Теоретическая модель управляемого полосового фильтра терагерцевого диапазона с вентильными свойствами

Abstract

Предложен управляемый полосно-пропускающий фильтр терагерцевого (ТГц) диапазона с вентильными свойствами на основе неоднородной анизотропной структуры. С этой целью исследована зависимость отражающих свойств анизотропных слоистых сред в ТГц диапазоне от частоты, величины и направления магнитного поля. На основании полученных результатов предложена слоистая структура с произвольными углом падения и ориентацией оси анизотропии. Для получения наиболее приемлемых параметров устройства здесь также решалась задача оптимизации. Актуальность темы обусловлена прежде всего быстрым развитием систем связи ТГц диапазона., В этой связи немаловажна разработка управляемых устройств и уменьшение их габаритных размеров. Таким образом, полученные результаты представляются интересными для использования в современных системах связи. Методы расчета, используемые в данной работе, являются полностью аналитическими и могут без каких-либо ограничений использоваться в изучаемом диапазоне частот. В задаче оптимизации выбор методов Монте-Карло и Ньютона обусловлен многоэкстремумным характером частотно-угловой зависимости коэффициента отражения анизотропных слоистых структур.

Запропоновано керований смугопропускний фільтр терагерцового (ТГц) діапазону з вентильними властивостями на основі неоднорідної анізотропної структури. З цією метою досліджено залежність відбивних властивостей анізотропних шаруватих середовищ у ТГц діапазоні від частоти, величини та напрямку магнітного поля. Базуючись на отриманих результатах, запропоновано структуру з довільними кутом падіння й орієнтацією вісі анізотропії. Для отримання найбільш прийнятних параметрів пристрою також розв’язувалась задача оптимізації. Актуальність теми зумовлена перш за все швидким розвитком ТГц систем зв’язку, саме тому особливу важливість отримує розробка керованих пристроїв та зменшення їх габаритних розмірів. Таким чином, отримані результати можуть бути цікавими для використання в сучасних системах зв’язку. Методи розрахунку, використані в роботі, повністю аналітичні та можуть бути використані у даному діапазоні частот без будь-яких обмежень. У задачі оптимізації вибір методів Монте-Карло та Ньютона зумовлено багатоекстремумним характером частотно-кутової залежності коефіцієнта відбиття анізотропних шаруватих структур.

Controlled frequency-transmit filter with isolator properties for terahertz band is presented in this work. The filter is based on non-homogeneous anisotropic structure. For this purpose the frequency, axis orientation and field value dependences are investigated for layered anisotropic structures. On the basis of the obtained results a layered structure with arbitrary axis orientation and arbitrary wave incidence is proposed. Optimization problem is solved for the acceptable characteristics obtaining. The theme is important because of fast terahertz telecommunications development. Thereby, development of controlled devices and their minimization is important. The obtained results may be useful for modern telecommunication systems. Calculation methods are fully analytical and may be used in any frequency region. Monte-Carlo and Newton optimization methods were chosen because the frequency-orientation characteristics of reflection coefficient of anisotropic layered structure are a multiextremal function.