Університет “Львівська Політехніка”
ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЗОНАТОРІВ НВЧ
ВСТУП.
Коливальні системи діапазону НВЧ конструктивно реалізуються у вигляді
областей простору, обмеженого зі всіх сторін металевою оболонкою. Такі коли-
вальні системи дістали назву резонаторів НВЧ. Дана робота знайомить з основ-
ними типами резонаторів НВЧ і дозволяє встановити зв’язок між їх конструктив-
ними і електричними параметрами.
ТЕОРИТИЧНІ ОСНОВИ.
Коливальні системи низькочастотного діапазону будуються на основі елементів із зосередженими параметрами. В найпрстішому випадку, коли коливальна система складається з котушки і конденсатора, її резонансна частота визначається за формулою:
. /4-1/
З цієї формули випливає, що для підвищення резонансної частоти необхідно зменшувати індуктивність і ємнність елементів. Але це можливо лише до діапа-
зону надвисоких частот. В діапазоні НВЧ індуктивність і ємність провідників, які з’єднують елементи, стає співрозмірною з реактивностями самих елементів або навіть може перевищувати їх . Тому коливальні системии на основі елемен-тів із зосередженими параметрами виявляються неприйнятними для діапазону НВЧ.
Неважко впевнитися в тому, що роль коливальних систем в діапазоні НВЧ
можуть відігравати відрізки ліній передач. дійсно, якщо на вхід корткозамкнутої лінії передач, довжиною /4, подати електромагнітну хвилю, то в лінії встановлюється режим стоячої хвилі з розподілом струму і напруги, який пока-заний на рис.1:
U I
/4
рис.1
цей розподіл показує, що на вході лінії ( в площині холостого ходу) зосереджена восновному енергія електричного поля, а в площині короткого замикання – енер-гія магнітного поля. І процес розприділення електромагнітної хвилі від площини
холостого ходу до площини короткого замикання і назад можна розглядати як процес трансформації енергії електричного поля в енергію магнітногоі навпвки. Таким чином, в чвертьхвильовому відрізку лінії передач проходять ті ж процеси,
що і в коливальному контурі, який складається із конденсатора
і котушки.
Оскільки розміри коливальних систем на НВЧ виявляються співрозмірними з довжиною хвиль, то їх належить віднести до нестандартних систем, здатних випромінювати електромагнітні хвилі в навколишній простір. Для того, щоби попередити випромінювання і звязані з ним втрати енергії електромагнітного поля, такі коловальні системи виконують на основі закритих ліній передач, в яких електромагнітне поле екранізовано від навколишнього простору. З цією метою найчастіше використовують відрізки коаксиальних або хвильових ліній передач, і такі коливальні системи носять назву резонаторів НВЧ.
На відміну від низькочастотних коливальних систем, які описуються основ-ною системою параметрів: , , , коливальні системи НВЧ діапазону опису-ються наступними основними параметрами: резонансною довжиною хвилі - .
власною (ненавантаженою) добротністю - і еквівалентною активною провід-ністю - .
Резонансна довжина хвилі залежить від геометрії (розмірів і форми ) резо-натора і параметрів середовища, яке його заповнює.
Власна добротність визначається із відношення:
, / 4-2 /
де -енергія електромагнітного поля, нагромаджена в коливальній системі;
- енергія, що розсіюється в коливальній системі за період коливань.
Оскільки енергія, накопичена в коливальній систепмі, пропорційна її об’єму, а розсіювана енергія в основному визначається втратами в стінках (при повітря-ному заповненні), то власна добротність виявляється пропорційною величині:
, /4-3/
де – об’єм резонатора;
- площа внутрішньої поверхні резонатора;
- глибина проникнення струму на заданній частоті.
Із останнього співвідношення випливає, що з точки зору досягнення макси-мальної добротності потрібно вибирати такі форми резонаторів, для яких відно-шення було б найбільшим.
Порівняння низькочастотних і НВЧ коливальних систем по добротності
показує, що останні володіють більшою добротністю, яка зазвичай лежить в ме-
жах . Це пояснюється тим, що джерелами втрат в низькочастотних
контурах являються провідники і сердечники котушок, поля розсіювання і діе-лектрики конденсаторів. В той час як в НВЧ резонаторах джерелами втрат явля-ються лишеїх стінки (втрати на випромінювання відсутні,так як системи явля-ються замкнутими, а втрати при використанні повітряного заповнення - незнач-ні).
З метою зниження втрат в стінках їх обробляють по високому класу час-тоти (переважно 8 - 12) і застосовують антикорозійні покриття.
І, нарешті, третім основним параметром резонатора є еквівалентна актив-на провідність. Її визначають як зосереджену активну провідність, в якій розсію-ється потужність, рівна потужності втрат в резонаторі, якщо до клем цієї провід-
ності прикласти високочастотну напругу, яка рівна напрузі в заданій площині резонатора :
. /4-3/
Еквівалентна провідність на відміну від резонансної довжини хвилі і власної добротності є параметром неінваріантним, тобто, залежним від площини відліку.
