Реферат

Реферат Дослідження резонаторів НВЧ

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 4.6.2025


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 – обєм 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 звязок 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 звязуються 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.


1. Реферат Конфликт 6
2. Диплом на тему Идеология либерализма и её влияние на современные политические процессы
3. Реферат Эпоха ранней Древности конец IV конец II тыс. до н.э.
4. Реферат на тему Первобытный строй в Восточной Европе и Сибири
5. Доклад на тему Англичанин спасший гитлеровского Жука
6. Реферат Линии самообслуживания
7. Реферат Тульский Драматический театр им.Горького
8. Реферат Характеристика рослин верес вероніка лікарська вовконіг європейський вовчуг польовий
9. Реферат Функции денег 3
10. Реферат Судовое оборудование для работ под водой норвежского судна ОГЮСТ