+7 (499) 110-86-37Москва и область +7 (812) 426-14-07 Доб. 366Санкт-Петербург и область

Полый объемный резонатор с диэлектрическими стенками

Полый объемный резонатор с диэлектрическими стенками

Объемный резонатор — это колебательная сверхвысокочастотная система. Объемный резонатор аналогичен колебательному контуру. Объемный резонатор имеет вид объема, который заполнен воздухом или любым другим диэлектриком. Подобный объем ограничен или пространством с определенными электромагнитными свойствами, или проводящей поверхностью. Полые объемные резонаторы считаются самыми распространенными.

Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения юридических вопросов, но каждый случай носит уникальный характер.

Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему - обращайтесь в форму онлайн-консультанта справа или звоните по телефонам, представленным на сайте. Это быстро и бесплатно!

Содержание:

Microwave cavity. Электромагнитный резонатор, в котором накопление энергии электромагнитных колебаний происходит в объёме, ограниченном хорошо проводящими поверхностями.

specpreprava.ru

Категория: Физика. Похожие презентации:. Линии передачи электромагнитных волн. Волноводы и объемные резонаторы. Тема 1. Общие свойства и характеристики волновых процессов. Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения юридических вопросов, но каждый случай носит уникальный характер. Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему - обращайтесь в форму онлайн-консультанта справа или звоните по телефонам, представленным на сайте. Это быстро и бесплатно! Расчет и исследование цилиндрического МДР с отверстиями в торцевых стенках методом частичных областей.

Исследование металло-диэлектрических резонаторов методом частичных областей с непрерывным спектром собственных функций. Диссертация посвящена исследованию и разработке методов расчета электрических характеристик цилиндрических резонаторов СВЧ и КВЧ диапазонов с неоднородным диэлектрическим заполнением и нерегулярностью экранирующей поверхности в виде отверстий и щелей.

Актуальность темы. Сложность и многообразие СВЧ устройств требует разработки высокоэффективных методов расчета их основных характеристик, адекватно отражающих особенности конструкции этих устройств. К числу наиболее распространенных в технике СВЧ относятся устройства на основе резонаторов, являющихся закороченными отрезками линий передачи [].

Новые функциональные возможности, возможности миниатюризации и повышения технических характеристик устройств открываются при неоднородном диэлектрическом заполнении резонаторов. Волноводные резонаторы с частичным диэлектрическим заполнением, называемые также металлодиэлектрическими МДР , широко используются для построения различных частотно-избирательных и частотно-разделительных устройств [], миниатюрных генераторов и усилителей СВЧ [6, 8], планарных [9] и объемных [10] интегральных схем на основе неоднородных слоистых структур, колебательных систем квантовых дискриминаторов [11] и др.

Важнейшим является применение МДР в установках для проведения физических измерений. МДР широко применяется в качестве измерительных ячеек в установках для измерения параметров диэлектриков резонансным методом []. Образец диэлектрика помещают в резонансную полость и проводятся измерения резонансной частоты и добротности резонатора. МДР используются в качестве поглощающих ячеек в радиоспектроскопах электронного парамагнитного резонанса [15, 16].

В настоящее время интенсивно развиваются микроволновые методы контроля параметров нефти и природного газа в технологических установках [17,18]. Как известно, для повышения точности физических измерений в первую очередь важно уменьшить инструментальные погрешности. Однако при косвенных измерениях необходимо также свести к минимуму ошибки, вносимые расчетным алгоритмом. В настоящее время нельзя считать оправданным применение приближенных алгоритмов, ориентированных на получение простых расчетных соотношений.

Современный уровень вычислительной техники позволяет строить расчетные алгоритмы на основе строгого электродинамического анализа с максимальным учетом конструктивных особенностей измерительных ячеек.

На практике часто приходится иметь дело с резонансными ячейками, в которых конструкция экрана содержит отверстия, щели, металлические ребра, нарушающие целостность и однородность металлической поверхности.

Учет этих конструктивных элементов резонаторов наряду с диэлектрическими включениями является важным условием построения высокоточных расчетных алгоритмов. Таким образом, разработка строгих методов расчета МДР, применяющихся в установках для физических измерений, создание на основе этих методов алгоритмов, позволяющих быстро и с высокой точностью находить измеряемую величину по данным инструментальных измерений, является актуальной проблемой.

Решение ее наряду с созданием методик измерений, минимизирующих инструментальные погрешности, является важной научной задачей. Рассматриваемые в диссертации конструкции схематически показаны на рис.

В1 и В2. Первая представляет собой цилиндрический волноводный резонатор отверстиями в торцах, через которые в него вводится исследуемый образец диэлектрика в виде стержня. Отверстия являются заполненными диэлектриком отрезками волноводов, запредельными на рабочей частоте. Такая конструкция описана в известной литературе по методам измерения параметров диэлектриков на СВЧ например, в монографии [12] и широко применяется на практике.

