книги / Элементы и устройства систем низких и сверхвысоких частот

Рис.3

На регистре данных устанавливается значение адреса для соответствующего модуля. Производится запись в регистр ИР23 и МИ битом CR0. Далее выставляется зна­ чение непосредственно для контакта МК, которое по схеме блока прозвонки передается на все МК. Запись адреса контакта в регистры ИР23 на МК и запись в ре­ гистры синхронизируется битом CR1. Адрес контакта за­ дается первыми шестью битами регистра. Шестой бит

подключены контакты 18-20 разъема XI, на которых схе­ мой блока прозвонки сформирован позиционный адрес мо­ дуля. Если адреса совпадают, то при записи в регистр на выходе шестой бит будет иметь значение логической единицы. Это будет признаком выбора модуля.

Биты 3-5 подключены к адресам ключей, а 0-2 под­ ключены к дешифратору. Дешифратор определяет, какой из ключей должен работать. Выходы дешифратора подклю­

хода ключа - 3 бита;

Выходы ключей подключены к разъемам DRB37F. К этим разъемам и подключается контролируемое устройство, с помощью специальных кабелей, которые изготавливаются в зависимости от контролируемого устройства.

Каждый МК содержит 16 ключей КР590КН6. Эти ключи переключают один из восьми входных каналов на один

ние. Микросхемы работают попарно. Одна осуществляет образование цепи с эталонным сопротивлением или зем­ лей, а другая подключает контакт к МИ.

ЛИТЕРАТУРА

1.Design - in reference manual. Data converts/ Ampli­ fiers, Special linear products, Support components. Analog Devices 1994.

2.Уотсон Д. 500 практических схем на ИС: Пер. с англ.

-М.: Мир, 1992, 376 с.

3.Аванесян Г.Р. Левшин В.П. Интегральные микросхемы

ТТЛ, ТТЛШ: Справочник. - М. : Машиностроение, 1993. - 256с.

УДК 621.365.5 С .Г .Калганова

B .А .Лаврентьев

C. К.Слепцова

УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

МОДИФИЦИРУЮЩЕГО СВЧ И ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

НА ИССЛЕДУЕМЫЕ ОБЪЕКТЫ

математические вопросы решались для конкретных техни­

метного нагрева [2] . Если рассматривать традиционную термообработку, как модифицирующее воздействие на об­ рабатываемый объект, то можно вести речь о едином ме­ тодологическом подходе к любому технологическому СВЧ воздействию, как к модифицирующему.

Такой подход может быть реализован как в рамках теоретических, так и экспериментальных исследований, взаимно дополняющих друг друга. Что касается методов и средств экспериментальных исследований термического СВЧ воздействия, то они изложены в работе [1] . Моди­ фицирующее СВЧ воздействие, относящееся к разряду не­ теплового, на полимерные материалы разного технологи­ ческого назначения исследовалось на установках ди­ электрического нагрева на базе камеры со стоячей вол­ ной. Подобного типа камеры позволили установить нали­ чие нетеплового модифицирующего воздействия, однако они не дают возможность исследовать влияние режимов и параметров СВЧ воздействия (таких, как мощность СВЧ колебаний, ориентация обрабатываемого объекта относи­ тельно вектора напряженности электрического поля Е ),

а также совместного воздействия СВЧ и традиционного теплового воздействия.

Для проведения исследований модифицирующего СВЧ воздействия на диэлектрики разработана модульная кон­ вейерная установка комбинированного СВЧ и теплового

Рис.1. Структурная схема модульной автоматизированной конвей­ ерной установки комбинированного СВЧ и теплового воздейст­ вия: 1- электропривод транспортной ленты теплового модуля; 2~ тепловой модуль; 3- электрокалорифер; 4- воздуховод; 5-

генератор; 14источник питания СВЧ генератора; 15-блок

МГц. Источник питания снабжен выпрямителем и фильт­ ром, что позволяет обеспечить устойчивый непрерывный режим работы магнетрона’. Подбор оптимальной частоты СВЧ воздействия на объект обработки представляет са­ мостоятельный научный интерес. Однако частота 2450 МГц была выбрана по причинам:

-во-первых, это одна из трех (433, 915 и 2450 МГц) разрешенных международными соглашениями и чаще всего используемых частот для применения в технологических целях;

-во-вторых, применение других частот (433 и 915 МГц), потребовало бы применение на этапе исследования больших объемов (расходов) опытных образцов диэлек­ трика .

Что касается мощности, то выбран один из наиболее мощных источников энергии на частоте 2450 МГц. Для

обеспечения надежной работы магнетрона (стабильная выходная мощность, отсутствие затягивания частоты) на выходе магнетрона используется ферритовый вентиль, развязывающий СВЧ генератор и СВЧ модуль по отражен­ ной волне.

Регулировка СВЧ мощности осуществляется плавно с помощью тиристорного преобразователя и регистрируется по величине анодного тока. Точная установка заданной СВЧ мощности осуществляется с помощью переменного ат­ тенюатора, на базе связанных прямоугольных волноводов сечением 45x90 мм с двумя балластными калориметриче­ скими нагрузками в боковом волноводе.

На входе в СВЧ модуль имеется два калиброванных направленных ответвителя с термистерными головками в боковых коаксиальных волноводах, предназначенных для измерения падающей и отраженной мощности.

