СОБСТВЕННАЯ ДОБРОТНОСТЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ПОЛУОТКРЫТЫХ волноводных РАЗВЕТВЛЕНИЯХ РАЗЛИЧНЫХ КОНФИГУРАЦИЙ С ДИЭЛЕКТРИКОМ

January 29, 2013 by admin Комментировать »

Стрижаченко А. В., Звягинцев А. А., Чижов В. В., Решетняк Ю. Б. Харьковский национальный университет пл. Свободы, 4, г. Харьков, 61077, Украина тел.: (057)7075424,7075319, факс:(38) 0572437044, e-mail: Aleksander. V.Strizhachenko@univer.kharkov.ua,

Аннотация – В работе дана сравнительная характеристика собственных добротностей волноводных разветвлений различного поперечного сечения: цилиндрический- радиальный волноводы, прямоугольный-прямоугольный волноводы, цилиндрический-прямоугольный волноводы. Даны рекомендации по использованию волноводных разветвлений конкретного типа для измерения диэлектрических потерь определенных материалов.

I.                                        Введение

Знание диэлектрических потерь в материалах играет важную роль как для метрологической аттестации самих материалов, так и для радиотехнических приборов, в состав которых они входят, так как наличие диэлектрических потерь оказывает существенное влияние на их работу. Кроме того, иногда важно знание коэффициента диэлектрических потерь (Ϊ9δε) не во всем объеме образца (интегральных потерь), а в конкретной его части (так называемых локальных потерь): например в той части, которая находится в центре резонатора и оказывает наиболее существенное влияние на работу устройства. Зачастую необходимо получать такую информацию без разрушения образца из исследуемого материала вследствие его высокой стоимости либо трудоемкости его изготовления.

Рис. 1. Зависимость Qo разветвления цилиндриче- ский-прямоугольный волноводы от (дбс.

Fig. 1. Dependence of eigen Qo -factor value of junction cylindrical-rectangular waveguides on tg5e

II.                                Основная часть

Исследуемые структуры представляют собой волноводные разветвления: цилиндрический-прямоуголь- ный волноводы [1], прямоугольный-прямоугольный волноводы [2] и цилиндрический-радиальный [3] волноводы, заполненные диэлектриком с потерями. Электродинамический анализ проведен методом частичных областей с выделением области пересечения (связи) волноводов. На рис. 1-3 представлены результаты численного анализа собственной добротности Qo колебаний Н-типа (как наиболее высокодобротных) перечисленных разветвлений от коэффициента диэлектрических потерь (tg6s), диэлектрической проницаемости (ε’) (область связи заполнена диэлектриком), поверхностного сопротивления стенок волноводов (Rs) и геометрических размеров, ц – поверхностSm

ное сопротивление меди.

Рис. 2. Зависимость Qo колебания Hiioразветвления на прямоугольных волноводах от tgSs для различных значений Rs.

Fig. 2. Dependence of eigen Qo -factor value ofHuo – mode of junction based on rectangular waveguides on tgSJor various values Rs

Puc. 3. Зависимость Qo колебания l4iioразветвления цилиндрический-радиальный волноводы от величины тангенса угла потерь для различных значений Rs.

Fig. 3. Dependence of eigen Qo-factor value ofHuo – mode of cylindrical-radial waveguides’ junction on dielectric loss tangent tg^d for different values of Rs

Ha графике 4 представлена сравнительная характеристика собственной добротности от коэффициента диэлектрических потерь для р различных значений поверхностного сопротивления стенок волноводов Rs и диэлектрической проницаемости области связи волноводов (ε’=10). Численные результаты показали, что наиболее высокодобротным является разветвление цилиндрический-радиальный волноводы. Поэтому, в

таких структурах возможно измерение диэлектрических потерь в образцах как цилиндрических, так и плоских, изготовленных из более высококачественных материалов. В устройствах, изготовленных из меди, либо покрытых драгоценными металлами (серебром и т. д.), возможно измерение диэлектриков с потерями до ί9δε=8*10’®ед. (г" =8*10“^      ).             В разветвлениях

цилиндрический-прямоугольный волноводы возможно измерение образцов как цилиндрической, так и прямоугольной формы поперечного сечения с коэффициентом диэлектрических потерь до 1.25*10’"’ед. Разветвления на основе прямоугольных волноводов предназначены для измерения прямоугольных параллелепипедов с коэффициентом диэлектрических потерь до 1.4*10’"’ед.

Рис. 4. Зависимость Qo от tgSt диэлектрика для различных типов разветвлений: ε=10; Ь/а=1; кривые

1 и 2-цилиндрический-радиальный волноводы, (1-Rs=0; 2-Rs=Rsm); 3 и 4-цилиндрический- прямоугольный волноводы, (3-Rs=0; 4-Rs=Rsm); 5 и

6-разветвление на прямоугольных волноводах (^Rs=0; 6-Rs=Rsm).

