Пилипенко О. В., Горєв Н. Б., Запольський Л. Г., Коджеспірова І. Ф., Привалов Е. Н. Інститут технічної механіки НАН і НКА України Вул. Лешко-Попеля, 15, Дніпропетровськ 49005, Україна Тел. +38 0562 472-533, e-mail: gorev@itm11.dp.ua


Анотація Представлені результати експериментального дослідження стабілізації частоти СВЧгенератора 3-х см діапазону довжин хвиль біконічні резонатором.

I. Вступ

Шкідливий вплив вібрацій елементів конструкцій проявляється в значному зниженні терміну служби обладнання, втомні руйнуваннями матеріалу конструкції, а також погіршення здоров’я людини, що працює на такому обладнанні. Саме тому вимірювання параметрів вібрацій є актуальним і сьогодні. В основу багатьох радіохвильових вимірювачів параметрів вібрації покладено відображення електромагнітної хвилі від вібруючої поверхні. Основним чинником, що обмежує чутливість таких вимірників, є флуктуація частоти сигналу передавача. Одним із шляхів зниження нестабільності частоти НВЧ-генераторів є використання параметричної стабілізації частоти на основі високодобротних біконічних резонаторів.

II. Основна частина

Конічні і біконічні резонатори відносяться до класу нерегулярних резонаторів, характерна особливість яких проявляється в наявності в резонансному обсязі областей з різко вираженим експоненціальним законом зміни напруженості електромагнітного поля.

Наявність областей з таким розподілом поля, дозволяє видалити частину металевої поверхні без істотних втрат добротності резонатора для певних типів коливань і тим самим реалізувати відкриту резонансну систему. Одним з основних переваг відкритих резонансних систем є можливість безконтактного способу перебудови власної резонансної частоти, до того ж, вони ще й мають більш розрідженим спектром резонансних частот в порівнянні з закритими.

Другою перевагою біконічних резонаторів, в порівнянні з круглими, є те, що у них знято виродження азимутально-симетричних магнітних (Нопр) і несиметричних електричних (Ептч) Типів коливань. Відомо, що найбільша добротність круглих резонаторів реалізується на азимутально-симетричних типах магнітних коливаннях, нижчий з яких Нои Резонатори з такими типами коливань знайшли широке застосування в техніці НВЧ (хвилеміри, дискримінатори, фільтри і різні датчики електричних і неелектричних величин). Проте практична реалізація високої добротності резонатора на цьому типі коливань в круглих резонаторах пов’язана з рядом технологічних труднощів. Так, через вироджені ™ цього типу коливань (однакова резонансна частота з коливанням ещ) незначне відхилення форми поперечного перерізу від круга (еліптичність) або неперпендикулярність торцевих стінок резонатора його поздовжньої осі призводять до різкого зниження добротності.

Зниження добротності пояснюється тим, що изза вироджені ™ коливань Нои і ещ, і недотримання досить жорстких технологічних допусків (особливо в міліметровому діапазоні) на резонансних частотах відбувається інтенсивна перекачування енергії коливання Н0ц в енергію коливання ещ, добротність якого істотно нижче.

Відсутність виродження між зазначеними типами коливань у біконічних резонаторів дозволяє досягти високих значень добротності без надмірно жорстких технологічних допусків.

Для вивчення стабілізуючого впливу біконічної резонатора на частоту генерації діодного генератора була зібрана установка, блок-схема якої показана на рис.1, де 1-волноводная генераторна секція, 2-джерело живлення, 3-вольтметр, 4-біконічні резонатор, 5-спрямований відгалужувач, 6-узгоджена навантаження, 7-аналізатор спектру. Виготовлений методом гальванопластики мідний стабілізуючий біконічні резонатор 4 мав власну добротність порядку 24-103 і був включений в передавальну лінію як неоднорідність. Таке включення стабілізуючого резонатора було вибрано через те, що умови самозбудження виконуються лише на його власних частотах, завдяки чому вдається уникнути нестабілізованих СВЧ коливань, властивих іншим схемам [1].

Рис.1. Система автоматичного RFID Fig. 1 Automatic RFID system

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.