СВЧ модуль представляет собой отрезок прямоуголь­ ного волновода сечением 45x90 мм с волноводными пово­ ротами на его концах. К одному повороту подключается

выходной фланец направленного ответвителя, для изме­ рения проходящей мощности, а к фланцу другого волно­ вода коаксиальная калориметрическая нагрузка, позво­ ляющая измерять прошедшую через СВЧ модуль мощность калориметрическим методом. Для проведения этих изме­ рений установка снабжена водным расходомером, термо­ парами, измеряющими температуру на входе и выходе балластной нагрузки с соответствующей системой инди­ кации .

Весь СВЧ модуль пронизывает транспортная лента из радиопрозрачного материала, расположенная горизон­ тально параллельно узкой стенке волновода так, чтобы

Последовательно с СВЧ расположен тепловой модуль, представляющий собой туннельную печь, в которой воз­ можен подвод теплоты к обрабатываемому объекту от на­ гревателей с инфракрасным излучением и с помощью вы­ нужденной конвекции, для чего тепловой модуль снабжен

лировать скорость перемещения транспортных лент, за­ давать и измерять температуру воздушного потока и температуру инфракрасных нагревателей в тепловом мо­

СВЧ и теплового воздействия на исследуемые объекты с регулировкой уровня и продолжительности процесса по­ зволяет :

- исследовать влияния режимов модифицирующего СВЧ воздействия электромагнитного поля на объекты разного

-фиксировать измерение характеристик технологиче­ ских свойств исследуемого объекта при тепловом, нете­ пловом и комбинированном воздействии;

-проводить сопоставление последствий теплового, конвективного и лучистого, и СВЧ воздействий на ис­ следуемый диэлектрик.

Комплексное исследование модифицирующего воздейст­ вия СВЧ электромагнитных колебаний дают возможность определить не только наличие специфического нетепло­ вого воздействия СВЧ излучения на конкретные диэлек­ трики, но и спрогнозировать его применение в техноло­ гических процессах промышленного масштаба. В связи с этим актуальным являются разработка теории и конст­ рукций нового класса СВЧ электротехнологических уста­ новок, модифицирующего воздействия на объект обработ­ ки.

МНОГОВОЛНОВАЯ МОДЕЛЬ МАГНЕТРОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, УЧИТЫВАЮЩАЯ ВОЗБУЖДЕНИЕ НЕРАБОЧИХ ВИДОВ КОЛЕБАНИЙ

Магнетронные усилители, такие, как амплитрон и УПВМ, находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре. Описание физических процессов в этих при­ борах является достаточно сложной задачей, строгое решение которой не описывается простыми аналитически­ ми соотношениями. Наиболее полную информацию могут дать численные модели, основанные на методе крупных частиц [1] . Но и в строгих численных моделях удается учесть взаимодействие электронного потока с основной

менно учитывается существования в усилителях несколь­ ких видов колебаний, за основу взяты соотношения чис­ ленной одноволновой модели магнетронных усилителей [2,3]. Данная модель была выбрана в качестве основы, поскольку позволяет учитывать процессы электронно­ волнового взаимодействия во всем междуэлектродном пространстве прибора, а также трехмерную неоднород­ ность электрических и магнитных полей. Кроме того, она апробирована на многих типах приборов и дает хо­

ВЧ волны, распространяемые не только от входа к выхо­ ду, но в обратном направлении (от выхода ко входу). Это необходимо для корректного описания возбуждения

Основная идея моделирования конкуренции, разных ви­ дов в усилителе заключается в следующем. Существова­

вается суперпозиция полей всех видов. При этом высо­ кочастотные поля каждого вида стремятся сформировать

через электронный поток. Виды колебаний могут отли­ чаться частотой, направлением распространения волны, уровнем затухания в ЗС, фазовым сдвигом, сопротивле­

уравиения движения с учетом действующих электростати­

движения являются новые координаты частиц в виде сме­ щения за временной шаг моделирования (x+dx>y+dy,z+dz). После этого решаются уравнения возбуждения и опреде­ ляются наведенная ВЧ мощность и прочие выходные ха­ рактеристики. Процесс моделирования длится до тех пор, пока значения выходных характеристик не переста­ нут меняться со временем (при этом наблюдается незна­ чительная флуктуация относительно среднего уровня).

За положительное направление азимутальной коорди­ наты принимается направление, совпадающее с движением электронного потока. Таким образом, в УПВМ и ультроне основной вид распространяется в положительном направ­ лении, а в УОВМ и амплитроне - в отрицательном.

Для решения уравнений движения необходимо знать распределение суммарного ВЧ поля, которое можно пред­ ставить в виде суперпозиции ВЧ полей каждого вида ко­ лебаний:

где п количество учитываемых ВЧ волн, Vt - амплитуда i-ой волны, у, ~ «горячее» значение постоянной распро­ странения i-ой волны, a>t - круговая частота i-oro ви­ да, 0t{xtytzj) - потенциал ВЧ поля i-ro вида в точке

(*,y,z), где находится чартица в момент времени t с на­

к распределению ВЧ поля с учетом аксиально-радиальной неоднородности вследствие трехмерности пространства взаимодействия.

Уравнения возбуждения решаются независимо для каж­

л-й частицы за шаг моделирования dt, q0 - заряд одной частицы, А<р - азимутальная длина сектора,

У""[ s K y lmD)

EL,=-\r,K ch(y,„y) |d0 ' sin(^x-a>(0 , nh(r,„D) dy

d0'

EL, =- ~dz-sm(y,x-0)lt).

На каждом временном шаге для всех видов колебаний определяется распределение ихамплитуд и «горячих» постоянных распространения в пространстве взаимодей­ ствия (от входа к выходу).