Fig. 4. Dependence of eigen Qo-factor on tg5c for various types of junctions, loaded with dielectric: ε=10; b/a=1; curves 1 and 2 – cylindrical – radial waveguides,

(1 – Rs=0; 2 – Rs=Rsm): curves 3 and 4 – cylindrical – rectangular waveguides, (3-Rs=0; 4 -Rs=Rsm); curves 5 and 6 – junction on rectangular waveguides (5-Rs=0; 6-Rs=Rsm)

III.                                  Заключение

Численные исследования показали:

–          наиболее высокодобротным является разветвление цилиндрический-радиальный волноводы. В таких структурах, изготовленных из меди, либо покрытых драгметаллами возможно измерение электрических параметров цилиндрических и плоских образцов с коэффициентом диэлектрических потерь в пределах ί9δε=1 -8*10®ед;

–          следующим высокодобротным типом разветвления является разветвление «цилиндрический- прямоугольный» волноводы. В таких структурах на колебаниях Ηοΐη -типа можно проводить измерения образцов как цилиндрической, так и прямоугольной формы поперечного сечения с коэффициентом диэлектрических потерь в пределах ί9δε=1 – 1.25*10 "’ед;

–          разветвления на основе прямоугольных волно

водов предназначены для измерения параметров диэлектриков в форме прямоугольных параллелепипедов      с                        коэффициентом

диэлектрических потерь 1дб£=1 – 1.4*10 "’ед.

[1]  л. Стрижаченко, А. Звягинцев, В. Чижов. Ортогональное волноводное разветвление цилиндрический – прямоугольный волноводы// Вестник Харьковского национального университета. Радиофизика и электроника № 570, 2002, С.118-120.

[2]  Zvyagintsev А., Sthzhachenko А., ChlzhovV. Resonant Phenomena in the Rectangular Orthogonal Junction with Anisotropic Crystal.// Int. Journal of Infrared and Millimeter Waves, vol. 19, № 4, 1998, P.121-130.

[3]  A. A. Zvyagintsev, A. A. Strlzhachenko, D. F. Furman. Natural Electromagnetic Modes in Cylindrical Waveguide Function and Their Use for Non-destructive Microwave Measurements of Materials Electromagnetic Characteristics//lnt. Journal of Infrared and Millimeter waves, 1995, vol.16, №5.

AN EIGEN Q-FACTOR OF ELECTROMAGNETIC MODES IN SEMI-OPENED WAVEGUIDE JUNCTIONS OF VARIOUS CONFIGURATIONS WITH DIELECTRIC

A. A. Zvyagintsev, A. V. Strizliaclienl<o,

V.                       V. Cliizliov, Y. B. Reslietnyal<

Kharkov National University 4, Svobody Sq., Kharkov, 61077, Ukraine Ph.: (0572)7075424, 7075319, Fax: (38)0572437044 e-mail: Aleksander V.Strizhachenko@univer.kharkov.ua

Abstract – The electrodynamic and numerical analysis of eigen Q-factor of electromagnetic modes of H-type (as the most high-quality) in waveguide junction of cylindrical-rectangular waveguides filled by dielectric have been carried out in this work. The comparative characteristic of eigen Q-factor waveguide junctions of various cross-section was given: cylin- drical-radial waveguides, rectangular-rectangular waveguides, cylindrical-rectangular waveguides. The recommendations on using of a specific type of waveguide junctions for measurement of dielectric losses of the certain materials were given.

Conclusions

In rigorous formulation the electrodynamic and also numerical analysis of eigen Q-factor of H-modes in semi-opened waveguide junction of cylindrical-rectangular waveguides with dielectric depending on dielectric permittivity, factor of dielectric losses, losses in waveguide walls and the geometrical sizes of structure was carried out.

The comparative analysis with the similar results received earlier for waveguide junctions of cylindrical-radial waveguides and rectangular-rectangular waveguides was executed. Numerical researches have shown:

–            The high-qualityest junction is cylindrical-radial waveguides. In such structures made of copper, or covered by precious metals it is possible to measure the electric parameters of cylindrical and plane samples with factor of dielectric losses within the limits of tg5j=1 – 8*10’^ units,

-The next high-quality type of junction is the junction of cy- lindrical-rectangular waveguides. In such structures on Hom – mode it is possible to carry out measurements of samples both cylindrical, and rectangular form of cross-section with factor of dielectric losses within the limits of tg5s=1 -1.25*10’”units, -Junctions on the basis of rectangular waveguides are intended for measurement of dielectric parameters in the form of rectangular parallelepipeds with factor of dielectric losses tg5^=1-1.4*10·’* units.

All types of waveguide junctions are intended for measurement of local dielectric losses in samples without their destruction because only the region of waveguides coupling is resonant. All waveguides are cut-off for all types of modes on resonant frequency and their influence is insignificant.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты