9-й Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии

Подождите немного. Документ загружается.

351

АР. Наилучшие результаты были получены при

размещении излучателей на втором ряду от края

раскрыва АР, как показано на рис. 3. При решении

задачи синтеза ДН основной АР с учетом характе-

ристик компенсационной АР удалось уменьшить по

сравнению с предыдущей конфигурацией величину

СКО до 0,031.

Рис. 3.

Изменение структуры боковых лепестков при-

вело к тому, что величина ОСПШ для рассматри-

ваемой помеховой обстановки при использовании

основной АР без компенсации помех уменьшилась

примерно в 2 раза до

122,0Q

. Уровень боковых

лепестков синтезированной ДН был ниже –25 дБ.

Использование такого компенсационного канала

позволяет существенно повысить величину ОСПШ:

в 7,1 раз - для четырех помех; в 7,4 раза – для трех

и в 151,4 раза – для двух помех. Величина КНД

уменьшилась до 28,453 дБ. Особенность рассмат-

риваемой конфигурации характеризуется еще и

тем, что параметр

для различного числа помех

оставался неизменным и был равен 0,011. Это

говорит о довольно хорошей реализуемости

требований к форме ДН основной АР в области

боковых лепестков.

На рис. 4 представлена конфигурация компен-

сационной АР, состоящая из восьми излучателей.

Рис. 4.

Излучатели компенсационной АР размещены бли-

же к координатным осям плоской АР на расстоянии

один от другого.

На рис. 5 приведены заданная (1) и синтезиро-

ванная (2) ДН основной АР в сечении

150=

СКО синтезированной ДН от заданной ДН состав-

ляет

053,0

. Для четырех помех при

Рис. 5.

10134,7

−

⋅=C величина выигрыша в ОСПШ со-

ставила 17,3 раза; для трех помех при

10182,8

−

⋅=C –

2,20

раза

;

для

двух

помех

вы

игрыш

ОСПШ

составил

6,49

раза

при

этом

значение

10515,8

−

⋅=C

Величина

ОСПШ

на

вы

ходе

основной

АР

без

компенсации

помех

была

равна

0,161.

КНД

раскрыве

АР

составил

27,9

дБ

Проведенные

исследования

показали

что

ис

пользование

составе

компенсационной

антенны

части

излучателей

которые

сосредоточены

только

вблизи

координатных

осей

не

позволяет

эффектив

но

ослаблять

помехи

приходящие

различных

на

правлений

На

рис

. 6

компенсационная

АР

состоит

из

28-

ми

излучателей

Геометрия

подрешеток

компенса

ционной

АР

является

ассиметричной

относительно

координатных

осей

Рис

. 6.

(

)

(

)

(

)

(

)

,50,,50

θθ

F,D

352

Разделение компенсационной АР на две под-

решетки производится в соответствии с правилом,

предложенным первой конфигурации компенсаци-

онной АР из 4-х элементов.

Для рассматриваемой помеховой ситуации ко-

эффициент

011,0

С ,

выбранный

соответствии

(4),

позволяет

получить

высокий

выигрыш

ОСПШ

для

любого

числа

рассматриваемых

помех

Так

случае

четырех

помех

при

отсутствии

ком

пенсации

помех

имеем

053,0

Реализация

ме

тода

компенсации

помех

обеспечивает

величину

52,7

(

выигрыш

равен

142

раза

условиях

воздействия

трех

помех

824,13

(

выигрыш

– 258

раз

Для

двух

одновременных

помех

получим

653,98

(

выигрыш

– 1845

раз

две

помехи

практически

неразличимы

на

фоне

собственных

шумов

антенны

Высокая

степень

устойчивости

антенной

сис

темы

одновременному

воздействию

нескольких

помех

достигнута

за

счет

увеличения

числа

излуча

телей

компенсационного

канала

Уменьшение

чис

ла

элементов

основной

АР

влечет

за

собой

сниже

ние

точности

аппроксимации

заданной

ДН

(

СКО

равен

0,083).

Изменение

формы

ДН

характеризует

рис

. 7 (

обозначения

соответствуют

рис

. 5).

КНД

уменьшился

28,5

дБ

до

25,9

дБ

Однако

рас

сматриваемой

помеховой

обстановке

снижение

КНД

на

2, 3

дБ

(7%)

оказывается

оправданным

Рис

. 7.

Анализ

полученных

результатов

показывает

что

зависимости

от

числа

помех

целесообразно

изменять

конфигурацию

компенсационной

АР

При

отсутствии

помех

компенсационный

канал

может

не

выделяться

или

использоваться

излучателя

из

состава

основной

АР

на

случай

внезапного

появле

ния

помехи

При

обнаружении

нескольких

помех

или

при

увеличении

числа

исправленных

ошибок

декодирующем

устройстве

происходит

переключе

ние

части

излучателей

на

формирование

полноцен

ного

компенсационного

канала

Заключение

Исследования

возможности

совмещения

рас

крывов

основной

компенсационной

антенн

пока

зали

что

оптимальное

соответствие

ДН

основной

компенсационной

антенн

достигаемое

за

счет

ис

пользования

методов

синтеза

АР

обеспечивает

эффективную

компенсацию

нескольких

помех

приходящих

произвольных

направлений

Эффек

тивное

подавление

нескольких

помех

достигается

случае

когда

излучатели

АР

распределены

равно

мерно

вдоль

раскрыва

причем

размеры

компенса

ционной

антенны

могут

быть

несколько

меньше

размеров

основной

АР

излучатели

целесообразно

размещать

асимметрично

относительно

координат

ных

осей

соответствующих

ориентации

главных

сечений

прямоугольного

раскрыва

Число

излучателей

компенсационной

антенны

при

совмещении

раскрывом

основной

АР

может

адаптивно

изменяться

зависимости

от

условий

помеховой

обстановки

Литература

Максимова

Защита

от

радиопомех

Максимова

Бобнев

Кривицкий

[

др

.];

под

ред

Максимова

. –

. :

Сов

радио

1976. – 496

Колесников

Землянский

Ми

щенко

Мищенко

Шацкий

Подавле

ние

произвольно

поляризованных

помех

идентично

ориентированных

векторных

излучателей

Сб

докл

седьмого

Междунар

симп

. «

Электромагнит

ная

совместимость

экология

». –

Санкт

Петербург

Издательство

Лэти

», 2007. –

.173-176.