Основные достоинства ячейки, рис. В1, заключаются в следующем. Она исключает необходимость сборки-разборки резонатора при проведении измерений. В резонансной полости возбуждается симметричное электрическое колебание, близкое по структуре к колебанию Е0ю цилиндрического волноводного резонатора. При практическом применении ячейки, рис. Она предполагает использование тонких диэлектрических образцов, приводит к простым расчетным формулам для определения е и tgд, но характеризуется высокой погрешностью.

Строгий электродинамический анализ резонансной ячейки, рис. В1, с учетом отверстий в торцах, при произвольной толщине диэлектрического стержня и соотношении геометрических размеров резонатора до настоящего времени не проводился. В2, применяемый [17] в микроволновом измеI. Он представляет собой цилиндрический волноводный резонатор, у которого один из торцов закрыт диэлектрической пластиной, нижняя поверхность которой металлизирована.

Края пластины выходят за пределы резонатора. Фланец резонатора и нижний слой металлизации образуют заполненную диэлектриком щель, которую можно рассматривать как отрезок радиального волновода, запредельного на рабочей частоте. В резонаторе возбуждается симметричное магнитное колебание, близкое по структуре к колебанию Н0ц цилиндрического резонатора. К нижней стороне пластины плотно прижат микрохолодильник-нагреватель элемент Пельтье , с помощью которого температуру пластины можно менять в широких пределах.

Через резонатор прокачивается исследуемый газ. Элемент Пельтье, а также отверстия в верхней крышке резонатора, через которые прокачивается газ, на рис.

В 1 не показаны. Момент выпадения пленки индицируется по сдвигу резонансной частоты и изменению добротности резонатора. Значение температуры пластины, соответствующее этому моменту, позволяет при известном давлении газа определить его влажность. В отличие от резонансной ячейки, рис.

В2, не требуется разрабатывать расчетный алгоритм вычисления исследуемой величины по данным измерений. Однако последние оказывают определяющее влияние на функциональные свойства датчика. Расчет этих характеристик с высокой точностью с учетом конструктивных особенностей резонатора необходим для оптимизации геометрических размеров датчика с целью повышения его чувствительности. В связи с высокой рабочей частотой, которая составляет 35 ГГц, резонатор имеет весьма малые геометрические размеры, что делает затруднительным его экспериментальную доводку.

Учитывая сказанное, строгое электродинамическое исследование датчика и расчет его основных электрических параметров приобретают большое практическое значение.

Конструкция МДР, подобная показанной на рис. В2, в известной литературе не рассматривалась. Научная проблема, решаемая в диссертации. Резонансные структуры, рис. В1 и 2, представляют собой достаточно сложные объекты для электродинамического исследования: они имеют частичное диэлектрическое заполнение в сочетании с нерегулярной экранирующей поверхностью наличие отверстий, щелей.

Цилиндрические полностью экранированные МДР являются хорошо исследованными структурами. В первую очередь это относится к различным конструкциям экранированных цилиндрических диэлектрических резонаторов ЭЦДР. Для их исследования применялись разные методы: различные варианты метода интегрального уравнения [], метод моментов [25], численные методы []. Однако наиболее распространенным и эффективным при исследовании разнообразных конструкций МДР является метод частичных областей МЧО.

Он является наиболее привлекательным и при решении задач, поставленных в диссертации. МЧО появился в прикладной электродинамике, по-видимому, около шестидесяти лет назад [29]. Отметим, что в цитированной работе рассматривалась колебательная система с аксиальной симметрией. Основные разновидности МЧО будут проанализированы ниже в главе 1 диссертации при определении путей исследования резонаторов, рассматриваемых в диссертации. Для исследования различных электродинамических структур с отверстиями в экране в том числе резонаторов широкие возможности предоставляет метод собственных векторных функций и волноводных уравнений [30, 31].

Однако, этот метод приводит к довольно громоздкому алгоритму, и его применение оправдано при решении достаточно сложных задач, например, для расчета возбуждения резонатора волноводом через отверстия в оболочке [32]. При простой конфигурации отверстий или щелей , вписывающихся вместе с поверхностью резонатора в одну цилиндрическую систему координат, наиболее рациональным является использование МЧО: учет отверстий щелей в оболочке и диэлектрических включений можно произвести в этом случае производится наиболее просто и естественно.

Поскольку МЧО обычно приводит к расчетным алгоритмам в незамкнутой форме, для улучшения их сходимости и увеличения быстродействия представляют интерес усовершенствованные варианты МЧО такие, как метод пересекающихся налагающихся частичных областей [33, 34]. Возможности МЧО применительно к экранированным цилиндрическим МДР исследованы достаточно полно библиография работ по этому вопросу рассмотрена в главе 1. Однако наличие у исследуемых в диссертации резонаторов отверстий щелей в экране, которые существенно влияют на структуру электромагнитного поля, не позволяет в полной мере использовать выводы и рекомендации этих работ.

В связи с этим представляет несомненный научный интерес сравнение различных вариантов МЧО применительно к МДР с отверстиями в оболочке. Сравнение возможно по быстродействию и скорости сходимости внутренней расчетных алгоритмов, точности выполнения граничных условий, степени реализации особенностей электромагнитного поля [35] вблизи металлических ребер и по другим пунктам. Наконец, возможно сравнение результатов расчета с экспериментом. В диссертации проводится сопоставление различных вариантов МЧО на примере исследования резонансной структуры, рис.

