Сотрудник Концерна «Автоматика» успешно защитил докторскую диссертацию на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Заместитель начальника научного отдела 3   АО «Самарское инновационное предприятие радиосистем» Нещерет Анатолий Михайлович успешно защитил докторскую диссертацию на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 1.3.4 — Радиофизика. Тема диссертации: «РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗЛУЧАЮЩИХ И ПЕРЕИЗЛУЧАЮЩИХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ КИРАЛЬНЫХ МЕТАМАТЕРИАЛОВ», научный консультант – доктор физико-математических наук, доцент,  Клюев Дмитрий Сергеевич.

Защита состоялась 24 июня 2022 на заседании диссертационного совета 55.2.003.01 при ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики». Официальными оппонентами по диссертации выступили:

Заргано Геннадий Филиппович, доктор физико-математических наук, профессор, ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону, заведующий кафедрой радиофизики;

Ильинский Анатолий Серафимович, доктор физико-математических наук, профессор, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова», г. Москва, профессор кафедры математической физики, заведующий лабораторией вычислительной электродинамики;

Разиньков Сергей Николаевич, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, ФГКВОУ ВО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», Научно-исследовательский испытательный институт радиоэлектронной борьбы, г. Воронеж, ведущий научный сотрудник, а ведущей организацией: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный университет», г. Воронеж.

В ходе своего доклада Анатолий Михайлович, в частности, отметил актуальность работы, заключающуюся в необходимости решения проблемы развития теории, техники и технологий в целях создания излучающих и переизлучающих систем на основе метаматериалов, включая разработку адекватных методов их электродинамического моделирования, учитывающих особенности их электрофизических характеристик и обеспечивающих корректность, точность и устойчивость решений. Поиск новых подходов к созданию микроволновой техники в последнее время существенно активизировался. Одним из перспективных направлений в создании излучающих и переизлучающих структур нового поколения связано с использованием в их конструкции искусственных композитных метаматериалов, доказавших на данный момент, свою эффективность. Применение метаматериалов позволяет значительно усовершенствовать электрические и массо-габаритные характеристики излучающих и переизлучающих структур, поэтому развитие антенной техники напрямую связано с их применением. Однако на данный момент отсутствует единая строгая теория излучающих и переизлучающих систем на основе метаматериалов, достаточно мало строгих физических и математических моделей таких структур, а также методов их анализа и синтеза, позволяющих учитывать особенности их электрофизических характеристик. Кроме того, мало изучены процессы, явления и закономерности излучения электромагнитных волн такими структурами, недостаточным образом исследованы их характеристики.

В работе были получены следующие основные результаты, выносимые на защиту:

1. Разработанный метод моделирования полосковых и конформных излучающих и переизлучающих структур с использованием киральных метаматериалов на основе решения сингулярных и гиперсингулярных интегральных уравнений численно-аналитическими методами обеспечивает учёт частотной дисперсии эффективных диэлектрической и магнитной проницаемостей, принимающих как положительные, так и отрицательные значения, а также параметра киральности, учет неоднородности метаматериала, гетерогенности и проводимости включений, обладает устойчивостью и обеспечивает снижение погрешности вычислений и требований к вычислительным ресурсам по сравнению с известными методами и программными комплексами.
2. Разработанные математические модели полосковых и конформных излучающих и переизлучающих структур с использованием киральных метаматериалов на основе аппарата сингулярных и гиперсингулярных интегральных уравнений и полученных аналитических выражений для элементов матриц поверхностного импеданса границы раздела «киральная среда — диэлектрическое полупространство» для полосковых и конформных излучающих структур обеспечили принадлежность численного решения задачи моделирования к классу корректных математических задач.
3. Предложенная обобщённая дисперсионная модель кирального метаматериала на основе проводящих элементов типа спиралей, логоспиралей, S-элементов, двух- и трёхэлементных гаммадионов учитывает гетерогенные свойства и неоднородность метаматериала, а также проводимость элементов, и позволяет повысить точность определения его резонансных частот.
4. Новые результаты исследования характеристик полосковых излучающих и переизлучающих структур на основе киральных метаматериалов показали, что данные структуры, в отличие от аналогичных структур на основе диэлектрика, излучают волны с эллиптической поляризацией в т.ч. и в азимутальных направлениях, обладают увеличенным числом резонансов, формируют азимутальные диаграммы направленности, несимметричные относительно оси полоски, позволяют увеличить развязку между входящими в многоэлементную структуру излучателями, причем указанные эффекты проявляются существенно разным образом для включений с «левой» и «правой» геометрией.
5. Новые прикладные результаты применения излучающих и переизлучающих структур на основе киральных метаматериалов в антенных системах подвижной радиосвязи определили пути создания многочастотных низкопрофильных антенн с улучшенными характеристиками, повышения электромагнитной совместимости компактно расположенной группы радиоэлектронных средств, а также увеличения спектральной эффективности в системах MIMO.
6. Результаты экспериментальных исследований излучающих структур на основе объемных и планарных киральных метаматериалов подтвердили увеличение развязки между излучателями, эффект кросс-поляризации падающего поля в результате которого, изменяется поляризация волны, снижение КСВН на резонансных частотах, а также то, что «киральные свойства» у планарных метаматериалов на основе S-элементов и гаммадионов, выражены хуже, чем у объёмных метаматериалов на основе спиралей.

В своих выступлениях оппоненты отметили актуальность темы исследования, краткое содержание работы, научную новизну и значимость основных результатов. Также каждый из оппонентов дал ряд ценных замечаний, которые автор обязательно учтет в своей будущей научной деятельности.

В заключение защиты состоялось тайное голосование, в ходе которого все члены диссертационного совета проголосовали за присуждение Анатолию Михайловичу искомой ученой степени.

Дальнейшим важным этапом для Анатолия Михайловича будет успешное «прохождение» экспертного совета Высшей аттестационной комиссии при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации и получение искомого диплома.