Реферат на тему ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЗОНАТОРІВ НВЧ - Фізика - Реферати - Каталог статей

Реферат на тему 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. ТЕОРЕТИЧНІ 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 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.
1 2 3 4 5 Категория: Фізика \| Добавил: Aspirant (06.05.2013)
Просмотров: 544 \| Комментарии: 1 \| Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: