ИЗМЕРЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛА ПЛОСКО-ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ, РАСПОЛОЖЕННОЙ В ВОЛНОВОДЕ

February 14, 2013 by admin Комментировать »

Саламатин В. В., Лукьянчук Г. А. Лемешко Г. В. Севастопольский национальный технический университет Студенческий городок, г. Севастополь, 99053, Украина тел.: (0692) 235258, e-mail: rt.sevgtu@stel.sebastopol.ua

ориентированный граф плоскопараллельной пластины, размещенной в волноводе. Схема включения и граф представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Плоскопараллельная пластина в согласованном волноводе: а) схематическое изображение;

б) ориентированный граф.

Fig. 1. The parallel-sided plate located in а rectangular waveguide: a) Diagram of connection, b) directed graph

Аннотация – Получены соотношения, связывающие комплексные коэффициенты отражения и передачи с комплексными параметрами материала плоскопараллельной пластины, расположенной в волноводе прямоугольного сечения. Изложена методика высокоточного измерения СВЧ параметров пластины и на их основе определения вещественных и мнимых составляющих комплексных диэлектрической и магнитной проницаемости материала.

I.                                        Введение

Существуют многочисленные устройства для определения электромагнитных параметров материалов, в том числе и волноводные. Многообразность методов и устройств подчеркивает актуальность этой задачи, решение которой необходимо не только для исследования новых материалов, но и для идентификации существующих, в частности, для определения фальсифицированной продукции.

Достигнутый прогресс в совершенствовании измерителей комплексных параметров волноводных устройств, построенных на основе калибруемых интерференционных микроволновых преобразователей [1,2], позволяет с высокой точностью измерить вышеуказанные параметры и определить связанные с ними комплексные диэлектрическую и магнитную проницаемости образца материала, размещаемого в волноводе.

Целью настоящей работы является получение соотношений между комплексными коэффициентами отражения (ККО) и передачи (ККП) волноводного четырёхполюсника и электромагнитными параметрами материала, заполняющего отрезок волновода этого четырехполюсника. Далее, определение составляющих комплексных величин диэлектрической и магнитной проницаемости на фиксированной частоте и получение их частотных характеристик в диапазоне частот волновода по измеренным величинам модулей и аргументов ККО и ККП.

II.                               Основная часть

Поле в прямоугольном волноводе можно представить суперпозицией плоских однородных волн, называемых парциальными, многократно отраженных от его граничных поверхностей. На плоскопараллельную пластину (образец материала), размещенную в прямоугольном волноводе с волной Ню, под углом Θ^ι падает перпендикулярно поляризованная плоская волна [3]. Комплексные коэффициенты отражения и преломления 2^. электромагнитных волн на границах раздела сред, а также коэффициент распространения волны К в исследуемом образце зависят от относительных комплексных диэлектрической и магнитнойпроницаемостей

материала пластины. Для определения ККО Г и ККП Т волноводного четырехполюсника проанализируем

Пластина толщиной d размещена в отрезке волновода, нагруженном согласованной нагрузкой СН. Коэффициент отражения СН полагаем равным нулю {Ген =0 ). Три среды, характеризующиеся волновыми сопротивлениями , (п=1, 2, 3), разделены плоскостями Л и В (рисунок 1, а). Средами 1 и 3 является воздух, так чтогде    и             –              абсо

лютные магнитные и диэлектрические проницаемости воздуха. На ориентированном графе (рисунок 1, б) введены следующие обозначения:                                                               , Ej , Ё2 ,

£3", £3 ,- нормированные амплитуды сходящихся и расходящихся волн; Γ^^ и Г33 – ККО от граничных плоскостей Л и В при распространении падающей волны слева направо; Г22 и Г33 – справа налево;

jji, Г32 и Ги , Г23 – ККП границ Л и В при распространении волны в прямом и обратном направлениях; ^-Kd _ коэффициент передачи волны в среде 2. а и Ь – широкая и узкая стенки волновода. Используя "п- равило некасающегося контура" определим коэффициент отражения от пластиныи коэффициент передачи пластины T=E-jEt [4]. При этом учитываем, что =Ё^^Г = 0, следовательно, передачи ветвей Г’з =723=0. Коэффициенты Г \л Т определяются соотношениями:

где–        дли

на волны в свободном пространстве.

