книги / Элементы и устройства систем низких и сверхвысоких частот

Как видно из рис.1, паразитный вид доминирует на более низких анодных напряжениях, что соответствует экспериментальным данным. Причем при большей частот­ ной расстройке (у=8 и отчасти у=7.75) происходит срыв колебаний паразитного вида до начала взаимодействия электронного потока с основным видом колебаний. При небольшой частотной расстройке между паразитным и ос­ новным сигналом, зоны усиления обоих видов пересека­ ются. Обращает на себя внимание следующее: если один вид колебаний находится в синхронизме с электронным

особенно заметно на рис.1,в). По всей видимости элек­ тронные спицы, создаваемые одним из сигналов, частич­ но поддерживают незначительное увеличение и другого

стью работы усилителей М-типа на различных видах ко­ лебаний. В частности, для определения токов «срыва» и «перескока» паразитных видов, влияющих на ширину об­ ласти рабочих токов, которая является важнейшей экс­ плуатационной характеристикой магнетронных усилите­ лей.

ЛИТЕРАТУРА4321

1.Yu S.P., Kooyers G.P., Buneman О. Time-Dependent computer Analysis of Electron-Wave Interaction in Crossed Field. //Journ.Appl.Phys.,1965.- Vol.36.- N

8.- P.2550-2559.

2.Терентьев А.А., Ильин E. M., Байбурин В.Б. Многопе­ риодная численная модель усилителей М-типа с рас­ пределенной эмиссией //Изв. вузов МВ и ССО СССР.

Радиоэлектроника.- 1986,- Т. 29, № 10.- С. 72-79.

3.Терентьев А.А., Ильин Е. М., Байбурин В.Б. Числен­ ное моделирование многоволновых процессов в магне­

тронных усилителях //Изв. вузов МВ и ССО СССР. Ра­ диоэлектроника.- 1987.- Т.30, № 10.- С. 63-65.

simulation of magnetron devices //Applied Surface Science^ 2003. - Vol.215. - P.301-309

Гв.А.Сосунов |

А . А .Скворцов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ШЛЕЙФОВЫХ РАЗВЕТВЛЕНИЙ

СМНОГОГРЕБНЕВЫМИ ВОЛНОВОДАМИ СВЯЗИ

Впоследние годы в технике СВЧ все чаще начинают применяться многогребневые волноводы (МГВ) [1,2], ис­ пользование которых при создании волноводных уст­ ройств позволяет существенно улучшить их электродина­ мические характеристики.

Как показано в работах [3-5], применение волново­ дов связи сложных сечений позволяет существенно уменьшить перепад передаточных характеристик шлейфо­ вых разветвлений.

лял собой два коллинеарных волновода прямоугольного

широкой стенке посредством двух одинаковых отрезков шестигребневых волноводов (ШГВ) (рис. 1) . Геометриче­ ские размеры использованных в качестве шлейфов (вол­ новодов связи) отрезков ШГВ приведены в табл.1.

Величина переходного ослабления на частотах, где направленность превышала 10-15 дБ, рассчитывалась по измеренным значениям баланса выходных плеч В по фор­ муле

С= 10lg[l + antilg(B/lО)].

Рис. 2

Приведенные на рис. 2 результаты экспериментальных исследований передаточных характеристик шлейфовых разветвлений с ШГВ связи показали, что при увеличении критической длины квази-Ню волны таких волноводов, например, за счет уменьшения зазора между центральны­ ми гребнями, происходит увеличение критической длины

|В.А.Сосунов | А.А.Скворцов

Д.А.Иовов

СВЧ-УСТРОЙСТВО НА СВЯЗАННЫХ ПРЯМОУГОЛЬНОМ И ПОЛУКРУГЛОМ ВОЛНОВОДАХ

ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖИДКИХ И СЫПУЧИХ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

В последние годы в технике СВЧ все чаще начинают применяться волноводы полукруглого сечения [1, 2], использование которых при создании волноводных уст­ ройств позволяет существенно улучшить их характери­ стики: сократить габариты, уменьшить потери и снизить уровень высших типов волн. Это связано с тем, что в поперечном сечении полукруглого волновода (ПКрВ) име­ ются прямолинейные и круглые участки, наделяющие его свойствами как круглого, так и прямоугольного волно­ водов, причем в зависимости от величины участков пре­ обладают те или иные свойства.