Колесников

Мищенко

Шацкий

Повышение

помехоустойчивости

широкопо

лосных

радиоэлектронных

систем

на

основе

при

менения

метода

компенсации

помех

Сб

докл

восьмого

Междунар

симп

. «

Электромагнитная

со

вместимость

экология

». –

Санкт

Петербург

Из

дательство

Лэти

», 2009. –

.229-231.

Колесников

Мищенко

Шацкий

Метод

компенсации

помех

антенных

решетках

Сб

докл

восьмого

Между

нар

симп

. «

Электромагнитная

совместимость

экология

». –

Санкт

Петербург

Издательство

Лэ

ти

», 2009. –

.221-224.

Колесников

Условия

реализуемости

задачах

синтеза

антенн

компенсацией

помех

Известия

ЮФУ

Технические

науки

. – 2010. –

№

–

.50-57.

Колесников

Мищенко

Шацкий

Синтез

антенной

решетки

изотропных

излу

чателей

Радиотехника

. – 2009. –

№

12. –

.26-29.

7. Колесников

Мищенко

Шацкий

Аппроксимационный

синтез

автокомпенсатора

помех

Известия

вузов

Радиоэлектроника

. – 2009.

–

№

4. –

.76-80.

(

)

(

)

(

)

(

)

,50,,50

θθ

F,D

353

PROPOSALS ON THE CREATION OF AN ANTENNA ARRAY

FOR RADIO COMMUNICATION SYSTEM AT THE REALIZATION

OF THE INTERFERENCE COMPENSATION METHOD

OLESNIKOV

USSIA

ISHCHENKO

USSIA

HATSKY

USSIA

HATSKY

USSIA

Rostov military institute of rocket armies, an E-mail: VShatsV@yandex.ru

Rostov institute of technology of service and tourism, an e-mail: mihome@yandex.ru

Section applied problems at Presidium of the Russian Academy of Sciences (the North Caucasian separation)

In connection with the continuous growth of

volumes of the transmittable information, complexity of

the tasks solved by automated management systems in

the conditions of influence of noises of a various origin,

the problem of protection of communication channels

has all-important value and its urgency permanently

increases. One of ways of the decision of the given

problem is usage of methods of compensating of noises

by development of methods and devices of

compensating of the noises adjusted to interfering

conditions.

The given report is devoted singularities of

implementation of methods of compensating of noises in

radio electronic systems (RES) with antenna arrays (AA)

and is generalization of operations of the authors

fulfilled the last years.

The choice of a configuration and number of

elements compensating AA is researched with usage

plane AA, consisting of 16х16 the radiators allocated in

nodes of a square-topped grid with step

5.0

. Geometry

AA and layout of radiators compensating AA are

presented in a picture 1.

Picture 1

During carrying out of numerical experiments

influence of a choice of a configuration compensating

AA on quality of the decision of the task of

compensating of noises has been researched. Thus the

compensating AA consisting of four, eight and twenty

eight radiators have been considered.

At carrying out of numerical researches it was

necessary that sources of noises of the opponent

influenced on RES from arbitrarily selected directions. It

is accepted that spectral capacity of a noise exceeded a

signal in 100 times for each direction. It is shown that

usage in composition AA of 4 radiators for the decision

of the task of compensating of noises does not lead to

noticeable lowering directive gain (DG) the main AA

(DG decreased with 28,493 db to 28,476 db). However,

the full suppression of a noise probably only in one

direction at easing of the noises coming from several

directions. Layout of radiators compensating AA in the

second or fourth rows from edge of aperture AA yielded

slightly best results.

The high level of stability of antenna system to

simultaneous influence of several noises is reached at

usage of a configuration compensating AA from 28

elements, i.e. at the expense of magnification of number

of radiators of the compensating channel arranged

uniformly along an aperture main AA. Naturally, there

was a reduction of a number of elements the main AA

that involves lowering of accuracy of approximation set

the direction characteristic (average quadratic deviation

it is equal 0,083) and lowering DG with 28,5 db to 25,9

db. However in considered interfering conditions

lowering DG on 2,3 db (7 %) appear justified.

Researches of possibility of combination of

apertures of the main and compensating antennas

showed that optimal correspondence the direction

characteristic of the main and compensating antennas

provides effective compensating of the several noises

coming from the arbitrary directions. Suppression of

several noises is reached in a case when radiators AA are

arranged uniformly along an aperture and the sizes of the

compensating antenna can be slightly less sizes the main

AA. Radiators are expedient for allocating

asymmetrically concerning the coordinate axes

corresponding to orientation of principal sections of a

square-topped aperture.

354

МЕХАНИЗМ

РЕЛАКСАЦИОННОЙ

ДИСПЕРСИИ

ДИНАМИЧЕСКОГО

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ПОЛЯ

РАСПРОСТРАНЯЮЩЕЙСЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

ВОЛНЫ

ИНДУЦИРОВАННЫМ

МАГНИТНЫМ

МОМЕНТОМ

ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СРЕДЕ

Т.

