Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2015, № 3 · ELECTRODYNAMICS

Пространственное распределение амплитуд внешних и внутренних волн в ограниченной многослойной структуре с периодической неоднородностью. Часть 4. Волна в диссипативной среде

I.V. Antonets1, V.G. Shavrov2, V.I. Shcheglov2

1 Сыктывкарский государственный университет, Russia
2 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
Full text UDC 537.874; 537.624 EDN TQMGEH

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.

  • wave propagation
  • multilayer structure
  • frequency spectrum
  • dissipative medium
Аннотация (на русском)

Пространственное распределение амплитуд внешних и внутренних волн в ограниченной многослойной структуре с периодической неоднородностью. Часть 4. Волна в диссипативной среде

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.

For citation

Antonets I.V., Shavrov V.G., Shcheglov V.I. Пространственное распределение амплитуд внешних и внутренних волн в ограниченной многослойной структуре с периодической неоднородностью. Часть 4. Волна в диссипативной среде // Journal of Radio Electronics. – 2015. – No. 3.

References

  1. Антонец И.В., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2015. №2. URL: http://jre.cplire.ru/jre/feb15/1/text.html (первая часть настоящей работы).
  2. Антонец И.В., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2015. №2. URL: http://jre.cplire.ru/jre/feb15/2/text.html (вторая часть настоящей работы).
  3. Антонец И.В., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2015. №3. URL: http://jre.cplire.ru/jre/mar15/13/text.html (третья часть настоящей работы).
  4. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // РЭ. 2012. Т.57. №1. С.67.
  5. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // РЭ. 2013. Т.58. №1. С.16.
  6. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2013. №1. URL: http://jre.cplire.ru/jre/jan13/11/text.pdf.
  7. Антонец И.В., Щеглов В.И. Распространение волн через многослойные структуры (монография). Часть пятая. Алгоритмические методы. Сыктывкар: ИПО СыктГУ. 2014.
  8. Гуревич А.Г. Ферриты на сверхвысоких частотах. М.: Гос. Изд. физ.-мат. лит. 1960.
  9. Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. М.: Наука. 1973.
  10. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит. 1994.
  11. Gilbert T.L. // IEEE Trans. on Magn. 2004. V.40. №6. P.3443.
  12. Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний. М.: Наука. 1964.
  13. Мигулин В.В., Медведев В.И., Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Основы теории колебаний. М.: Наука. 1978.
  14. Карлов Н.В., Кириченко Н.А. Колебания, волны, структуры. М.: Физматлит. 2003.
  15. Никольский В.В, Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука. 1989.
  16. Левич В.Г. Курс теоретической физики. Т.1. М.: Наука. 1969.
  17. Красюк Н.П., Дымович Н.Д. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Высшая школа. 1974.
  18. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука. 1973.
  19. Лакс Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферримагнетики. М.: Мир. 1965.
  20. Вашковский А.В., Стальмахов В.С., Шараевский Ю.П. Магнитостатические волны в электронике сверхвысоких частот. Саратов: Изд.Саратовского университета. 1993.
  21. Вамберский М.В., Абрамов В.П., Казанцев В.И. Конструирование ферритовых развязывающих приборов СВЧ. М.: Радио и связь. 1982.
  22. Вендик И.Б., Вендик О.Г. // ЖТФ. 2013. Т.83. №1. С.3.
  23. Вендик О.Г., Калиникос Б.А. // Изв. ВУЗов. Физика. 1988. Т.31. №11. С.3.
  24. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // РЭ. 2008. Т.53. №8. С.901.
  25. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред (Теоретическая физика, т.VIII). М.: Наука. 1982.
  26. Вайнштейн Л.А. // Электромагнитные волны. М.: Сов. радио. 1957.
  27. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. Киев: Наукова думка. 1974.
  28. Кизель В.А. Отражение света. М.: Наука. 1973.
  29. Веремей В.В., Горбунова Т.А., Пуговкин Л.В. // Оптика и спектроскопия. 1978. Т.44. №2. С.345.
  30. Бойко Б.Б., Лещенко В.Г., Петров Н.С. // Ковариантные методы в теоретической физике. Оптика и акустика. Сборник научных трудов. Вып.1. Минск: Изд. ИФ АН БССР. 1981. С.40.
  31. Джилавдари И.З., Филиппов В.В. // ЖПС. 1981. Т.35. №1. С.152.
  32. Минков И.М. // Оптика и спектроскопия. 1985. Т.58. №2. С.466.
  33. Ефимов В.В., Семенцов Д.И. // ЖТФ. 1997. Т.67. № 2. С.118.
  34. Афанасьев С.А., Семенцов Д.И. // УФН. 2008. Т.178. №4. С.377.
  35. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // РЭ. 2009. Т.54. №10. С.1171.
  36. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // Сборник трудов XVI Международной конференции "Радиолокация и радиосвязь". Москва: НИУ МЭИ. 2008. С.18.
  37. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // Сборник трудов IX Международного семинара "Магнитные фазовые переходы". Махачкала: издание Института физики Дагестанского научного центра РАН. 2009. С.67.
  38. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // Сборник трудов XXI Международной конференции "Новое в магнетизме и магнитных материалах (НМММ)". Москва: Изд-во МГУ. 2009. С.939.
  39. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // Сборник трудов XIX Международной конференции «Электромагнитное поле и материалы». Москва: НИУ МЭИ. 2011. С.166.
  40. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // "XXXIV Международная зимняя школа физиков-теоретиков - Коуровка 2012". Тезисы докладов. Екатеринбург: ИФМ УрО РАН. 2012. С.101.
  41. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // Сборник трудов XX Международной конференции «Электромагнитное поле и материалы». Москва: НИУ МЭИ. 2012. С.215.
  42. Антонец И.В., Котов Л.Н., Некипелов С.В., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // РЭ. 2004. Т.49. №10. С.1243.
  43. Антонец И.В., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // РЭ. 2006. Т.51. №12. С.1481.
  44. Казанцева Н.Е., Пономаренко А.Т., Шевченко В.Г., Чмутин И.А., Калинин Ю.Е., Ситников А.В. // Физика и химия обработки материалов. 2002. №1. C.5.
  45. Калинин Ю.Е., Ремизов А.Н., Ситников А.В. // ФТТ. 2004. T.46. №11. C.2076.
  46. Иванов А.В., Калинин Ю.Е., Нечаев А.В., Ситников А.В. // ФТТ. 2009. T.51. №12. C.2331.
  47. Ситников А.В. Электрические и магнитные свойства наногетерогенных систем металл-диэлектрик. Диссертация на соискание ученой степени докт. физ.-мат. наук. Воронеж: ВГТУ. 2010.
  48. Антонец И.В., Котов Л.Н., Калинин Ю.Е., Ситников А.В., Шавров В.Г., Щеглов В.И. // ПЖТФ. 2014. Т.40. №14. С.1.