Следует заметить, что для прямоугольных волноводов (ПрВ) характерны относительная широкополосность и по­ ляризационная устойчивость структуры поля, связанная с наличием прямолинейных участков в поперечном сече­ нии, тогда как круглым волноводам (КрВ), являющимся поляризационно-неустойчивыми и относительно узкопо­

лосными, свойственно существование аномальных мод И 0п,

у которых затухание уменьшается по мере возрастания частоты. Последнее обусловлено наличием круглых уча­ стков в поперечном сечении волновода.

В ПКрВ могут распространяться с сохранением крити­

для которых на плоской поверхности не выполняются граничные условия. Рабочими волнами ПКрВ являются мо­ ды типа Н п и Н 10.

Низшую критическую частоту в ПКрВ имеет волна, типа Ни, по структуре близкая к структуре основных волн в ПрВ и КрВ. отсутствие в ПКрВ электрически вырожденных волн расширяет его диапазон работы на доминантной волне по сравнению с КрВ и приближает к полосе про­ пускания ПрВ.

Рис. 1

Возбуждение основной волны в ПКрВ можно осущест­ вить через совокупность волноводов связи (шлейфов), расположенных на прямолинейном участке ПКрВ и связы­ вающих его с широкой стенкой ПрВ, к которому подклю­ чается источник СВЧ-мощности (рис. 1).

Как показано в работе [2], коэффициент передачи шлейфового разветвления СВЧ-устройства, в котором ПрВ связан с ПКрВ с помощью ПрВ, при отсутствии обрабаты­ ваемого материала во вспомогательном волноводе опре­ деляется выражением

*Vk*(а,Ь,тсК1Хв1Хв2),/2

зи; h - смещение центра волновода связи относительно

основном и вспомогательном волноводах.

Влияние диэлектрического материала во вспомог#"* тельном волноводе на коэффициенты передачи шлейфов^* разветвлений СВЧ-устройства можно оценить, использ/я соотношения, полученные в работе [3] . Причем зависН”

мость переходного ослабления СВЧ-устройства от ди­ электрической проницаемости обрабатываемого материа­ ла, расположенного в его вторичном волноводе, умень­ шается, если волноводы связи не перекрываются диэлек­ триком .

В реальных конструкциях СВЧ-устройств на связанных ПрВ и ПКрВ применение в качестве шлейфов ПрВ с вели­ чиной широкой стенки аш =2К2 позволяет получить вполне удовлетворительные диапазонные характеристики, по­ скольку критическая длина волны образующего шлейф волновода не меньше критических длин волн связываемых волноводов. Для дальнейшего выравнивания диапазонной

диэлектрической проницаемости в процессе термообра­ ботки, необходимо использовать шлейфы сложных попе­ речных сечений, которые по сравнению со связываемыми волноводами имеют не только большую критическую длину волны, но и больший диапазон работы на доминантной волне.

Необходимое распределение энергии возбуждаемой волны по длине обрабатываемого материала может быть достигнуто несколькими способами: за счет выбора раз­

С технологической точки зрения предпочтение следует отдать последнему способу, когда размеры шлейфов ос­ таются постоянными.

Из сказанного выше следует, что СВЧ-устройство на связанных ПрВ и ПКрВ имеет достаточно высокие элек­ тродинамические параметры и может успешно применяться в технологических установках для термообработки жид­ ких и сыпучих диэлектрических материалов.

ЛИТЕРАТУРА

1.Suzuki N ., Shimada S. A43t087GH* semicircular waveguide de type bande-splitting filter //Rev. Elec.Commun.Lab. -1974. -Vol.22, №7-8. -P. 728-740.

2.Сосунов В.А. Шлейфовые волноводные разветвления и устройства на их основе -Саратов: Сарат.гос.техн. ун-т, 1995. -104 с.

3.Скворцов А. А. СВЧ-устройства на связанных волново­ дах для термообработки диэлектрических материалов: Дис. канд. техн. наук. - Саратов, 2003. -167 с.

