Научная школа

МИКРОВОЛНОВЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

Руководитель школы Академик НАНУ, д.т.н., профессор, проректор по научной работе КПИ им. Игоря Сикорского Ильченко Михаил Ефимович



 

Краткая история научной школы: 

Отправной точкой создания научной школы М.Ю. Ильченко в 1964 году стало досрочное сдачи выпускных экзаменов и, получение диплома инженера с отличием, поступление в аспирантуру (тогда обучение заканчивали в декабре, а в аспирантуру набирали в сентябре) через 2,5 года досрочный защита кандидатской. И таким образом, началось формирование своей научной школы микроволновых телекоммуникаций.

Активная научная деятельность Михаила Ефимовича Ильченко началась более сорока лет назад, и выбор его научного направления продиктовало саму жизнь. В те годы активного противостояния СССР и США в сфере высокотехнологичного вооружения Советскому Союзу необходимо было, в частности, разработать конкурентные радиоэлектронные комплексы, решали бы проблемы радиолокации и радиоразведки. К выполнению этих задач были привлечены лучшие научные коллективы страны, в том числе и коллектив кафедры радиотехники Киевской политехники, возглавляемый учредителем радиотехнического факультета профессором Владимиром Васильевичем Огиевским, который совместно с доцентом Александрой Акимовна Бокринською организовал высокопрофессиональный коллектив, исполнивший немало разработок в интересах обороны государства и согласно соответствующим специальным постановлениям правительства страны. В состав этого творческого коллектива был привлечен М.Ю. Ильченко.

Какие факторы повлияли на выбор направления научных исследований М.Ю. Ильченко? Прежде всего, это необходимость выполнения сложных технических задач научных разработок создаваемой аппаратуры. Известны традиционные технические решения микроволновых устройств не удовлетворяли поставленные требования, и этим объяснялась необходимость проведения новых научных исследований. Эти исследования касались прежде всего решения физико-технических проблем создания радиотехнических устройств и систем, функциональные возможности которых основывались бы, в частности, на использовании различных физических явлений в ферритах и ​​диэлектриках при их взаимодействии с микроволновым излучением в различных электродинамических системах. К решению указанных проблем были привлечены ведущие научные учреждения Академии наук СССР и радиоэлектронной отрасли страны.

Научные достижения М.Ю. Ильченко заключаются в следующем.

Во-первых, это фундаментальные научные исследования, которые привели к созданию нового класса твердотельных колебательных систем с диэлектриков и ферритов. Он обнаружил, математически смоделировал и систематизировал наиболее общие закономерности взаимодействия с электромагнитными полями сверхвысоких частот ферритовых и диэлектрических элементов, расположенных в различных волноводных системах и имеют резонансный характер указанного взаимодействия. Такое взаимодействие обусловлено различными физическими явлениями, а именно: ферромагнитным резонансом в ферритах, объемным резонансом в диэлектрических элементах, резонансными явлениями в планарных диэлектрических структурах. Главная особенность предложенного им подхода - это нахождение указанных закономерностей как функции комплексных коэффициентов связи, которые были введены М.Ю. Ильченко из полевых соображений. Систематизация закономерностей позволяла прогнозировать характеристики взаимодействия в различных конкретных случаях.

