Стрижаченко А В, Звягінцев А А, Чижов В В, Решетняк Ю Б Харківський національний університет пл Свободи, 4, м Харків, 61077, Україна тел: (057) 7075424,7075319, факс: (38) 0572437044, e-mail: Aleksander VStrizhachenko@univerkharkovua,

Анотація – У роботі дана порівняльна характеристика власних добротностей хвилеводних розгалужень різного поперечного перерізу: циліндричний-радіальний хвилеводи, прямокутний-прямокутний хвилеводи, циліндричний-прямокутний хвилеводи Дано рекомендації з використання хвилеводних розгалужень конкретного типу для вимірювання діелектричних втрат певних матеріалів

I                                        Введення

Знання діелектричних втрат в матеріалах відіграє важливу роль як для метрологічної атестації самих матеріалів, так і для радіотехнічних приладів, до складу яких вони входять, так як наявність діелектричних втрат робить істотний вплив на їх роботу Крім того, іноді важливо знання коефіцієнта діелектричних втрат (Ϊ9δε) не в усьому обсязі зразка (інтегральних втрат), а в конкретній його частини (Так званих локальних втрат): наприклад в тій частині, яка знаходиться в центрі резонатора і надає найбільш істотний вплив на роботу пристрою Найчастіше необхідно отримувати таку інформацію без руйнування зразка з досліджуваного матеріалу внаслідок його високої вартості або трудомісткості його виготовлення

Рис 1 Залежність Qo розгалуження циліндричні-ський-прямокутний хвилеводи від (дбс

Fig 1 Dependence of eigen Qo -factor value of junction cylindrical-rectangular waveguides on tg5e

II                                Основна частина

Досліджувані структури являють собою хвильове розгалуження: циліндричний-прямоуголь-ний хвилеводи [1], прямокутний-прямокутний хвилеводи [2] і циліндричний-радіальний [3] хвилеводи, заповнені діелектриком з втратами Електродинамічний аналіз проведено методом часткових областей з виділенням області перетину (звязку) хвилеводів На рис 1-3 представлені результати чисельного аналізу власної добротності Qo коливань Н-типу (як найбільш високодобротних) перерахованих розгалужень від коефіцієнта діелектричних втрат (tg6s), діелектричної проникності (ε ) (область звязку заповнена діелектриком), поверхневого опору стінок хвилеводів (Rs) і геометричних розмірів, ц – поверхностSm

ве опір міді

Рис 2 Залежність Qo коливання Hiioразветвленія на прямокутних хвилеводах від tgSs для різних значень Rs

Fig 2 Dependence of eigen Qo -factor value ofHuo – mode of junction based on rectangular waveguides on tgSJor various values Rs

Puc 3 Залежність Qo коливання l4iioразветвленія циліндричний-радіальний хвилеводи від величини тангенса кута втрат для різних значень Rs

Fig 3 Dependence of eigen Qo-factor value ofHuo – mode of cylindrical-radial waveguides’ junction on dielectric loss tangent tg^d for different values of Rs

Ha графіку 4 представлена ​​порівняльна характеристика власної добротності від коефіцієнта діелектричних втрат для р різних значень поверхневого опору стінок хвилеводів Rs і діелектричної проникності галузі звязку хвилеводів (ε = 10) Чисельні результати показали, що найбільш високодобротного є розгалуження циліндричний-радіальний хвилеводи Тому, в

таких структурах можливе вимірювання діелектричних втрат в зразках як циліндричних, так і плоских, виготовлених з більш високоякісних матеріалів У пристроях, виготовлених з міді, або покритих дорогоцінними металами (сріблом і т д), можливо вимірювання діелектриків з втратами до ί9δε = 8 * 10 ® од (Г = 8 * 10 ^) У розгалуженнях

циліндричний-прямокутний хвилеводи можливе вимірювання зразків як циліндричної, так і прямокутної форми поперечного перерізу з коефіцієнтом діелектричних втрат до 125 * 10 “‘ од Розгалуження на основі прямокутних хвилеводів призначені для вимірювання прямокутних паралелепіпедів з коефіцієнтом діелектричних втрат до 14 * 10 “‘ од

Рис 4 Залежність Qo від tgSt діелектрика для різних типів розгалужень: ε = 10 Ь / а = 1 криві

1 і 2-циліндричний-радіальний хвилеводи, (1-Rs = 0 2-Rs = Rsm) 3 і 4-циліндричний-прямокутний хвилеводи, (3-Rs = 0 4-Rs = Rsm) 5 і

6-розгалуження на прямокутних хвилеводах (^ Rs = 0 6-Rs = Rsm)