В . А .Алексашенко И.А. Володин В .Г .Дмитриев Ю.М.Перуков В .И .Сергеев

\В.А.Сосунов |

3.Н .Фёдорова

О НЕКОТОРЫХ МЕХАНИЗМАХ ФОРМИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ СВЧ КОЛЕБАНИЙ

ВИНТЕРЕСАХ РАДИОЛОКАЦИИ

Сучётом постоянного использования пачек СВЧ им­ пульсов для облучения объектов в интересах их радио­ локационного обнаружения, вопросы о генерировании та­ ких пачек мощных коротких СВЧ импульсов представляют­ ся крайне актуальными. Следует также отметить, что в большом количестве известных случаев радиолокация производится за счёт использования различного рода нелинейных, в том числе, резонансных, эффектов, воз­ никающих на облучаемом объекте (например, эффект па­ раметрического поглощения энергии). При рассмотрении физики таких нелинейных эффектов представляется оче­ видным, что радиолокационные сигналы являются, в на­ званных случаях, линейными, а нелинейные реакции, воз­

никают только при взаимодействии импульсов облучения

с поверхностью объекта. Исходя из анализа процесса

радиолокационного обнаружения, представляется имеющим

вполне вероятным, что нелинейность СВЧ колебаний бу­

дет усиливать нелинейность облучаемого объекта,, что влечёт усиление тех свойств объекта (например, погло­ щающих) , на которых основывается используемый, в каж­ дом конкретном случае, способ радиолокации.

Таким образом, описываются некоторые возможные ме-

ханизмы формирования нелинейных СВЧ колебаний (являю­ щиеся несущими для радиолокационных импульсов) .

Для достижения поставленной цели необходимо дать

некоторые определения, влекущие соответствующий выбор логики обоснования:

рье, связанным с использованием коэффициентов Фурье,

полученных в результате разложения, то есть, в ре­

зультирующем описании разложения исходного сигнала, обыкновенных синусоид - синусоидальных колебаний).

Линейным колебанием (сигналом) таким образом, следует

считать такое, аналитическое описание которого при

разложении в ряд Фурье рассыпается на простую сумму обыкновенных синусоид (косинусоид), то есть, является обыкновенной тригонометрической функцией. Нелинейным

колебанием (сигналом) следует считать такое, аналити­ ческое описание которого в отличие от описания линей­

ного сигнала с учётом разложения в ряд Фурье, не мо­

жет быть представлено простой суммой обыкновенных си­ нусоид (косинусоид). Таким образом, нелинейный сигнал представляется сложной функцией (например, произведе­ нием обыкновенных тригонометрических функций) или функционалом (например, экспонентой от тригонометри­ ческих функций) простых (обыкновенных) функций.

Иначе говоря, в ряд Фурье разлагается любая функ­

ция и любой сигнал. При этом в линейном случае такое разложение наследуется самим динамическим уравнением, описывающим процесс, то есть уравнение поля расщепля­ ется в множество уравнений для разных гармоник ряда Фурье. В нелинейном случае уравнение поля содержит произведения полей, которые смешивают составляющие спектра и не позволяют расщепить уравнение на систему более простых уравнений. Таким образом, линейность и нелинейность надо определять не на уровне физических функций, а на уровне математических уравнений, описы­ вающих такие физические функции.

го колебания или от диэлектрической или магнитной проницаемости материала поверхности облучаемого объ­ екта) .

Выбор варианта нелинейности сигнала из вышепере­ численных обусловливает выбираемый вариант достижения

такой нелинейности.

2, Некоторые варианты достижения нелинейности сигна­ ла.

Как правило, при достижении нелинейности сигнала используются три основных варианта, что не исключает возможности комбинации' рассматриваемых вариантов, а

также использование иных, не перечисленных вариантов

достижения нелинейности:

а. Формирование нелинейного сигнала в излучателе с возможным использованием нелинейного элемента как па­ раметрической составляющей).

б. Обеспечение возникновения нелинейности сигнала при его распространении в воздушном пространстве или

иной среде. При этом возможны следующие случаи:

- переход сигнала из линейной в нелинейную форму

за счёт прохождения через локальную нелинейность сре­ ды распространения;

- переход сигнала из линейной в нелинейную форму за счёт глобальной нелинейности среды распростране­ ния. В этом случае возникновение нелинейности обеспе­

чивается непосредственно в момент излучения сигнала

или при переходе из линейной генерирующей системы ли­ бо линейной среды в нелинейную среду распространения сигнала.

в . Формирование нелинейного сигнала в объекте об­