Це являється наслідком співрозмірності геометричних розмірів резонатора і дов-
жини хвилі. (рис.1).
Якщо резонатор включається в тракт НВЧ, то в цьому випадку приходиться
вводити додаткові павраметри, які характеризують зв’язок резонатора з трактом.
Так, наприклад, якщо резонатор включений по схемі активного двоподюсника
/рис.2/, то його зв’язок з навантаженням характеризують параметрами наванта-
жена // і // зовнішня добротності, які визначаються із:
, /4-4/
/4-5/
-енергія, накопичена в резонаторі;
- сумарна енергія, що розсіюється в резонаторі і навантажені за період;
-енергія, яка розсіюється в навантаженні за період.
Не важко впевнетися в тому, що параметри власна, навантажена і зовнішня доб-ротності зв’язуються одна з одною наступним співвідношенням:
. /4-6/
P
Н
Yc
Рис.2
Використовуючи представлення резонатора у вигляді еквівалентного пара-лельного коливального контура параметри добротності можна записати у вигляді:
, /4-7/
, /4-8/
, /4-9/
де - резонансна частота;
- приведена вхідна провідність резонатора;
- приведена провідність навантаження, трансформована до входу резо-
натора;
- крутизна характеристики реактивної провідності в області резонансу.
Неважко впевнитися в тому, що співвідношення між добротностями задо-
вільняють наступним нерівностям: , і залежать від величини зв яз-
ку резонатора з навантаженням.
ККД при передачі енергії з резонатора в навантаження можна визначити з:
, /4-10/
або
.
Розглянутий випадок на практиці зустрічається у вигляді резонатора, який входить в склад електронног приладу, який генерує коливання НВЧ.
Якщо резонатор включений по схемі пасивного двохполюсника /рис.3/, то
параметри , , можна використовувати для визначення режиму роботи
НВЧ тракту.
З якісно нової точки зору положення заключається в наступному. Нехай
tлектромагнітна хвиля, яка поступає з узгодженого генератора в лінію передачі
//, частково проходить в резонатор через отвір зв’язку, а частково відбивається від стінки діафрагми. Проникаючи через отвір зв’язку, хвиля відби-вається від другої стінки резонатора і частково проходить через отвір в лінію пе-
редачі, а частково відбивається назад в резонатор.
Другие работы по теме:
Теорія економічного аналізу
Сутність та предмет економічного аналізу. Визначення понять "технологія", "фактор", "резерв", "аналіз". Класифікація господарських резервів. Управлінський та оперативний аналіз. Основні джерела інформації у процесі здійснення аналітичного дослідження.
Дослідження фототранзистора
Лабораторна робота №4 Тема: Дослідження фототранзистора Мета роботи: Вивчення основних фізичних закономірностей, визначаючих властивості та параметри фототранзисторів, дослідження світлових характеристик цих приладів.
Ваші національні особливості
Анкета №5 (дослідження рівня етнічної свідомості та культури). Просимо уважно зачитати запитання і варіанти відповідей на кожне з них. Виберіть відповідь, що відповідає Вашій думці і обведіть кружечком номер цього варіанту. Не пропускайте запитань і не радьтесь з оточуючими, головною є ваша думка.
Доцільність проведення чемпіонату Європи з футболу "Євро-2012"
Соціологічне дослідження поглядів студентів щодо доцільності проведення чемпіонату Європи з футболу в Україні: мета, об’єкт дослідження, об’єм вибіркової сукупності, метод збору інформації. Питання, що підлягали вивченню; етапи реалізації проекту.
Основи соціології
Місце соціології у системі суспільних наук. Характеристика функцій соціології, її завдань, рівнів. Поняття та об`єкт соціологічного пізнання. Основні види самогубств за теорією Дюркгейма. Компонент релігійної відповідальності протестанта за М.Вебером.
Дослідження рухів зубообробного вестата
Характеристика основ кінематики верстата, визначення колової та радіальної подач, схеми їх здійснення. Дослідження радіального врізання довбача у заготовку і пристрої для їх спостереження. Суть кінематичних ланцюгів колової та радіальної подач.
Лабораторна діагностика хронічних гепатитів цирозів ускладнення цирозів
Венепункція – прокол вени з метою забору крові для лабораторного дослідження. Крові на дослідження беруть в кількості 5-10 мл. Визначають білок і білкові функції, білірубін: прямий, загальний, непрямий. Холестерин, В-ліпопротеїди, ферменти АСТ, АЛТ, АСАТ – аспартаміпрансферази; АЛАТ – аланін – амінотрансферази.
Маркетинг освітніх послуг 2
Впровадження ринкових відносин обумовлює необхідність розвинутої системи ефективного ведення справ у сфері освітніх послуг, що б орієнтувала навчальні заклади на підготовку робітників і фахівців відповідно до попиту ринку освітніх послуг і ринку праці, поєднала процес завершення навчання з процесом включення випускників у трудову діяльність.