РМОЛАЕВА

ОССИЯ

НИИ Радиофизики физического факультета СПбГУ, e-mail Yulia.Afanasyeva@paloma.spbu.ru

Аннотация.

Рассмотрено соотношение неопределённости Бора для энергии и времени в качестве

схемы измерения колебательного процесса в системе объект – прибор при фазовом преобразования

потенциальной энергии в кинетическую. Представлены результаты динамического измерения мни-

мой части χ˝ комплексной восприимчивости для сравнительной характеристики мощности поглоще-

ния электромагнитных колебаний в единице объёма твердотельных диэлектриков при фазовых пе-

реходах в 3-х сантиметровом диапазоне спектра.

Abstract. Using the Bohr

’

s relation of uncertainty for energy – time as a measurement scheme of the vibra-

tion processes in an object – device system in order to the transition from potential to kinetic energy of the

physical point is discovered. Resonance dynamical microwave absorption spectra due to phase transitions in

solid-state dielectrics are reported.

Введение

Анализ электронной аппаратуры по параметрам

ЭМС в целях обеспечения повышения быстродейст-

вия цифровой техники предполагает знание меха-

низмов физических явлений и процессов в СВЧ-

диапазоне. Особенность физики процессов в нём

заключается в проявлении инерции электронов, по-

этому преимущественным является динамический

способ управления их направленным движением.

Для разработки аппаратуры динамического управле-

ния электромагнитными свойствами среды требуется

анализ компонентов тока, возникающего при взаи-

модействии потока квазисвободных электронов с

полем распространяющейся электромагнитной вол-

ны. Динамические свойства электронных переходов

определяют взаимосвязь проводимости и восприим-

чивости к электромагнитному излучению или по-

глощению, и в лабораторной системе отсчёта

«управляющими сигналами» являются температура и

время, обнаруживающие связь электронной фазовой

структуры с макроскопическими параметрами среды.

Недостаток высокочастотного приближения в таком

анализе состоит в отсутствии за время взаимодейст-

вия функции распределения индуцированного маг-

нитного момента (ИММ) по плотности состояний в

объёме взаимодействия, качественно характеризую-

щей ИММ. Её отсутствие исключает постановку

задачи о процессе массопереноса, сопровождающем-

ся теплопереносом, в собственном объёме точки по

механизму релаксационной дисперсии. ИММ возни-

кает как отклик системы на частоте волны, но, со-

гласно дисперсионным соотношениям Кронига –

Крамерса, не совпадает с ней по фазе. Равенство час-

тоты волны и частоты собственных колебаний сис-

темы при равенстве их фазовых скоростей обуслов-

ливает резонансный характер взаимодействия. Тип

колебаний, формирующих ИММ, идентифицируется

величиной резонансной частоты, а его фазовая

структура - числом групп степеней свободы и чис-

лом изменения степеней свободы в каждой группе. В

предельном случае формирования ИММ одной

группой степеней свободы она будет иметь вид ∆ -

функции, а её ширина пропорциональна числу изме-

нения степеней свободы в группе. Он представляет

особый интерес для эксперимента, так как величина

∆- функции является средним значением функции

состояния системы в интервале времени, идентифи-

цирующим фазовый переход одной группы степеней

свободы. На резонансной частоте фазового перехода

∆ -функция имеет смысл функции плотности распре-

деления средних значений энергии или числа сте-

пеней свободы, формирующих группу ( в заданном

единичном интервале энергии), и величина рас-

стройки резонансной частоты определяет погреш-

ность в определении единицы интервала энергии и

числа степеней свободы, формирующих группу, тем

самым выявляются граничные условия для опреде-

ления структуры ∆ -функции, учёт которой опреде-

ляется моделью фазового перехода.

Цель работы: выполнение прямых измерений

собственной электронной ∆ -функции в твердотель-

ных диэлектриках на резонансной частоте прецессии

квазисвободного электронного спина (9,3 ГГц) в

процессе фазовых переходов I-го и II –рода. Зада-

ча работы: комплексное обоснование методики на-

блюдения высокочастотной энтропийной электрон-

ной характеристики в твердотельных диэлектриче-

ских средах.

355

Методика эксперимента

В основе резонансной методики динамического

поглощения электромагнитных волн для идентифи-

кации фазовых переходов в твердотельных диэлек-

триках лежит возможность высокоточного и быстро-

го измерения малых значений величины энергии в

случае экспоненциального возрастания скорости υ

частицы, отмеченная в фундаментальной работе Фо-

ка – Крылова [1]. При этом погрешность в энергии,

равная ∆Ε = υ∆p не будет стремиться к нулю одно-

временно с погрешностью количества движения ∆p

несмотря на большую величину импульса, сообщён-

ного частице при быстром измерении. Измерение в

собственном объёме точки ∆-функции характеристик

колебательного процесса взаимодействия физиче-

ской точки с прибором вступает в противоречие со

свойством неделимости элементарного измерения.