Коэффициенты отражения и коэффициенты передачи 7^ определяются формулами Френеля для перпендикулярно поляризованной плоской волны. Подставив Г,.,, и 7^. в (1) и проведя цепочку преобразований, выразив коэффициенты Г и Г через соответствующие значения диэлектрической {ε’,ε") и магнитной (μ’,μ") проницаемостей, получаем:

I

Таким образом, измерив модули и аргументы ККО и ККП отрезка прямоугольного волновода, заполненного исследуемым материалом, можно определить электромагнитные параметры последнего: а также к . Указанные параметры дают полную характеристику измеряемого образца.

III.                                    Заключение

Следующим этапом работы станет разработка алгоритмов решения полученных уравнений относительно составляющих комплексных параметров материала и анализ погрешностей их определения.

IV.                           Список литературы

[1]  гимпилевич Ю. Б., Носкович В. И. Алгоритм обработки сигналов с калибруемого интерференционного преобразователя высокоточного измерителя коэффициента отражения // Радиотехника. Всеукр. междунар. науч.-техн. сб. – Харьков, 2005. – Вып. 140. – С.92-95.

[2]  Гимпилевич Ю. Б., Носкович В. И. Измеритель комплексного коэффициента передачи на основе калибруемого микроволнового преобразователя // Радиотехника. Всеукр. междунар. науч.-техн. сб. – Харьков, 2005.

–         Вып.143. – С.34-39.

[3]  Афонин И. П., Пащенко И. В., Саламатин В. В. Интерференционный метод измерения электромагнитных параметров материалов // Вестник СевГТУ. Сер. Информатика, электроника, связь. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002. – Вып. 41. – С. 76-79.

[4]  Семёнов Н. А. Техническая электродинамика – М.:

Связь, 1973.-480 с.

COMPLEX PARAMETERS’ MEASUREMENT OF A PARALLEL-SIDED PLATE MATERIAL LOCATED IN THE WAVEGUIDE

Salamatin V. V., Lukyanchuk G. A., Lemeshko G. V. Sevastopol National Technical University Studgorodok, Sevastopol, 99053, Ukraine Ph.: (0692) 235258, e-mail: rt. sevgtu@stel. sebastopol. ua

Abstract – Correlations interconnecting complex reflectivity factor (CRF) and complex transfer factor (CTF) with integrated parameters of a parallel-sided plate material located in the rectangular cross-section waveguide are obtained. Method of high frequency measuring of super-high frequency (SHF) of plate parameters is stated: and method of determination of material and imaginary components of complex permittivity and complex magnetic conductivity of material on the basis of this measuring is given.

I.                                         Introduction

Reached advance in perfection of measuring instrument of complex parameters of waveguide facilities made on the basis of calibrated interference microwave converters [1,2], allows measuring above mentioned parameters with high accuracy and determining complex permittivity connected with them and magnetic conductivity of located in waveguide material sample.

II.                                        Main Part

The field in the rectangular waveguide can be presented as a superposition of flat homogeneous waves called partial, iteratively reflected from its boundary surfaces. Athwart polarized flat wave falls at an angle of Θ^ι on the parallel-sided plate (material sample) located in rectangular waveguide with the Hiowave. Complex reflection factor Гу and complex refraction

factor fij ofthe electromagnetic waves on the boundary ofthe

environment and propagation factor of the wave К ofthe sample under study depend on the relative complex permittivity έ = ε’-ίε" and complex magnetic conductivity μ = μ’-ίμ" of

the plate material. To determine CRF Г and CTF f of waveguide quadripole, it is necessary to make and solve directed graph of parallel-sided plate located in waveguide. Diagram of connection and directed graph are shown on figure 1.

The plate d thick is located in waveguide segment, which is loaded with coordinated load (CL), CRF of which equals to zero {TcL =0 ). Coefficients Г and T are defined by relations (1). After transforms the following formulas are derived (2).

Thus, having measured modules and arguments of quadripole CRF and CTF representing a segment of rectangular waveguide completed with the material under study, let’s define its electromagnetic parameters: ε’,ε",μ’,μ",ζ2,α and also К .

III.                                       Conclusion

The next phase of the work will include the elaboration of solution algorithms of equations received in regard to the components of complex parameters of the material and analysis of determination errors.

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