4773
  • Николай Борисович Горев Институт технической механики НАН и ГКА Украины, Україна https://orcid.org/0000-0001-6739-5172
  • Инна Федоровна Коджеспирова Институт технической механики НАН и ГКА Украины, Україна https://orcid.org/0000-0001-8975-712X

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347019120033

Ключові слова:

биконический резонатор, собственная частота, метод частичных пересекающихся областей, метод коллокаций, квазирешение, дробно-рациональная аппроксимация

Анотація

Рассмотрена задача определения собственных частот биконического резонатора, позволяющая упростить проектирование устройств на их основе. Использовано решение задачи на возбуждение для биконического резонатора методом частичных пересекающихся областей в комбинации с методом коллокации. На основе концепции поиска квазирешения для определения собственных частот предложено применять дробно-рациональную аппроксимацию частотного отклика резонатора, получаемого в результате решения задачи на возбуждение резонатора. Обоснована эффективность нахождения собственных частот биконического резонатора с помощью дробно-рациональной аппроксимации на основе интерполяции цепными дробями частотного отклика резонатора, вычисляемого только в точках коллокации. С помощью рассмотренного подхода получена зависимость собственных частот азимутально-симметричных колебаний биконического резонатора от угла раскрыва и проведена типизация для низших азимутально-симметричных поперечно-электрических мод биконического резонатора.

Посилання

Cullen, A. L. “Millimeter-wave open-resonator techniques,” Infrared and Millimeter Waves, Vol. 10, p. 233-281, 1983.

Afsar, M. N.; Button, K. J. “Millimeter-wave dielectric measurement of materials,” Proc. IEEE, Vol. 73, No. 1, p. 131-153, 1985. DOI: https://doi.org/10.1109/PROC.1985.13114.

Kuzmichev, I. K.; Melezhik, P. N.; Poyedinchuk, A. Ye. “An open resonator for physical studies,” Int. J. Infrared Millimeter Waves, Vol. 27, No. 6, p. 857-869, 2006. DOI: https://doi.org/10.1007/s10762-006-9122-7.

Kuzmichev, I. K.; Popkov, A. Yu. “Resonant systems for measurement of electromagnetic properties of substances at V-band frequencies,” in: Emerging Microwave Technologies in Industrial, Agricultural, Medical and Food Processing. London: IntechOpen, 2018, Ch. 3, p. 27-53. URI: https://www.intechopen.com/books/emerging-microwave-technologies-in-industrial-agricultural-medical-and-food-processing/resonant-systems-for-measurement-of-electromagnetic-properties-of-substances-at-v-band-frequencies.

Karpisz, T.; Salski, B.; Kopyt, P.; Krupka, J. “Measurement of dielectrics from 20 to 50 GHz with a Fabry-Pérot open resonator,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 67, No. 5, p. 1901-1908, 2019. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2019.2905549.

Kovtun, Yu. V.; Pinos, I. B.; Ozerov, A. N.; Skibenko, A. I.; Skibenko, E. I.; Yuferov, V. B. “Microwave device on the basis of a barrel resonator for determining the average density and the density profile in plasma formations,” Ukrainian J. Phys., Vol. 60, No. 11, p. 1101-1107, 2015. DOI: https://doi.org/10.15407/ujpe60.11.1101.

Rashidian, A.; Shafai, L.; Klymyshyn, D.; Shafai, C. “A fast and efficient free-space dielectric measurement technique at mm-wave frequencies,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 16, p. 2630-2633, 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/LAWP.2017.2737632.

Буртовой, Д. П.; Мироненко, В. Л.; Терещенко, А. И. “Применение открытого цилиндрического предельного резонатора для исследования диэлектрических свойств вещества,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 13, № 9, С. 1085-1091, 1970.

Nagenthiram, P.; Cullen, A. L. “A microwave barrel resonator for permittivity measurements on dielectric rods,” Proc. IEEE, Vol. 62, No. 11, p. 1613-1614, 1974. DOI: https://doi.org/10.1109/PROC.1974.9674.

Andreev, M. V.; Drobakhin, O. O.; Privalov, Ye. N.; Saltykov, D. Yu. “Measurement of dielectric material properties using coupled biconical resonators,” Telecommun. Radio Eng., Vol. 73, No. 11, p. 1017-1032, 2014. DOI: http://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v73.i11.70.

Алимов, А. А.; Родионов, А. А. “Расчет открытого предельного биконического резонатора,” Антенны, № 4, С. 40-45, 2015. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=23366163.

Katsenelenbaum, B. Z.; del Rio, L. Mercader; Pereyaslavets, M.; Ayza, M. Sorolla; Thumm, M. Theory of Nonuniform Waveguides: The Cross-Section Method. London: IEE, 1998. 272 p. DOI: https://doi.org/10.1049/PBEW044E.

Van’t Hof, J. P.; Stancil, D. D. “Eigenfrequencies of a truncated conical resonator via the classical and Wentzel-Kramers-Brillouin methods,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 56, No. 8, p. 1909-1916, 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2008.927408.

Kuryliak, D. B.; Nazarchuk, Z. T.; Trishchuk, O. B. “Axially-symmetric TM-waves diffraction by sphere-conical cavity,” PIER B, Vol. 73, p. 1-16, 2017. DOI: http://doi.org/10.2528/PIERB16120904.

Kuryliak, D. B.; Sharabura, O. M. “Diffraction of axially-symmetric TM-wave from bi-cone formed by finite and semi-infinite shoulders,” PIER B, Vol. 68, p. 73-88, 2016. DOI: http://doi.org/10.2528/PIERB16041302.

Савин, К. Г.; Голубева, И. П.; Прокопенко, Ю. В. “Расчет частотных и энергетических характеристик составного металло-диэлектрического резонатора методом частичных областей,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 59, № 5, С. 47-55, 2016. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347016050058.

Прохода, И. Г.; Чумаченко, В. П. “Метод частичных пересекающихся областей для исследования волноводно-резонаторных систем сложной формы,” Известия вузов. Радиофизика, Т. 16, № 10, С. 1578-1582, 1973.

Hoppe, R. H. W.; Kuznetsov, Yu. A. “Overlapping domain decomposition methods with distributed Lagrange multipliers,” J. Numerical Math., Vol. 9, No. 1, p. 285-293, 2001. DOI: https://doi.org/10.1515/JNMA.2001.285.

Дробахин, О. О.; Заболотный, П. И.; Привалов, Е. Н. “К приближенному расчету собственных частот биконических микроволновых резонаторов,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 56, № 3, С. 28-35, 2013. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347013030035.

Андреев, М. В.; Дробахин, О. О.; Салтыков, Д. Ю.; Горев, Н. Б.; Коджеспирова, И. Ф. “Простой метод определения собственных частот биконического резонатора,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 60, № 12, С. 717-725, 2017. DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347017120056.

Андреев, М. В.; Дробахин, О. О.; Салтыков, Д. Ю. “Определение резонансной частоты и добротности полудискового диэлектрического резонатора при помощи дробно-рациональной аппроксимации,” Радиофизика и радиоастрономия, Т. 18, № 4, С. 362-372, 2013. URI: http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1157.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-12-23

Як цитувати

Андреев, М. В., Дробахин, О. О., Салтыков, Д. Ю., Горев, Н. Б., & Коджеспирова, И. Ф. (2019). Определение собственных частот биконического резонатора методом частичных пересекающихся областей с использованием дробно-рациональной аппроксимации. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 62(12), 737–749. https://doi.org/10.20535/S0021347019120033

Номер

Том 62 № 12 (2019)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.