Однако, существование его внутренней структуры

является следствием того, что величина потенциаль-

ной энергии точки (в начальный момент) пропор-

циональна третьей степени единицы длины, а вели-

чина теплообмена с внешней средой - её второй сте-

пени. Ранее [2,10] сообщалось о преобразовании со-

отношения неопределённости Бора для энергии и

времени, с помощью которого устанавливается ниж-

ний предел погрешности измерения импульса физи-

ческой точки за время измерения, сопровождающее-

ся приращением её скорости. Его сущность заключа-

ется в учёте направления процесса фазового преоб-

разования в акте элементарного измерения. Полагая

неопределённость (∆) символом погрешности (α)

измерения физического параметра, используемого в

качестве характеристики средства наблюдения и вы-

бирая её единицей меры погрешности (α) неконтро-

лируемого взаимодействия физической точки с при-

бором за время элементарного измерения при на-

чальных условиях Е

= Е

соотношение Бора приоб-

ретает форму равенства (1)

∆(Е

- Е

) ∆t = α , (1)

при начальных условиях Е

получаем сим-

метричное выражение

∆(Е

- Е

) ∆t = α , (2)

при суммировании которых появляется ра-

венство

2[(∆Ε)∆t]

= α

(3)

для процесса колебательного движения физиче-

ской точки в начальный (t

= 0) момент времени,

определяющее область значений её нулевой энергии

(Е

)

= (∆Ε)

. (4)

Так как численные значения величин энергии Е

и Е

в равенстве (4) определены, разность ∆Ε этих

величин заменяется их средним значением Ē, при

этом становится известным численное значение об-

ласти нулевой энергии

(Е

)

= (Ē)

. (5)

Принимая во внимание равенство левых частей

в (4) и (5), получаем тождество

(∆Ε)

= (Ē)

, (6)

констатирующее выполнение закона сохранения

энергии при колебательном движении физической

точки в состоянии с Е

Тогда величина α

в выраже-

нии (3) имеет смысл дисперсии D среднего значения

Ē величины энергии системы объект – прибор, ис-

пользующейся как точка отсчета за время измерения

t, t +dt. Выполнение тождества (6) для процесса из-

мерения (3) означает, что наблюдаемый физический

параметр отражает закон дисперсии массы покоя m

физической точки в окрестности Е

при её взаимо-

действии с прибором. Перенос энергии массы покоя

физической точки, сопровождающийся теплопе-

реносом, будет источником энергии фазового пере-

хода, вызванного приращением функции плотности

распределения заданной массы по измеряемому объ-

ёму за время измерения. Так как E

≠E

, то, выражая

энергию в единицах температуры, графическая фор-

ма равенства (3) представляет собой схему двух-

уровневой термодинамической системы, в которой

естественная ширина линии по определению (4) - (5)

соответствует уровню энергии Е

о.

Оно является ба-

зовой схемой рассмотрения колебательного процес-

са взаимодействия спектрального устройства с физи-

ческой точкой и использования свойств классиче-

ской функции энтропии S при моделировании фазо-

вых переходов, обусловленных перераспределением

энергии по группам внутренних степеней свободы в

объёме физической точки.

Для наблюдения в сплошном электронном спек-

тре излучения (поглощения) собственного динамиче-

ского резонанса, необходимо измерить величину

теплообмена при фазовом изменении элементарного

объёма и учесть его при нормировке последнего.

Общепринято, что под действием СВЧ-поля

(Нсвч = Н

cos2πνt) в среде индуцируется магнитный

момент Мсвч, который изменяется с той же часто-

той, что и СВЧ-поле

Мсвч = χ Н

, (7)

динамическая восприимчивость χ имеет резо-

нансный характер, она важна для значений частоты

ν, близкой к определяемой частоте перехода и явля-

ется комплексной величиной

χ = χ΄ - j χ˝ (8)

где (χ΄) - дисперсия, (χ˝) – поглощение, что яв-

ляется причиной несовпадения фаз (χН

(Н

cos2πνt) .Величина мощности Р

погл

. электромаг-

нитных колебаний, поглощаемой в единице объёма

образца определяется мнимой частью динамической

восприимчивости:

погл

. = ½ω χ˝ Н

, (9)

где ω = 2πν.

Это даёт возможность экспериментально ре-

шить задачу об определении величины приращения

мнимой части χ˝, χ ˝+ dχ˝ динамической восприим-

чивости в среде путём регистрации собственного

времени t, t + dt, необходимого для реализации элек-

тронного фазового перехода в интервале температу-

ры T,T+dT (энергии E,E+dE), включающем величину

356

ширины ∆T

фп

температуры (энергии dE

фп

) опреде-

ляемого перехода

dРпогл

.(Т1с – Т2с)

= ½ω(χ˝

Т1с

- χ˝

Т2с

)Н

(10)

и на идентифицирующей частоте будет наблюдаться

резонансный процесс производства потока тепла

(энтропии) для фазового перехода II-го рода и флук-

туационный процесс для фазовых переходов I-го

рода. Если фазовый переход осуществляется за счёт

изменения числа частиц только одной группы степе-

ней свободы, термодинамическая энтропия S пред-

ставляется функцией точных значений энергий её

частей и имеет вид ∆- функции. В общем случае

функция энтропии представляется любым сочетани-

ем групп степеней свободы, и наблюдаемый резо-

нансный спектр функции энтропии может уширять-

ся, а его структура усложняться.

Эксперимент

Для осуществления методики разработан способ

[3,8] измерения скорости формирования сигнала

микроволнового поглощения в диэлектрической сре-

де в процессе его теплового (инерционного) возбу-

ждения. Сигнал формируется ИММ диэлектрика в

СВЧ-поле резонатора, выполняющего функцию тер-

мостата, с собственной частотой (≈9,3 ГГц), соизме-

римой с частотой прецессии квазисвободного элек-

тронного спина, на которой регистрируется их мак-

симальная концентрация. Способ реализуется с по-

мощью релаксометра [4] тепловых потерь мощности,

отличительными чертами которого являются ис-

пользование в качестве датчика объёмного СВЧ-

резонатора с температурным блоком, совмещение

импульсного генератора с приёмником, отсутствие

постоянного магнита и новая схема обратной связи.