Fig 4 Dependence of eigen Qo-factor on tg5c for various types of junctions, loaded with dielectric: ε=10 b/a=1 curves 1 and 2 – cylindrical – radial waveguides,

(1 – Rs=0 2 – Rs=Rsm): curves 3 and 4 – cylindrical – rectangular waveguides, (3-Rs=0 4 -Rs=Rsm) curves 5 and 6 – junction on rectangular waveguides (5-Rs=0 6-Rs=Rsm)

III                                  Висновок

Чисельні дослідження показали:

– найбільш високодобротного є розгалуження циліндричний-радіальний хвилеводи У таких структурах, виготовлених з міді, або покритих дорогоцінними металами можливо вимірювання електричних параметрів циліндричних і плоских зразків з коефіцієнтом діелектричних втрат у межах ί9δε = 1 -8 * 10 ® од

– наступним високодобротного типом розгалуження є розгалуження «циліндричний-прямокутний» хвилеводи У таких структурах на коливаннях Ηοΐη -Типу можна проводити вимірювання зразків як циліндричної, так і прямокутної форми поперечного перерізу з коефіцієнтом діелектричних втрат у межах ί9δε = 1 – 125 * 10 ‘од

– розгалуження на основі прямокутних волно

водів призначені для вимірювання параметрів діелектриків у формі прямокутних паралелепіпедів з коефіцієнтом

діелектричних втрат 1дБ £ = 1 – 14 * 10 ‘од

[1] л Стрижаченко, А Звягинцев, В Чижов Ортогональне волноводное розгалуження циліндричний – прямокутний хвилеводи / / Вісник Харківського національного університету Радіофізика і електроніка № 570, 2002, С118-120

[2] Zvyagintsev А, Sthzhachenko А, ChlzhovV Resonant Phenomena in the Rectangular Orthogonal Junction with Anisotropic Crystal / / Int Journal of Infrared and Millimeter Waves, vol 19, № 4, 1998, P121-130

[3]  A A Zvyagintsev, A A Strlzhachenko, D F Furman Natural Electromagnetic Modes in Cylindrical Waveguide Function and Their Use for Non-destructive Microwave Measurements of Materials Electromagnetic Characteristics//lnt Journal of Infrared and Millimeter waves, 1995, vol16, №5

AN EIGEN Q-FACTOR OF ELECTROMAGNETIC MODES IN SEMI-OPENED WAVEGUIDE JUNCTIONS OF VARIOUS CONFIGURATIONS WITH DIELECTRIC

A A Zvyagintsev, A V Strizliaclienl<o,

V                       V Cliizliov, Y B Reslietnyal<

Kharkov National University 4, Svobody Sq, Kharkov, 61077, Ukraine Ph: (0572)7075424, 7075319, Fax: (38)0572437044 e-mail: Aleksander VStrizhachenko@univerkharkovua

Abstract – The electrodynamic and numerical analysis of eigen Q-factor of electromagnetic modes of H-type (as the most high-quality) in waveguide junction of cylindrical-rectangular waveguides filled by dielectric have been carried out in this work The comparative characteristic of eigen Q-factor waveguide junctions of various cross-section was given: cylin- drical-radial waveguides, rectangular-rectangular waveguides, cylindrical-rectangular waveguides The recommendations on using of a specific type of waveguide junctions for measurement of dielectric losses of the certain materials were given

Conclusions

In rigorous formulation the electrodynamic and also numerical analysis of eigen Q-factor of H-modes in semi-opened waveguide junction of cylindrical-rectangular waveguides with dielectric depending on dielectric permittivity, factor of dielectric losses, losses in waveguide walls and the geometrical sizes of structure was carried out

The comparative analysis with the similar results received earlier for waveguide junctions of cylindrical-radial waveguides and rectangular-rectangular waveguides was executed Numerical researches have shown:

–            The high-qualityest junction is cylindrical-radial waveguides In such structures made of copper, or covered by precious metals it is possible to measure the electric parameters of cylindrical and plane samples with factor of dielectric losses within the limits of tg5j=1 – 8*10^ units,

-The next high-quality type of junction is the junction of cy- lindrical-rectangular waveguides In such structures on Hom – mode it is possible to carry out measurements of samples both cylindrical, and rectangular form of cross-section with factor of dielectric losses within the limits of tg5s=1 -125*10’’units, -Junctions on the basis of rectangular waveguides are intended for measurement of dielectric parameters in the form of rectangular parallelepipeds with factor of dielectric losses tg5^=1-14*10·* units

All types of waveguide junctions are intended for measurement of local dielectric losses in samples without their destruction because only the region of waveguides coupling is resonant All waveguides are cut-off for all types of modes on resonant frequency and their influence is insignificant

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р