УДК 537.874; 537.624

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АМПЛИТУД ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ ВОЛН В ОГРАНИЧЕННОЙ МНОГОСЛОЙНОЙ СТРУКТУРЕ С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТЬЮ

ЧАСТЬ 4. ВОЛНА В ДИССИПАТИВНОЙ СРЕДЕ

 

И. В. Антонец ¹, В. Г. Шавров ², В. И. Щеглов ²

¹ Сыктывкарский государственный университет, Сыктывкар

² Институт радиотехники и электроники РАН, Москва

 

Статья получена 3 марта 2015 г.

 

Аннотация. Методом пошагового алгоритма рассмотрено распространение одномерных и электромагнитных волн в многослойной структуре с периодической неоднородностью. Рассмотрено распределение амплитуд волн в слоях структуры. Обнаружен новый вид распределения – линейно-синусоидальный, обусловленный диссипацией среды. Найдено критическое значение проводимости, определяющее переход свойств структуры от диэлектрических к металлическим. Выполнено сравнение эффективности механизмов диссипации для одномерной и электромагнитной волны. Выявлена роль диссипации в формировании дискретного характера амплитудно-частотных характеристик отражения и прохождения. Обнаружен обусловленный проводимостью диссипативный резонанс, а также превышение потока энергии отраженной волны по сравнению с падающей, подобное наблюдавшемуся ранее для двухслойной структуры. В качестве возможного механизма превышения указана локализация энергии во внутренних слоях структуры в виде совокупности активной и реактивной составляющих. Показано, что в случае металлической проводимости необходимым условием синусоидального распределения является  превышение глубины проникновения волны над толщиной барьера. 

Ключевые слова: распространение волн, периодическая структура, частотный спектр, диссипативная среда. 

Abstract. The method the one-dimensional and electromagnetic waves propagation in multi-layer structure with periodical nonuniformity is investigated by successive steps algorithm. The distribution of wave amplitudes inside the layers of structure is considered. The new form of distribution – linear-sinusoidal – which depends on medium dissipation is found. The critical value of electrical conductivity which determines the transition of structure from dielectric to metal properties is found. The comparison of effectiveness of dissipation mechanism for one-dimensional and electromagnetic waves is made. The role of dissipation in formation of discrete character of amplitude-frequency characteristics for reflection and passing of waves is found. The dissipative resonance which is due to conductivity and the exceeding of energy flow of reflected wave compared with falling wave, as it was observed early for two-layer structure, are found. As the possible mechanism for such exceeding the energy localization in the inner slides of structure in the form of active and reactive components is proposed. It is shown that in the case of metal conductivity the necessary condition of sinusoidal distribution is the exceeding the penetration length under the barrier thickness.

Key words: wave propagation, multi-layer structure, periodical nonuniformity, frequency spectrum, dissipative medium.