Измерения проводятся бесконтактным способом,

масса образца ≈ 200 мг, мощность излучения внутри

измерительной камеры ≤100 мквт. Фиксация сигнала

требует выполнения двух условий: 1-связь СВЧ-

резонатора с приводящим трактом всегда меньше

критической, 2- добротность нагруженного резона-

тора меньше добротности пустого резонатора. Воз-

мущение нагруженного СВЧ-резонатора пропорцио-

нально реальной части магнитной проницаемости

образца. Величина амплитуды измеряемого сигнала

в резонаторе при возбуждении вынужденных коле-

баний пропорциональна добротности и обратно про-

порциональна мнимой части комплексной магнитной

проницаемости. Амплитуда сигнала поглощения пу-

стого СВЧ-резонатора, возбуждённого на частоте

собственного резонанса материала образца, меняется

при помещении образца в пучность переменного

магнитного поля СВЧ-резонатора. Ввод в полость

резонатора источника тепла, изменяющего темпера-

туру образца, приводит к деформации резонансной

кривой во времени. Сигнал регистрируется в форме

относительных потерь мощности СВЧ-резонатора в

виде Q(τ) = Ах\Ао(τ)(Дб), где Ах и Ао - амплитуды

сигнала поглощения нагруженного и пустого резона-

тора соответственно, t - время наблюдения спектра.

Результаты и их обсуждение

Предельный фазовый переход изучался на при-

мере фазового сверхпроводящего (СП) перехода,

обусловленного только электронной группой степе-

ней свободы. Ожидалось, что идентифицирующий

его спектр должен иметь вид ∆- функции, поэтому

были проведены измерения на образцах сверхпрово-

дящих и несверхпроводящих составов в системах

иттриевых и висмутовых оксидов меди. Также изме-

рения проведены в металлическом галлии Ga (Тпл.

308 К) с линейной температурной зависимостью

проводимости σ(Τ) по постоянному току и в вана-

диевых бронзах с линейной зависимостью σ(Т) или

скачками проводимости в области 90 К. Измерения

выполнены в интервале температуры 77-310 К.

Установлено [5,7], что в образцах диэлектри-

ков, охарактеризованных по данным σ(Τ)

как сверх-

проводники наблюдается поглощение, сопровож-

дающееся изменением знака производной dQ/dt. Оно

характеризуется 4 параметрами фазового перехода:

амплитудами начального (Ан), конечного (Асп) и

переходного (Ам) состояний и временем наблюдения

t. Для образцов, которые теряют сверхпроводящие

свойства, наблюдается лишь возрастающая ветвь

резонансной кривой. Восстановление СП-свойств

диэлектрика при термической обработке, изменении

состава шихты или легировании, убывающая ветвь

резонансной кривой восстанавливается. Обычно

Ан≠Асп, что вызывается необратимыми тепловыми

потерями при фазовом СП-переходе, они количест-

венно характеризуются величиной ∆А = Ан – Асп.

Параметры поглощения связаны с макроскопически-

ми характеристиками СП-перехода– Тс, ∆Тс и кри-

тической плотностью керамики, необходимой для

наблюдения поглощения. При выполнении условия

Ан ≅ Асп [8] выявлена температурная зависимость

частоты ω

рез

микроволнового поглощения при фазо-

вом СП-переходе в Y-керамике.

∆ ω

рез

≅ (ω

н,рез

– ω

сп. рез

(11)

Форма зависимостей динамического микровол-

нового поглощения тождественно представляют вид

зависимости σ(Т)

среде: при температурных скач-

ках функции σ(Т) кривая поглощения имеет вид раз-

мытого резонанса [6], а при структурном фазовом

переходе поглощение носит флуктуационный харак-

тер [9].

Идея эксперимента обусловлена особенностью

микроэлектроники диэлектриков, заключающаяся в

том, что линейные размеры аппаратуры сопоставимы

с величиной скин-слоя δ в диэлектриках. Это приво-

дит к относительности деления их характеристик и

свойств на поверхностные и объемные, что важно

при изучении взаимосвязи электромагнитных и теп-

ловых потерь при изменении величины распростра-

нения скорости υ света в диэлектриках, (υ = с⁄√εµ).

Уменьшение её величины по сравнению со значени-

ем скорости распространения света в вакууме приво-

дит к тому, что электромагнитные потери увеличи-

357

вают свободную энергию системы, обеспечивая

вклад в теплоёмкость. Таким образом, в эксперимен-

те производится измерение максимальной скорости

распространения света в диэлектрике υ

max

в объемах

порядка δ

. Электромагнитный вклад в свободную

энергию определяет температурное поведение тер-

модинамических характеристик системы, и весь её

прирост будет электромагнитным, если он обуслов-

лен фазовым переходом, так что в гигагерцовой об-

ласти спектра он даёт энтропийный вклад от элек-

тронной системы. В окрестности точек температур

фазовых переходов на максимальной частоте ω

max.

