УДК 621.396.67

 

МОДЕЛЬ НЕЛИНЕЙНОГО ИЗЛУЧАЮЩЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КРИСТАЛЛА В СМЕСИТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ

 

С. Е. Банков¹, М. Д. Дупленкова²

¹ - ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, ² – ОКБ МЭИ

 

Получена 1 февраля 2012 г.

 

Аннотация. Рассматривается излучающий электромагнитный кристалл, содержащий резистивно – емкостные нелинейные двухполюсники. Структура конечна по одной координате и бесконечна по другой и возбуждается плоской волной свободного пространства малой амплитуды на частоте сигнала. Одновременно электромагнитный кристалл возбуждается, распространяющейся в нем на частоте гетеродина собственной волной большой амплитуды. Рассмотрены две задачи нелинейного и линейного анализа. Нелинейный анализ проводится методом гармонического баланса, в рамках которого получается система нелинейных уравнений относительно амплитуд напряжений гармоник частоты гетеродина на всех элементах электромагнитного кристалла. Результат решения нелинейной задачи представляется в форме временных зависимостей дифференциальных проводимостей и емкостей нелинейных элементов. Линейный анализ структуры о воздействии на нее волны свободного пространства малой интенсивности проводится в предположении заданных дифференциальных проводимостей и емкостей. Результат решения линейной задачи – потери преобразования волны на частоте сигнала в волну электромагнитного кристалла на промежуточной частоте.

Ключевые слова: электромагнитный кристалл, нелинейный электромагнитный кристалл, метод гармонического баланса, потери преобразования.

Abstract. Radiating electromagnetic crystal containing resistive – capacitive non-linear two port elements is considered. The structure has a finite length along a coordinate axis and is infinite along another axis and it is excited by a free space plane wave with low amplitude that propagates at a signal frequency. Simultaneously the electromagnetic crystal is excited by its eigen mode with high amplitude that propagates at a heterodyne frequency. Two problems of linear and non-linear analysis are solved. Harmonic balance method is applied for solution of a non-linear problem. A system of non-linear equations relatively voltage amplitudes of heterodyne frequency harmonics at all elements of the crystal is obtained. The result of non-linear problem solution is presented in form of time dependencies of differential conductivities and capacities of non-linear elements. Linear analysis about excitation of the structure by a free space plane wave is carried out for given differential parameters. The result of linear analysis is loss of power transformation from signal frequency to intermediate frequency.

Keywords: electromagnetic crystal, non-linear electromagnetic crystal, harmonic balance method, transform loss.