Технологія процессу проведення фокус-групового дослідження
Іващенко І.А., Гавва О.В., АМ-54 Соціальна технологія підготовки та проведення фокус-групового дослідження в рамках вивчення дисципліни «Методи, методологія та технологія соціологічних досліджень» для студентів ІІІ курсу факультету соціології та права Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут»
Комплекс международного маркетинга
Основные стратегии международного маркетинга: экспорт, создание СП, создание филиалов и продажа лицензий. Процесс управления маркетингом: анализ рыночных возможностей, сбор целевых рынков, разработка комплекса маркетинга, претворение в жизнь маркетинговых мероприятий.
Маркетингова діяльність та планування діяльності підприємства
Основа планування обсягу збуту продукції широкого вжитку. Етапи життєвого циклу товару. Чинники, що не враховуються при формуванні плану збуту продукції. Складові залишків нереалізованої продукції. Показники, що включаються до плану реалізації продукції.
Електровимірювальна апаратура
Міністерство освіти та науки України Державний вищий навчальний заклад „Лисичанський нафтохімічний технікум” ЖУРНАЛ Лабораторні роботи ( звіти ) 5.05130103.ЕОЕ.096.00.00.ЛР
Електровимірювальна апаратура
Ознайомлення з правилами техніки безпеки, правилами збірки схем і правилами користування електровимірювальною апаратурою. Дослідження схем з’єднання резисторів. Зняття робочих характеристик трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.
Досвітня експлуатація засобів вимірювання
Ступінь зміни нормованих методологічних характеристик кількісних значень показників надійності експлуатації технічних пристроїв. Форми виявлення характерних поломок та конструктивних недоліків приладів. Визначення особливостей метрологічного дослідження.
Дослідження перехідних характеристик цифрових САК
Дослідження цифрових систем автоматичного керування. Типові вхідні сигнали. Моделювання цифрової та неперервної САК із використання MatLab. Результати обчислень в програмі MatLab. Збільшення періоду дискретизації цифрової системи автоматичного керування.
Наукове дослідження інформаційного забезпечення web сайту вищого навчального закладу України
Наукове дослідження інформаційного забезпечення web – сайту вищого навчального закладу України Сьогодні набуває актуальності проблема інформаційного забезпечення web – сайту вищого навчального закладу України забезпеченням наукової діяльності. Основою інформаційної підтримки інноваційних процесів є структуровані інформаційно-освітні ресурси (портали) і сучасні інформаційно-комунікаційні технології, що забезпечують ефективне використання учасниками інноваційних процесів цих інформаційно-освітніх ресурсів.
шпора по РПС
Формалізація – представлення простих для сприйняття або дослідження форми найзначніших індивідуальних рис об'єкту або явища, що вивчається. В просторових дослідженнях моделювання застосовується переважно в тих випадках, коли метою дослідження є з'ясування загальних закономірностей або детальне вивчення конкретного явища, процесу, що протікає в системі з певними просторовими або часовими властивостями.
Етапи педагогічного дослідження
Реферат на тему: Розпочинаючи педагогічне дослідження, важливо з'ясувати його вихідні положення, а саме: актуальність проблеми, об'єкт, предмет, мету, гіпотезу та завдання дослідження.
Луї Пастер 2
Луї Пастер (1822 - 1895) – видатний французький хімік, один із основоположників сучасної мікробіології, член Паризької Академії наук (з 1862р.), Французької медичної академії (з 1873р.).
Метод магнітної стінки
Лекція 16 . Він застосовується при аналізі діелектричних резонаторів. Обернена ситуація – хвиля виходить з металу (або діелектрика) в вакуум. Зліва – стояча хвиля, справа – біжуча, звичайна, зі сталою амплітудою.
Виникнення парашуту Історія його вдосконалення
Волинські Реферати Всі права збережено Referats@360 www.referaty Вища школа і просування до науки. Участь студента в дослідженні - одне з найбільш ефективних методів для навчання високо - кваліфікованих фахівців здібних до прийняття участі у швидко розвивається науковій і технологічній революції.
Методи контрацепції
Міністерство охорони здоров'я Коломийське медичне училище ім. І.Я.Франка Гурткова робота з акушерства на тему: “Методи контрацепції” Підготував студент
Параметричний підсилювач на НП-діодах
Лекція 29 . . Система генерує , при , якщо ж то система не генерує, проте зовнішній сигнал не підсилюється. - частота накачки. Інший варіант: - сигнал, - холостий,
Проблема наркоманії
І. Методологічна частина. Проблема дослідження. Мета дослідження. Завдання дослідження. Гіпотези. Спосіб збору інформації. І І.. Методична частина.
Збудження об’ємних резонаторів
Лекція 18 . Доведемо ортонормованість власних функцій резонатора. , бо задача про власні коливання розв’язується без струмів. Для другого коливання: