Введение к работе
Актуальность темы. Совершенствование как радиотехнических систем специального назначения, так и информационно-измерительных систем неразрывно связано с разработкой и производством новых образцов техники СВЧ и оптического диапазонов.
В этой связи сокращение сроков и стоимости их отработки и изготовления является важной и актуальной задачей.
Для современной технологии производства техники СВЧ и, особенно, волно-водно-диэлектрических устройств типа многозвенных фильтрующих структур характерно широкое применение настроечных и доводочных работ с применением дорогостоящего, например, лазерного, оборудования.
Доля доводочных работ может достигать 70-80% от общей трудоемкости работ по проектированию и изготовлению устройства.
Следовательно, разработка методов и средств, обеспечивающих существенное снижение объема настроечных и доводочных работ, а также методов и средств повышения их производительности является весьма актуальной.
Общеизвестно, что необходимость в настроечных и доводочных работах вызывается как недостаточной точностью применяемых методов проектирования, так и недостаточной точностью описания свойств диэлектрических материалов, используемых в СВЧ-устройствах.
Аналогичная ситуация имеет место и в проектировании и производстве многослойных оптических структур (МОС), в особенности при создании на их основе высокоразрешающих резонансных оптических антенн, угловых дискриминаторов, датчиков угловых и линейных отклонений, а также принципиально новых устройств обработки оптической информации.
Поэтому, первой задачей диссертации является разработка моделей и алгоритмов, обеспечивающих повышение точности проектирования многозвенных СВЧ и оптических структур без увеличения его трудоемкости.
Второй задачей должна стать разработка более точных методов и средств измерения параметров СВЧ-материалов.
Следует, однако, учесть, что для современного производства СВЧ-материалов характерен значительный разброс их параметров даже в одной партии. Этот факт обуславливает необходимость применения настроечных работ даже при высокой точности как проектирования устройств, так и измерения е и tg5 контрольных образцов материалов.
Следовательно, еще одной задачей диссертационной работы является разработка методов и средств повышения точности и производительности соответствующего технологического оборудования, например, лазерных технологических модулей по подгонке волноводно-диэлектрических и диэлектрических СВЧ-структур типа волно-водно-диэлектрических фильтров (ВДФ),и фильтров на микрополосковых линиях (МПЛ) и на объемных диэлектрических резонаторах (ОДР).
Анализ области применения МОС и решаемых ими задач показывает, что их роль как средств повьшіения эффективности информационно-измерительных систем существенно занижена.
Поэтому последней задачей диссертационной работы является рассмотрение возможностей построения на основе МОС принципиально новых устройств обработ-
ки оптической информации - устройств пространственного дифференцирования и интегрирования, пространственной свертки и т.д.
Цели работы. В соответствии с вышеизложенным, целями работы является:
разработка методов и средств снижения сроков и стоимости отработки новых образцов техники СВЧ и оптического диапазона путем сокращения объема, сроков и стоимости доводочных работ;
разработка методов и средств повышения эффективности информационно-измерительных систем на основе принципиально новых оптических устройств.
Поставленная цель достигается за счет решения следующих задач:
-
Исследование особенностей наиболее распространенных в настоящее время многозвенных структур СВЧ и оптического диапазонов и разработка более точных методов их проектирования.
-
Исследование и совершенствование методов и средств измерения є и tg5 материалов в СВЧ и оптическом диапазонах.
-
Разработка более совершенных моделей и алгоритмов лазерной подгонки ВДФ и структур на связанных МПЛ.
-
Разработка методов и средств повышения эффективности лазерных информационно-измерительных систем на основе МОС.
Научная новизна рлботы заключается в том, что в ней впервые:
-
Разработаны модели и алгоритмы анализа и синтеза многозвенных СВЧ-структур с четвертьволновыми связями на основе новой частотной переменной.
-
Разработаны модели и алгоритмы анализа и синтеза многослойных оптических структур на основе нового прототипа и новой частотно-угловой переменной.
3. Разработаны модели СВЧ-измерителей е и tg5 на основе волноводно-
диэлектрических резонаторов в запредельном волноводе (ЗВ) с учетом поглощеїшя во
всех его элементах.
-
Разработаны математические модели подгонки резонансной частоты диэлектрических резонаторов в ЗВ.
-
Разработаны принципы построения оптических МОС, выполняющих функции пространственного интегрирования, дифференцирования, свертки и т.д.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
-
Разработано информационное и программное обеспечение автоматизированного проектирования многозвенных структур с четвертьволновыми связями, а также многозвенных оптических структур.
-
Разработаны методы и устройства для более точного измерения є и tg8 диэлектриков на СВЧ.
-
Разработаны принципы построения устройств пространственного дифференцирования и интегрирования, пространственной свертки и т.д.
На защиту выносятся следующие вопросы, составляющие основу научно-технической задачи:
-
Модели и алгоритмы анализа и синтеза многозвенных полосно-пропускагощих фильтров (ППФ) с четвертьволновыми связями на основе более информативной переменной.
-
Методы, модели и алгоритмы анализа и синтеза многозвенных оптических структур.
-
Методы, модели и алгоритмы измерения б и tg5 материалов на СВЧ, обеспечивающие повышение точности измерения.
-
Модели и алгоритмы лазерной подгонки СВЧ-резонаторов и элементов связи вол-новодно-диэлектрических структур.
-
Результаты экспериментального исследования разработанных методов и средств повышения эффективности технологии проектирования и производства волновод-но-диэлектрических структур техники СВЧ.
-
Принципы построения пространственно-инвариантных устройств обработки оптических сигналов и их математические модели.
Достоверность результатов диссертационной работы определяется следующими факторами:
-
В основе исследований, проведенных в работе, лежат хорошо апробированные положения электродинамики, а также методов анализа и синтеза четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ.
-
Обработка экспериментальных результатов и сопоставление их с теоретическими базируется на методах математической статистики.
Результаты сопоставления характеризуются хорошим качественным и количественным соответствием.
Апробация результатов диссертационной работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждались на II и III Всероссийских научно-технических конференциях «Методы и средства измерения физических величии» в 1997 и 1998 г., на Международной конференции.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем диссертации составляет.и#' страниц, и включает 2 рисуігков, ..3...таблиц, список литературы содержит./.Й7на-именований.