Внешние характеристики систем найдены в виде коэффициентов прохождения или отражения. М.Ю. Ильченко вывел десятки новых формул, которые впервые математически описали характеристики резонаторов в различных линиях передачи электромагнитных волн. Найденные соотношения впервые позволили качественно и количественно описать физические эффекты асимметрии резонансных характеристик, повышенной частотной избирательности, поворота плоскости поляризации электромагнитных волн в волноводе, наличия полюсов повышенного затухания, влияния высших типов электромагнитных волн, возмущаются резонаторами и не распространяются в линиях передачи и другие. Что касается физических эффектов, то необходимо отметить, что некоторые из них были обнаружены именно М.Ю. Ильченко. Так, например, к работам М.Ю. Ильченко считалось, что поворот плоскости поляризации электромагнитной волны в круглом волноводе с ферритом обусловлен только эффектом Фарадея и прямо пропорциональна линейному размеру феррита и его действительной части магнитной проницаемости. М.Ю. Ильченко экспериментально обнаружил и затем теоретически доказал, что при определенных установленных им условий ферритовый элемент почти с нулевым линейным размером может вызвать значительный поворот плоскости поляризации именно в режиме резонанса. Механизм обнаруженного поворота обусловлен не действительной, а мнимой частью магнитной проницаемости феррита. В результате этих исследований М.Ю. Ильченко в 1968 г.. В ведущем журнале Академии наук СССР "Радиотехника и электроника" опубликовал оригинальную статью "Явление резонансного поворота плоскости поляризации в круглом волноводе с ферритовым резонатором". Эта статья впервые осветила основные закономерности резонансного поворота плоскости поляризации и очертила основы развития нового направления исследований. Также впервые М.Ю. Ильченко было экспериментально (а затем и теоретически) обнаружен эффект роста коэффициента поглощения микроволновой энергии до его максимально возможного значения при увеличении уровня мощности выше критического значения в режиме нелинейного ферромагнитного резонанса. М.Ю. Ильченко предложил модифицировать диссипативном член классического уравнения вектора движения намагниченности феррита, добавив к параметру, традиционно учитывает тепловые потери, еще параметр, учитывающий также потери на переизлучения.

Выявлены другие закономерности взаимодействия, полученные оригинальные формулы для характеристик конкретных систем, а также соотношение для коэффициентов связи позволили ученому предложить десятки новых технических решений резонансных устройств, защищенных авторскими свидетельствами на изобретения, оптимизировать конструкции ряда устройств, а также создать методы инженерного расчета частотно -вибирних устройств нового поколения, выгодно отличались от предыдущих в 50-100 раз лучше массогабаритными характеристиками. Позже, спустя десятилетия, ведущие специалисты страны (среди которых академик Владимир Мефодьевич Яковенко) назовут указанные научные статьи "классическими работами". Поэтому закономерно, что внедрение полученных М.Ю. Ильченко результатов в практику отмечено в 1983 г.. Государственной премией УССР в области науки и техники. Эта премия присуждена за цикл научно-практических работ, которые позволили создать в СССР и внедрить в практику новый научно-техническое направление - диелектронику. Это направление основывается на использовании физических явлений в диэлектрических материалах с высокой температурной стабильностью их параметров. В рамках отмеченной работы были созданы именно такие новые диэлектрические материалы, а также решены проблемы математического моделирования взаимодействия диэлектрических резонаторов с полями сверхвысоких частот.

Во-вторых, М.Ю.Ильченко провел исследования с целью создания нового класса миниатюрных твердотельных устройств, в состав которых наряду с диэлектрическими резонаторами входили активные полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды Ганна и др.). Их совокупное использование позволило создать целое поколение миниатюрных устройств в соответствии с конкретными требованиями разработчиков микроволновых информационных систем радиоразведки и спутниковой связи, которые создавались в интересах обороны государства согласно соответствующим постановлениям правительства СССР. Новые технические решения диелектроникы нашли применение также при создании информационных систем гражданского назначения. Их широкомасштабное внедрение произошло в последующие десятилетия и иллюстрируется тем фактом, что сегодня диэлектрический резонатор является неотъемлемой составной частью каждой из сотен миллионов параболических антенн индивидуального приема спутникового телевидения во всем мире.

За создание совместно с учеными и производителями электронной отрасли СССР устройств с качественно новыми характеристиками и внедрение их в радиоэлектронную аппаратуру спутниковых телекоммуникаций специального назначения М.Ю.Ильченка удостоен звания лауреата Государственной премии СССР в области науки и техники за 1989

В-третьих, с 90-х годов, когда в условиях распада СССР научно-технические разработки для нужд военного комплекса почти прекратились и особенно ощутимой стала проблема ликвидации существенного отставания нашего государства в современных средствах телекоммуникаций, под руководством М.Ю.Ильченка было выполнено несколько общегосударственных научно-технических программ по проблемам телекоммуникаций.