Другой важной научной проблемой, решаемой в диссертации, является дальнейшая разработка и развития МЧО с непрерывным спектром собственных функций для внутренних задач электродинамики. В диссертации на примере исследования структуры, рис. Это дает возможность использовать для решения ИУ известные [39] численные методы.

В результате впервые удалось получить спектральную функцию в явном виде. Для второй резонансной структуры, рис. В связи с темой диссертации основное внимание уделяется осесим-метричным цилиндрическим структурам. Рассмотрены цилиндрические волновод-ные резонаторы с частичным диэлектрическим заполнением в виде стержня, втулки, диска и различные конструкции ЭЦДР.

Подробно проанализированы варианты МЧО, отличающиеся способами разбиения резонансной структуры на частичные области и получения системы линейных алгебраических уравнений. Показано важное значение использования в качестве частичных областей отрезков волноведущих структур с хорошо исследованным спектром волн.

Отмечается, что при определенном разбиении структуры на частичные области в одной или нескольких частичных областях не удается сформулировать краевую задачу Штурма-Лиувилля. В этом случае строгое решение задачи требует введения непрерывного спектра собственных функций в указанных частичных областях.

Проведенный в первой главе анализ позволил наметить пути исследования структур, рассматриваемых в диссертации. Вторая глава диссертации посвящена применению МЧО к исследованию цилиндрического резонатора с диэлектрическим стержнем и отверстиями в торцах, рис.

В главе составлено характеристическое уравнение резонатора, получены формулы для добротности рабочего колебания. Поскольку расчетные выражения записываются в незамкнутой форме, значительное внимание уделяется изучению сходимости разработанного алгоритма в зависимости от выбранного приближения характеристического уравнения как по значениям резонансной частоты, так и добротности.

Объёмный резонатор

Объемный резонатор. Обычно объемный резонатор — замкнутая полость с проводящими стенками, форма и размеры которой определяют частоту колебаний и конфигурацию электрического и магнитного полей. Форма ограничивающей поверхности в общем случае может быть произвольной, однако, практическое распространение в силу простоты конфигурации электромагнитного поля, простоты расчета и изготовления получили объемные резонаторы простейших форм. К ним относятся круглые цилиндры, прямоугольные параллелепипеды, тороиды, сферы.

Объемный резонатор

Работа диэлектрического резонатора основана на принципе объемного резонанса электромагнитной волны внутри используемого образца диэлектрика [27—34]. Из теории электромагнитного поля известно, что идеальный объемный резонатор представляет собой пространство, которое ограничено поверхностями, обеспечивающими полное отражение электромагнитных волн. Известно, что граница раздела воздуха и диэлектрика отражает электромагнитные волны в случае, когда угол падения превышает критическое значение где относительная диэлектрическая проницаемость.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок вокала. Распевка на динамику и головной резонатор

Объёмный резон а тор , колебательная система сверхвысоких частот, аналог колебательного контура ; представляет собой объём, заполненный диэлектриком в большинстве случаев воздухом и ограниченный проводящей поверхностью либо пространством с иными электрическими и магнитными свойствами. Наибольшее распространение имеют полые О. Форма ограничивающей поверхности О. К ним относятся круглые цилиндры, прямоугольные параллелепипеды, тороиды, сферы и др.

Категория: Физика. Похожие презентации:.

Существуют О. Хотя под О. Простейшей моделью, описывающей спектральные свойства одномерного О. Инфо Если полый резонатор образован металлическими стенками, то он также часто называется закрытым резонатором.

Полый объемный резонатор с диэлектрическими стенками

.

.

.

.

Металлические полые объемные резонаторы изготавливают обычно из путем перемещения стенок или введения в полость металлических поршней, Для диэлектрических объемных резонаторов используются диэлектрики с​.

.

.

.

.

.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Резонтаторы голоса у человека. Как улучшить звучание резонаторов? Видео урок
Комментарии 5
Спасибо! Ваш комментарий появится после проверки.
Добавить комментарий

  1. Милена

    Кому не подобається Україна, чемодан, вокзал,а то одні балачки,

  2. Ефросиния

    Слышал, что брачные контракты легко отменються в зале суда

  3. Маргарита

    Хотелось бы узнать чем же то дело закончилось (увы сам не нашел). Заранее благодарен.

  4. simitfau

    Тарас вы развиваетесь, и это круто! Улучшается качество видео, более интересно и звук лучше!

  5. Лилиана

    Сижу такой и думаю , боже как дальше жить ? Нужно за квартиру заплатить , детишек одеть, обуть , накормить , а денег не хватает и вот оно чудо свершилось ! Спасибо вам о великие депутаты , хоть раз подумали о том как улучшить уровень жизни своих граждан . Теперь буду жить как у бога за пазухой Молодцы депутаты , С Новым Годом ВАС ЧЕРТИ !