Модель нелинейного излучающего кристалла в смесительном режиме

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.

• non-linear electromagnetic crystal
• electromagnetic crystal
• harmonic balance method
• transform loss

Аннотация (на русском)

Модель нелинейного излучающего кристалла в смесительном режиме

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.

For citation

References

1. Банков С.Е. Электромагнитные кристаллы. М.: Физматлит. 2010.
2. Банков С.Е. Детектирование сигнала в излучающем нелинейном электромагнитном кристалле. [Электронный ресурс] // Журнал радиоэлектроники. 2012. №1. URL: <http://jre.cplire.ru/jre/jan12/1/text.html>
3. Банков С.Е. Численный анализ двухчастотного взаимодействия волн в излучающем нелинейном электромагнитном кристалле // РЭ. 2011. Т. 56. №9. С. 1044-1056.
4. Malyuskin A., Fusco V., Schuchinsky A. Microwave phase conjugation using nonlinerly loaded wire arrays // IEEE Trans. AP. 2006. V. 54. №1. P. 192-203.
5. Манцызов Б.И. Когерентная и нелинейная оптика фотонных кристаллов. М.: Физматлит. 2009.
6. Банков С.Е. Модель нелинейного электромагнитного кристалла // РЭ. 2011. Т.56. №3. С. 261.
7. Банков С.Е. Взаимодействие прямых волн в нелинейном электромагнитном кристалле. [Электронный ресурс] // Журнал радиоэлектроники. 2011. №3. URL: <http://jre.cplire.ru/jre/mar11/1/text.html>.
8. Банков С.Е. Численное исследование взаимодействия прямой и обратной волн в нелинейном электромагнитном кристалле // Успехи современной радиоэлектроники. 2011. №5. С. 31-43.
9. Розанов Б.А., Розанов С.Б. Приемники миллиметровых волн. М.: Радио и связь. 1989.
10. Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны // М.: Радио и связь. 1986.
11. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высш. шк. 1988.
12. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств. М.: Радио и связь. 1987.
13. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь. 1988.