распространения света в среде наблюдается преобра-

зование электромагнитных потерь в тепловые, и чис-

ленные значения этих величин идентифицируют ха-

рактеристики структуры. Сравнение (в лабораторной

системе отсчета) мгновенной скорости фазового пе-

рехода, определяемую как отношение величины ши-

рины температуры фазового перехода ∆Тфп ко вре-

мени его реализации ∆τ

фп

, (∆Тфп/

∆τ

фп)

→∆ ) и сред-

ней скорости распространения света в скин - слое δ

позволяет исследовать электромагнитные свойства

среды как дисперсию величин (εµ), определяющих

процессы перераспределения энергии от внешних к

внутренним степеням свободы по релаксационному

механизму. Количественно вклад электромагнитных

потерь в свободную энергию системы оценивается

нормировкой величины мгновенной мощности элек-

тромагнитных потерь к её среднему значению в фик-

сированном интервале температуры, включающем

величину ширины фазового перехода. Моделирова-

ние электронного фазового перехода термодинами-

ческой функцией энтропии приводит к классической

интерпретации отношения ∆Тфп/∆t как характери-

стики релаксационных процессов перераспределения

тепловой энергии (в единицах энергии) ∆Е по числу

степеней свободы ∆f системы. Так в эксперименте

реализуется способ динамического поглощения

электромагнитных волн по механизму релаксацион-

ной дисперсии. Он позволяет сформулировать тер-

модинамический аспект электродинамической зада-

чи об определении скорости переноса энергии в об-

ласти прозрачности, в которой групповая скорость

совпадает со скоростью центра масс волнового паке-

та для случая квазисвободных электронов в среде.

Таким образом, есть все основания утверждать, что

проведение прямых измерений импульса р (в еди-

ницах ħ) свободной или квазисвободной частицы

как функции ее волнового вектора k р = ħk , опре-

деляется нормировкой измеряемых характеристик

импульса фазы электрона в его собственной системе

координат с масштабом ħ, инвариантной как к ста-

тистике Бозе-Эйнштейна, так и к статистике Ферми-

Дирака. Прямыми доказательствами динамического

управления электронной системой излучателя в про-

цессе фазового перехода являются: 1-выявленная

связь между условиями термической обработки сре-

ды и характеристиками микроволнового поглоще-

ния; 2- влияние типа фазового перехода на форму и

структуру резонансной линии 3 - термический сдвиг

резонансной частоты в высокодобротных образцах

для случая предельного электронного фазового пе-

рехода; 4 - изменение знака производной добротно-

сти Q по температуре Т микроволнового резонатора

с излучателем и прохождение её через нулевую точ-

ку на шкале отсчёта в процессе регистрации пре-

дельного фазового перехода.

Заключение.

Выполнено

комплексное обоснование методики

наблюдения высокочастотной энтропийной элек-

тронной характеристики в твердотельных диэлек-

трических средах. Проведены прямые измерения

собственной электронной ∆ -функции в твердотель-

ных диэлектриках в процессе фазовых переходов I-го

и II –рода методом динамического резонансного ре-

лаксационного поглощения в 3-х сантиметровом

диапазоне спектра.

Определён механизм динамиче-

ского микроволнового поглощения в твердотельных

диэлектриках.

Литература

1. Фок В. А., Крылов Н.С., ЖЭТФ. 1947, 3,4.

2. Ермолаева Т.Т., В сб. трудов 16-й Рег.

конф.по распр -ю радиоволн, СПБ., 9-11.11.10, с.153.

3. Ермолаева Т.Т., Патент СССРN1805362 от

9.11.91.

4. Ермолаева Т.Т., Патент СССР N 1819462 от

11.11.92.

5. Ermolaeva T.T., Supercond. Sci. Teechnol.

1991, vol.4, p.689.

6. Ermolaeva T.T., Baranov V.V., Ivanov M.A. et

al. Cryogenics, vol. 32 ICMC Suppl., 1992, 297.

7. Ермолаева Т.Т., Электроника СВЧ, М.ЦНИИ»

Электроника»,10(444) 1991, с.3.

8. Ермолаева Т.Т., В сб. ВТСП, Межотрасл.НТС,

ВНИИМИ, М., 1991, вып.3-4, с.29

9. Ермолаева Т.Т., Воронов В.В. «В сб. трудов,

ЭМС-2004, ВИТУ, СПБ. 21-23 сентября,с.500.

10. Ермолаева Т.Т. В сб. трудов 17-й Междунар.

конф. RLNC –2011, Воронеж, 12-14-04.11,с.1269.

358

RELAXATION

DISPERSION

MECHANISM

THE

DYNAMIC

INTERACTION

PROPAGATING

ELECTROMAGNETIC

WAVE

FIELD

WITH

THE

INDUCTANCE

MAGNETIC

MOMENT

SOLID

–

STATE

DIELECTRICS

RMOLAEVA

USSIA

Physical faculty SPbGU e-mail Yulia.Afanasyeva@paloma.spbu.ru

Working out of equipment of dynamic manage-

ment by electromagnetic properties of environment

demands the analysis of components of the current

arising at interaction of a stream quasi-free electrons

with a field of the extending electromagnetic wave.

The lack of high-frequency approach of it consists in

absence during interaction of function of distribution of

the induced magnetic moment (IММ) on density of

conditions in interaction volume. Its absence excludes

problem statement about process mass transfer, accom-

panied heat transfer, in own volume of a point on the

mechanism relaxation dispersions. It is considered that

the type of the fluctuations forming IММ, is identified

by size of resonant frequency, and its phase structure -

number of groups of degrees of freedom and number of

change of degrees of freedom in them. In a limiting

case of formation IММ one group of degrees of free-

dom it will look like ∆ - functions, and its width is pro-

portional to number of change of degrees of freedom in

group. It is of special interest for experiment as the size

∆ - functions is average value of function of a condi-

tion of system in the range of time, identifying phase

transition of one group of degrees of freedom. In work

the complex substantiation of [2, 10] techniques of [4,

5] supervision high-frequency entropic the electronic

characteristic in dielectric environments is executed.

