Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Розробка компактних черенковських приладів зі стрічковими електронними пучками субТГц і ТГц діапазонів частот (огляд)

Сергій Олександрович Власенко — 2024-03-25

В роботі представлено та проведено обговорення результатів теоретичних та експериментальних досліджень процесів електронно-хвильової взаємодії в компактних вакуумних електронних приладах типу клинотрона. Запропоновано декілька модифікацій простору взаємодії приладів та виводу енергії випромінювання для поліпшення характеристик клинотронів субТГц і ТГц діапазонів частот. Зокрема, проведено оптимізацію традиційної конструкції клинотрона для покращення електронно-хвильової взаємодії та забезпечення одномодового вихідного випромінювання в надрозмірній електродинамічній системі приладів. Крім того, розглянуто новий підхід до проєктування черенковських генераторів і підсилювачів ТГц діапазону, який ґрунтується на збудженні гібридних об’ємно-поверхневих мод у електродинамічних системах приладів, що містять багатоперіодичні гребінки. Теоретичні дослідження проводилися з використанням як «холодного» так і «гарячого» моделювання за допомогою розробленого власного та комерційного програмного забезпечення. Представлено типові характеристики експериментальних приладів, що працюють у діапазоні частот від 90 до 410 ГГц. Проведено їх порівняння з результатами теоретичних розрахунків. Також окреслено плани подальших досліджень і розробок ТГц приладів.

Генерація електромагнітних хвиль на основі ефектів взаємодії рухливих заряджених частинок з полями збуджувальних ними власних мод хвилевідних та резонаторних структур (огляд)

Юрій Володимирович Прокопенко — 2024-03-25

В статті наведено огляд наукових робіт авторів, які є подальшим розвитком наукових напрямів НВЧ- та ВВЧ-електроніки, які одним із перших розвивав професор В. П. Тараненко. Продемонстровано можливість поширення слабозгасаючих електромагнітних хвиль у надрозмірних електродинамічних твердотільних структурах, в тому числі, що містять плазмоподібне середовище. Приділено увагу механізмам збудження власних хвиль та коливань таких структур, які базуються на ефекті Вавілова–Черенкова, аномальному ефекті Доплера, чи перехідному випромінювані. Продемонстровано генерацію електромагнітного випромінювання у разі взаємодії потоків заряджених частинок з полями власних хвиль чи коливань таких структур. Показано можливість освоєння міліметрового та субміліметрового діапазонів довжин хвиль із застосуванням багатомодових електродинамічних структур з прийнятними розмірами для виробництва. Представлено електродинамічні системи на надкритичному струмі релятивістського електронного пучка — віртод та віртод-ЛЗХ, в яких реалізовано керування амплітудно-частотними характеристиками НВЧ-випромінювання.

Дослідження шляхів створення імпульсних генераторів терагерцового діапазону на кремнієвих IMPATT-діодах

Андрій Володимирович Бичок — 2024-03-25

Стаття присвячена розгляду питань, що стосуються пошуку шляхів створення імпульсних джерел потужності терагерцового діапазону. Представлені результати математичного моделювання енергетичних та імпедансних характеристик кремнієвих IMPATT-діодів (impact ionization avalanche transit-time diode) у діапазоні частот 200–300 ГГц та елементів узгодження імпедансу напівпровідникової структури з імпедансом хвилеводної лінії передачі. На основі результатів розрахунків проведено оптимізацію діодних структур з метою отримання максимальних значень НВЧ-потужності в імпульсному режимі. Наведено параметри експериментальних зразків кремнієвих двопролітних IMPATT-діодів, виготовлених з урахуванням даних математичного моделювання. Отримано імпульсну НВЧ потужність 0,416 Вт на частоті 233 ГГц при тривалості НВЧ імпульсу 35 нс.

До 100-річчя проф. В. П. Тараненко

Федір Федорович Дубровка — 2024-03-25

Цей тематичний випуск журналу присвячено 100-річчю з дня народження відомого вченого в області електроніки надвисоких частот, декана радіотехнічного факультету Київського політехнічного інституту 1974–1988 рр., завідувача кафедри радіотехнічних пристроїв та систем 1959–1998 рр., доктора технічних наук, професора Тараненка Вадима Павловича.