М.Ю.Ильченко – активно работающий ученый и создатель новых технических систем. В частности, он является главным конструктором разработок информационных систем, выполняемых по заказу Министерства обороны Украины и внедряются в повседневной деятельности этого уважаемого ведомства. Его личное участие также касается создания новых конкурентоспособных телекоммуникационных информационных систем на базе микроволновой техники. Свидетельством фундаментальности научных результатов М.Ю.Ильченка является, в частности, тот факт, что созданные им ранее научные основы построения твердотельных диэлектрических фильтров позволяют и сейчас использовать эти устройства для нужд промышленности. Так, диэлектрические устройства уже более десяти лет внедряются в аппаратуру мобильной радиосвязи и используются для построения приемников определения местоположения объектов на Земле системы GPS, которые серийно выпускаются предприятием "Оризон-Навигация" на Черкасщине.

Достижения микроволновой техники, в том числе диелектроникы, эффективно реализуются также в отечественных разработках информационных микроволновых систем интегрального обслуживания типа МИТРИС, практическое внедрение которых позволяет значительно улучшить телекоммуникационное обеспечение информатизации государства. Такие разработки, выполненные с участием М.Ю.Ильченка, успешно используются в Украине, России, Грузии и других странах. Создание перспективных радиотелекомуникацийних систем отмечено в 2000г. Президиумом Национальной академии наук Украины присуждением М.Ю.Ильченку Премии имени С. А. Лебедева.

Разработки последних лет касаются современных микроволновых информационных систем, решающих проблемы широкополосного беспроводного доступа, в том числе использование электромагнитных волн терагерцового диапазона и нанотехнологий в радиотелекомуникацийних системах. В публикациях последнего времени иногда даже сравнивают темпы внедрения беспроводных технологий с революционными изменениями технических средств информатики при реализации компьютерных информационных сетей. Сочетание преимуществ, которые дало оптимальное использование микроволновых технологий и средств вычислительной техники, позволило коллективу специалистов по Киевской политехники, Института кибернетики имени В. М. Глушкова НАН Украины, компании "Укрсат" и предприятия "Оризон-Навигация" за научной координации со стороны М .Ю.Ильченка выполнить цикл разработок, направленных на выполнение задач, предусмотренных тремя указами Президента Украины, четырьмя постановлениями Кабинета Министров Украины. Решение этих задач позволило создать и внедрить отечественные информационно-телекоммуникационные системы для информатизации таможенной, налоговой и пограничной служб, банковской деятельности, улучшения информатизационного обеспечения на автомобильных дорогах Украины, совершенствования навигационных систем, информационного обеспечения органов государственной власти и др. Внедрение результатов указанного цикла разработок отмечено в 2004г. Государственной премией Украины в области науки и техники.

Еще одним важным научным направлением, которым занимается М.Ю.Ильченко, есть исследования по истории науки и техники. Становление и развитие Государственного политехнического музея состоялось при его непосредственном участии. Вместе со своими соискателями ученых степеней кандидата и доктора наук и работниками музея он организовал исследования по истории развития техники как необходимой составляющей формирования мировоззрения специалистов технических специальностей. По инициативе академика Бориса Евгеньевича Патона с 2001г. Начаты Научные чтения из цикла "Выдающиеся конструкторы Украины", которые систематически проводятся на базе музея под эгидой его Ученого совета, который возглавляет М.Ю.Ильченко. Изучение деятельности более 30 отечественных творцов-первопроходцев в различных областях научно-технического творчества, жизненный и научный путь которых связан с Украиной, способствует сохранению исторической памяти о выдающиеся достижения научно-технической и инженерно-конструкторской мысли, формированию целостной исторической картины развития науки и техники в стране.