Transformation of a parity of uncertainty of the Pine

forest for energy and time for its use as the scheme of

measurement of oscillatory process in system object -

the device is executed at phase transformations of po-

tential energy in kinetic. The technique allows to study

interrelation of electromagnetic and thermal losses at

change of size of distribution of speed υ light in ди-

электриках, (υ = c ⁄√εµ), in particular, to estimate in-

crease in free energy of system for the account of elec-

tromagnetic losses if it is caused by phase transition. In

microwave band it gives to area of a spectrum entropic

the contribution from electronic system. In experiment

the way of dynamic absorption of electromagnetic

waves on the mechanism relaxation dispersions is real-

ized by a way. He allows formulating thermodynamic

aspect of an electrodynamics problem about definition

of speed of carrying over of energy in the field of a

transparency in which group speed coincides with

speed of the centre of weights of a wave package for a

case of quasi-free electrons in the environment. Af-

firms that carrying out of direct measurements of an

impulse р a quasi-free particle as functions of its wave

vector k р = ħk, is defined normalization characteristics

of an impulse of a phase electron in its own system of

co-ordinates with scale ħ, invariant both to statistic

Bose - Einstein, and to statistic Fermi-Dirac. Direct

measurements electronic ∆ - functions in solid-state

dielectrics in the course of phase transitions of I–th and

II–sorts by a method dynamic resonant relaxation ab-

sorption in a microwave range of a spectrum are spent.

Results of dynamic measurement of an imaginary part

χ˝ presented a complex susceptibility for the compara-

tive characteristic of capacity of absorption of electro-

magnetic fluctuations in unit of volume solid-state di-

electrics at phase transitions.

Proofs of dynamic management of electronic sys-

tem of a radiator in the course of phase transition are:

the 1 - revealed communication between conditions of

thermal processing of environment and absorption

characteristics; 2 - influence of type of phase transition

on the form and structure of a resonant line 3 - thermal

shift of resonant frequency for a case of limiting elec-

tronic phase transition; 4 - change of a sign on deriva-

tive good quality Q on temperature Т of the microwave

resonator with a radiator and its passage through a zero

point on a scale of readout in the course of registration

of limiting phase transition.

References

1. Фок В.А., Крылов Н.С., ЖЭТФ. 1947, 3, 4.

2. Ермолаева Т.Т., В сб. тр. 16-й Рег. конф.по

распр-ю радиоволн, СПБ., 9-11.11.2010, с.153.

3. Ермолаева Т.Т., Патент СССРN1805362 от

9.11.91.

4. Ермолаева Т.Т., Патент СССР N 1819462 от

11.11.92.

5. Ermolaeva T.T., Supercond. Sci. Teechnol.

1991, vol.4, p.689.

6. Ermolaeva T.T., Baranov V.V., Ivanov M.A. et

al. Cryogenics, vol. 32 ICMC Suppl., 1992, 297.

7. Ермолаева Т.Т., Электроника СВЧ, М.

«ЦНИИ Электроника»,10(444) 1991, с.3.

8. Ермолаева Т.Т., В сб. ВТСП, Межотрасл.

НТС, ВНИИМИ, М., 1991, вып.3-4, с.29.

9. Ермолаева Т.Т., Воронов В.В. «В сб. трудов

ЭМС-2004, ВИТУ, СПб,. 21-23.09, с.500.

10. Ермолаева Т.Т., В сб. труд. 17-й Междуна-

родной конф. RLNC –2011, Воронеж, 12-14-

04.2011,с.1269.

359

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ

Н.

В.

СТРОВСКИЙ

ОССИЯ

Вятский государственный университет, onv1@yandex.ru

Аннотация. В докладе делается попытка связать некоторые известные свойства магнитного поля и

электромагнитного излучения (ЭМИ) с одной стороны и электрона – с другой, с предполагаемыми

свойствами окружающего электрон пространства. Показано, что магнитное поле электрона можно

представить как циркуляцию эфира. Предложено уравнение для расчёта напряжённости магнитного

поля электрона. Предложено рассматривать ЭМИ как распространение тороидальных вихрей.

Abstract. The report contains an attempt to connect some known properties of the magnetic field and elec-

tromagnetic radiation (EMR) on the one hand and electron – on another, with prospective properties of space

surrounding electron. It is shown, that the magnetic field of electron can be presented as circulation of the

ether. The equation for calculation of intensity of electron's magnetic field is offered. It is offered to consider

EMR as a distribution of the toroidal curls.

Введение

Возникновение электромагнитного излучения

(ЭМИ) связано с элементарными процессами, про-

текающими в атомах и молекулах. Процессы гене-

рации и распространения ЭМИ хорошо изучены и

описаны на макроуровне, однако механизм возник-

новения ЭМИ на микроуровне не вполне понятен и,

по сути, остаётся на данный момент одной из зага-

док природы.

В теории магнетизма ёще со времён Ампера ис-

пользуются представления о молекулярных токах.

Ныне они имеют базу в виде модели атома по Бору-

Резерфорду, в которой электрон движется вокруг

ядра по круговой орбите. Это движение может соз-

давать электрический ток, так что электронную ор-

биту можно рассматривать как круговой проводник

или виток селеноида. Собственно, на этой основе

вводится понятие магнитного момента электрона [1,

с. 273]. Тогда электрический ток в проводнике мож-

но представить как последовательность подобных

электронных колец (см. рис. 1).

Но если магнитное поле проводника предста-

вить как суперпозицию магнитных полей электро-

нов, оно будет аналогично магнитному полю селе-

ноида и направлено вдоль проводника, что проти-

воречит эксперименту.

