.

Дослідження резонаторів НВУ.(реферат)

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 1036
Скачать документ

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.

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.

.

.

Резонансна довжина хвилі залежить від геометрії (розмірів і
форми ) резо-натора і параметрів середовища, яке його заповнює.

Власна добротність визначається із відношення:

/ 4-2 /

-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/

– об’єм резонатора;

– площа внутрішньої поверхні резонатора;

– глибина проникнення струму на заданній частоті.

було б найбільшим.

Порівняння низькочастотних і НВЧ коливальних систем по
добротності

показує, що останні володіють більшою добротністю, яка зазвичай лежить в
ме-

. Це пояснюється тим, що джерелами втрат в низькочастотних

F

?

?

°

c

¤

jE

-вляються 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-

/ 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/

– 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-

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

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.

Н

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019