Радіочастотні методи та засоби вимірювань параметрів хвилеводів із діелектричним заповненням - Автореферат

Вінницький національний технічний університет Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукПоява нових діелектричних матеріалів сприяє, в свою чергу, створенню нових ліній передач та пристроїв НВЧ, які містять діелектрики, таких як діелектричні та металодіелектричні хвилеводи, резонатори, фільтри, фазообертачі тощо. Проте залишається актуальною задача розробки зручних, оперативних та достатньо точних методів вимірювань параметрів хвилеводів із діелектричним заповненням, в першу чергу діелектричної проникності діелектриків з діапазоном проникностей від одного до десяти, які становлять значну частину діелектричних матеріалів, використовуваних в таких хвилеводах, та дисперсійних характеристик пристроїв на їхній основі. Разом з тим, наявність такого розвязку дозволить просто вимірювати параметри хвилеводів із діелектричним заповненням, цілеспрямовано вибирати форму та ступінь заповнення хвилеводів діелектриком для таких вимірювань, досліджувати дисперсійні характеристики хвилеводів із частковим або повним діелектричним заповненням. Удосконалено математичну модель хвилеводної вимірювальної комірки, що відрізняється використанням ефективної діелектричної проникності, яку покладено в основу методів вимірювання параметрів хвилеводів із діелектричним заповненням, що дозволяють збільшити швидкодію вимірювань шляхом автоматизації процедури вимірювань за допомогою панорамного дослідження частотних характеристик таких хвилеводів. Запропоновано методику вимірювання кількості півхвиль (парна чи непарна), що вкладаються уздовж зразка досліджуваного матеріалу, яка відрізняється використанням характеру зміни частотної характеристики КСХ хвилеводу з діелектриком при збільшенні довжини зразка, та дозволяє мінімізувати основну систематичну похибку вимірювання ефективної діелектричної проникності хвилеводів із діелектричним заповненням, причому без використання зовнішнього частотоміра чи проведення фазових вимірювань.В другому розділі здійснюється теоретична розробка методів і засобів вимірювань параметрів хвилеводів із діелектричним заповненням, а саме методів вимірювання ефективної діелектричної проникності та дисперсійної характеристики таких хвилеводів. Для цього за критеріями простоти розрахункових формул та практичної реалізації відібрано такі види частково заповнених хвилеводів (ЧЗХ): прямокутний хвилевід з двома діелектричними пластинами, розташованими симетрично біля вузьких стінок (модифікація 2-1-2), прямокутний хвилевід з центральносиметричною діелектричною пластиною (модифікація 1-2-1); прямокутний хвилевід з однією діелектричною пластиною біля вузької стінки (модифікація 1-2). Показано, що для хвилеводу, заповненого повітрям (tx=0, ty=0, er=1) h=0 і ееф=1, а для хвилеводу, повністю заповненого діелектриком з проникністю er (tx=1, ty=1) h=1 і ееф=er. В кінцевому результаті отримано математичну модель хвилеводної вимірювальної комірки, яка складається з одного шару діелектрика, у вигляді S-матриці, елементи якої де - функція послаблення; - коефіцієнт відбиття стрибка хвильового опору; W1,W0 - хвильові опори хвилеводу з діелектриком та без діелектрика відповідно; g1=b1-ia1 - стала поширення у хвилеводі з діелектриком; l1 - довжина хвилеводу з діелектричним заповненням (хвилеводної вимірювальної комірки). Показано, що для діелектрика без втрат на частотах мінімумів характеристик Кст(¦) та L(¦) виконується умова (n=1, 2, 3, …), яка еквівалентна тому, що уздовж зразка на цих частотах вкладається парна кількість чвертей хвиль , де - довжина хвилі в хвилеводі, або, що рівноцінно, ціла кількість півхвиль .

Основний зміст роботи