Під керівництвом та за активною участю д.т.н., професора В. П. Тараненка на радіотехнічному факультеті КПІ проводились інтенсивні дослідження з електроніки надвисоких частот, започатковані його вчителем — видатним вченим член-кореспондентом Академії наук УРСР Семеном Ісаковичем Тетельбаумом. Зокрема, в 1959 році розпочались роботи по розробці та створенню потужних ламп біжучої хвилі в сантиметровому діапазоні. Були виконані фундаментальні роботи з теорії ЛБХ типу «О», а в 1962 році була створена перша в СРСР потужна ЛБХ безперервної дії, на основі якої розроблялися радіолокаційні системи та системи радіопротидії. За розробку та впровадження у серійне виробництво потужної ЛБХ (виготовляється дотепер) керівникові робіт В. П. Тараненку та групі виконавців кафедри була присуджена Державна премія України.

У 80-х роках розроблена методика комп’ютерних розрахунків твердотільних генераторів та підсилювачів міліметрового діапазону хвиль. Розроблені та створені генератори та підсилювачі міліметрового діапазону знайшли широке застосування в радіолокації, телебаченні та системах радіокомунікацій.

Під керівництвом Вадима Павловича підготовлено та успішно захищено 4 докторські та понад 30 кандидатських дисертацій. Під його головуванням працювали спеціалізовані вчені ради за найбільш перспективними радіотехнічними спеціальностями.

Професор В. П. Тараненко — автор 140 наукових праць, серед яких дві монографії, навчальний посібник, 16 авторських свідоцтв. Його плідна наукова та організаторська діяльність як талановитого вченого та педагога відмічена кількома орденами і медалями, Державною премією України в галузі науки і техніки та премією Ради Міністрів СРСР, званням заслужений діяч науки і техніки України.

Багато років проф. В. П. Тараненко активно та плідно працював членом редколегії журналу «Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка», головою експертної комісії з радіотехніки та електроніки Мінвузу України, членом науково-методичної комісії з радіотехніки при Державному комітеті СРСР по освіті, членом наукових рад АН СРСР по проблемі «Твердотільна електроніка» та АН України по проблемі «Фізика та техніка міліметрових хвиль». Велика наукова, навчально-методична та організаторська робота В. П. Тараненка відзначена Почесною грамотою Президії Верховної Ради України та Державною стипендією України видатним діячам науки і освіти.

Доктору технічних наук, заслуженому діячу науки і техніки України, лауреату Державної премії України, професору Вадиму Павловичу Тараненку 16 березня 2024 року виповнилося б 100 років. Численні учні, послідовники, та студенти радіотехнічного факультету 60-80-х з вдячністю згадують свого Вчителя, гідно продовжують справи, започатковані ним.

До тематичного випуску, присвяченого 100-річчю проф. В. П. Тараненка, увійшли відібрані статті за тематикою «Електроніка НВЧ». В статтях висвітлено досягнення науковців і розробників України, зокрема представлено:

– результати теоретичних та експериментальних досліджень процесів електронно-хвильової взаємодії в компактних вакуумних електронних приладах типу клинотрона;

– продемонстровано генерацію електромагнітного випромінювання у разі взаємодії потоків заряджених частинок з полями власних хвиль чи коливань у надрозмірних електродинамічних твердотільних структурах;

– представлено електродинамічні системи на надкритичному струмі релятивістського електронного пучка — віртод та віртод-ЛЗХ;

– розглянуті шляхи побудови імпульсних джерел потужності терагерцового діапазону;

– а також наведено результати 2D моделювання плазмового розряду для індукційного плазмотрона низького тиску.

Дослідження розряду навколопорогової потужності в мікрохвильовому індукційному мініатюрному плазмотроні низького тиску

Анатолій Іванович Кузьмичєв — 2024-03-25

Наведено результати дослідження шляхом 2D моделювання в дрейфово-дифузійному наближенні плазмового розряду в циліндричній діелектричній кюветі діаметром 14 мм для індукційного плазмотрона низького тиску з накачуванням на частоті 2,45 ГГц з навколопороговою потужністю 10–25 мВт. Розраховані просторові розподіли параметрів розрядної плазми та поглинання електромагнітної потужності. Магнітне поле проникає в плазму до осі кювети та має соленоїдний характер з відсутнім сильно вираженим скін-ефектом. Отримані результати можуть застосовуватися для розробки плазмових генераторів для мініатюрних радіоелектронних і газоаналітичних приладів.