Разноплановой является научно-организационная деятельность М.Ю.Ильченка, который, в частности, формирует основы инновационной деятельности в рамках научного парка "Киевская политехника", является главным редактором научных журналов "Telecommunication Sciences", "Исследования по истории техники", сопредседателем от Украины Программного комитета двадцати ежегодных международных конференций по микроволновых и телекоммуникационных технологий "Кримико", труды которых более 10 лет представлены в мировой базе "Scopus". Заместитель академика-секретаря Отделения информатики НАН Украины, председатель совета проректоров по научной работе - эти выборные обязанности, а также членство во многих научно-организационных комиссиях государственного уровня способствуют использованию его опыта в формировании и реализации политики организации науки в Украине.

Научные публикации М.Ю.Ильченка составляют более 500 работ, в том числе монографии энциклопедического характера. В частности, монография "диэлектрические резонаторы", опубликованной в 1989 издательством "Радио и связь" (Москва) с участием и редакцией М.Ю.Ильченка, представленная в Библиотеке Конгресса Соединенных Штатов Америки, а предисловие к ней написал лауреат Ленинской и Нобелевской премий, дважды Герой Социалистического Труда, академик АН СССР Александр Михайлович Прохоров, отметил, что в монографии "изложение физических основ работы диэлектрического резонаторов гармонично сочетается со всесторонним рассмотрение инженерной теории устройств на их основе, а также вопросов, связанных с их разработкой и применением в современных радиорелейных станциях и системах связи нового поколения ". В монографиях последних лет основательно освещены современные достижения микроволновой техники и радиотехнологий и их использование при построении перспективных информационных систем. В частности, двухтомник "Микроволновые устройства телекоммуникационных систем" академик Николай Григорьевич Находкин охарактеризовал как "достойного преемника ставших уже классикой прежних трудов по технике СВЧ".

Большой научный потенциал ученого стал базисом для организации им в Киевской политехнике новых кафедры, научного и учебного институтов, обеспечения высококачественной подготовки специалистов в сфере телекоммуникаций. Заслуженный профессор НТУУ "КПИ", почетный член ИЕЕЕ (США) М.Ю.Ильченко и его научная школа (а это более 20 докторов и кандидатов наук) признаны в Украине и других государствах. Поэтому, как справедливо отметил в своем отзыве вице-президент Российской академии наук, лауреат Нобелевской премии Жорес Иванович Алферов, "профессор М.Е.Ильченко своим Выдающимся научным вкладом и организационной деятельностью способствует укреплению авторитета украинской научной школы".

Инициатором создания и научным руководителем кафедры телекоммуникаций (а впоследствии и Института телекоммуникационных систем) стал выдающийся украинский ученый в области передачи и обработки информации - академик НАНУ, доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники Украины, лауреат Государственных премий СССР, УССР и Украины в области науки и техники Михаил Ефимович Ильченко. Также большой вклад в создание и развитие кафедры внесли профессора кафедры В.П. Винницкий, Л.П. Щербина, А.Н. Лебедев, А.А. Липатов и др. Сегодня это дело достойно продолжают ведущие ученые кафедры телекоммуникаций - профессора С.А. Кравчук, А.И. Лысенко, Т.М. Нарытник, А.И. Романов, Е.А. Якорнов, которые успешно сочетают преподавательскую деятельность с научно-исследовательской работой. Также кафедра гордится новым поколением научно-педагогических работников - молодыми талантливыми преподавателями, которые, кроме преподавания учебных дисциплин, плодотворно работают над рядом интересных и перспективных проектов в рамках кафедры и ИТС. Это доцент Д.А. Миночкин - руководитель современной лаборатории базовой сети оператора мобильной связи, созданной при поддержке компаний Lifecell и Ericsson; председатель международного офиса ИТС доцент И.В. Трубаров; старший преподаватель Т.А. Прищепа, которая уже много лет занимается развитием веб-сайтов кафедры телекоммуникаций и ИТС, и другие. На кафедре созданы хорошие условия для профессионального развития молодых ученых, есть возможность учиться в аспирантуре и докторантуре, получать научные степени и получать научные звания.

 

Russian