Магнитное поле электрона

Соответствие опытным данным требует, чтобы

силовые линии магнитного поля электрона были

коаксиальны его орбите. Специалисты в области

гидромеханики давно отметили аналогию между

уравнением для нахождения скорости циркуляции,

создаваемой вихревой нитью, и уравнением Био-

Савара для магнитного поля, создаваемого вокруг

замкнутого проводника с постоянным током [2, c.

130]. Это согласуется с представлениями о вихре-

вом характере магнитного поля и электрического

поля, создаваемого электромагнитным излучением.

В работах классиков теории электромагнетизма –

Фарадея и Максвелла – использовалось представ-

ление о том, что пространство заполнено некой

субстанцией – эфиром.

Поэтому мы вправе пойти дальше и предполо-

жить, что движущийся электрон, подобно диску,

вращающемуся в жидкости, создаёт вокруг себя

циркуляцию эфира. Тогда линии тока эфира будут

совпадать по направлению с силовыми линиями

магнитного поля проводника.

Чтобы уточнить характер этих циркуляций,

рассмотрим ещё два эффекта.

Сила dF

, с которой элемент проводника dl

действует на элемент проводника dl

, направлена

перпендикулярно к последнему и лежит в плоско-

Рис. 1. Направление магнитного поля прямого

проводника при перпендикулярности магнит-

ного поля электрона плоскости его орбиты.

Электрический ток

Силовые

линии

магнитно-

го поля

электро-

нов

Магнитное

поле про-

водника

360

сти, содержащей dl

и r

. При этом направление

силы dF

подчиняется правилу правого буравчика:

т.е. направлению движения винта с правой нарез-

кой при вращении его головки от элемента dl

нормали dl

. Направление нормали также опреде-

ляется правилом правого буравчика: т.е. совпадает

с направлением движения винта с правой нарезкой

при вращении его головки от dl

к r

. Модуль си-

лы dF

определяется уравнением

[1, с. 175]:

212211

sinsin

dlidli

kdF

ϑϑ

(1)

где: i

и i

– сила тока в элементах проводников; ϑ

– угол между dl

и r

, ϑ

– угол между dl

и норма-

лью к плоскости, содержащей dl

и r

Во-первых, необходимо обратить внимание на

то, что сила магнитного взаимодействия направле-

на под углом к радиус-вектору, соединяющему

проводники.

Т.е. она стремится не притянуть или

оттолкнуть, а повернуть проводники таким обра-

зом, что бы величина силы стала равной нулю.

Притяжение или отталкивание прямых проводни-

ков с током есть результат равнодействия множест-

ва сил, воздействующих на отдельные элементы

тока. Во-вторых, если расположить проводники на

одной линии, то sinϑ

будет равен нулю, а, следова-

тельно, будет равна нулю и сила магнитного взаи-

модействия. Если представить, что электроны это и

есть элементы тока, то это означает, что они созда-

ют циркуляцию только в плоскости орбиты. В этом

есть глубокий философский смысл. В противном

случае электрон замыкал бы своим магнитным по-

лем на себя всю Вселенную. Можно считать, что

толщина орбиты электрона и циркуляции эфира, им

создаваемая, величины бесконечно малые. Магнит-

ные взаимодействия между электронами заставля-

ют их выстраиваться в параллельных плоскостях,

что создаёт условия для формирования электрон-

ных структур атомов и молекул.

Традиционно принято считать направлением

электрического тока, направление, противополож-

ное движению электронов [1, с. 124]. Тогда для

электронов будет действовать правило левого бу-

равчика: направление движения электрона по орби-

те и направление движения создаваемых электро-

ном циркуляций эфира совпадает с движением го-

ловки винта с левой нарезкой при его поступатель-

ном движении вперёд.

С учётом всего вышесказанного рис. 1 преоб-

разуется в рис. 2 и мы получаем качественное соот-

ветствие между суммарным магнитными полем

электронов и магнитным полем проводника.

2. Напряжённость магнитного поля элек-

трона.

Величина напряжённости магнитного поля

элемента проводника выводится из уравнения для

силы магнитного взаимодействия между элемента-

ми тока, подобно тому, как вводится величина на-

пряжённости электростатического поля для элек-

тростатического взаимодействия. В системе СГСМ

величина напряжённости поля элемента тока равна:

sin

dli

CGSM

, (2)

где: ϑ – угол между направлением тока и радиус-

вектором пробной точки.

Такое определение напряжённости магнитного по-

ля, однако, неудобно для рассмотрения свойств

электрона. Мы уже установили, что магнитное поле

электрона существует только в плоскости орбиты,

поэтому исключим угол ϑ. Поскольку речь пойдёт

о единичном электроне, мы исключим элемент

длины и введём новую величину – напряжённость

циркуляции – H

. Сила тока в единицах СГСМ по-

лучается делением силы тока в системе СГСЭ на

скорость света.

Если принять, что dq = e (заряду

электрона), то dt – это время между двумя после-

довательными электронами, а

cdtr

– расстоя-

ние, на которое за это время распространится цир-

куляция. Чем больше r

, тем меньше будет оста-

точная циркуляция в пробной точке:

2222

rcdt

CGSECGSM

⋅⋅

⋅

(3)

Для неподвижного электрона, т.е. для электро-

на, положение которого в пространстве зафиксиро-

вано, например, в постоянном магните, член 1/r

исключается. Таким образом, напряжённость маг-

Электрический ток

Силовые

линии маг-

нитного

поля

элек-

тронов

Магнитное

поле про-

водника

Рис. 2. Направление магнитного поля пря-

мого проводника для случая коаксиального

магнитного поля электронов.

Направление движения электр

нов