Диссертация (1091233), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Для данного типа,а – длина волновода по длинной стенке 7,02 мм;c – скорость света;f – часта помехи 75,3 ГГцλ=Подставив в формулу для3 108мс75,3 ГГц= 0,004 м = 4 мм .значенияиполучим:Расстояние между однородностями рассчитывается по формуле:Подставив полученные значение, получим, что расстояние междунеоднородностями должно составить 2,07 мм.
На рис.3.10 представленафотография сконструированных 8-ммволноводов с рассчитаннымиштырями.69Рисунок 3.10. Сконструированные волноводно-штыревые фильтры.В специализированной лаборатории были измерены характеристикисконструированных волноводно – штыревых (ВШ) фильтров. Онипредставлены на рис. 3.11-3.170Рисунок 3.11. Характеристика ВШ фильтра №1 в диапазоне 29 – 41 ГГц и60 – 100 ГГц. Base – Затухание в тракте без фильтра, filter – после установкифильтра.71Рисунок 3.12.
Характеристика ВШ фильтра №2 в диапазоне 29 – 41 ГГц и60 – 100 ГГц. Base – Затухание в тракте без фильтра, filter – после установкифильтра.72Рисунок 3.12. Характеристика ВШ фильтра №3 в диапазоне 29 – 41 ГГц и60 – 100 ГГц. Base – Затухание в тракте без фильтра, filter – после установкифильтра.733.2.4. Расчет системы линз.Для стендовых измерений была изготовлена линза со следующимипараметрами:Диаметр, D = 112 ммТолщина, H =25 ммФокусное расстояние, f = 158,4 ммКоэффициент преломления, n = 1,44 (Фторопласт-4)Линза гиперболического типа. Кривизна поверхности линзыописывается формулой [12]:(4.1)Расчетные данные ступенек линзы для изготовления на токарномстанке приведены в табл.
4.2.Таблица 3.2.1Расстояние поРасстояние поРасстояние по оси Расстояние по осиоси абсцисс , мм оси ординат , ммабсцисс , ммординат , мм y0,255,9110,2539,260,508,3610,5039,770,7510,2510,7540,281,0011,8511,0040,781,2513,2611,2541,281,5014,5411,5041,771,7515,7211,7542,262,0016,8212,0042,752,2517,8612,2543,242,5018,8512,5043,712,7519,7912,7544,183,0020,6813,0044,653,2521,5513,2545,123,5022,3813,5045,583,7523,1913,7546,044,0023,9714,0046,504,2524,7314,2546,95744,504,755,005,255,505,756,006,256,506,757,007,257,507,758,008,258,508,759,009,259,509,7510,0025,4826,2026,9027,5928,2728,9329,5830,2230,8431,4632,0732,6733,2533,8334,4134,9735,5336,0836,6337,1637,7038,2238,7514,5014,7515,0015,2515,5015,7516,0016,2516,5016,7517,0017,2517,5017,7518,0018,2518,5018,7519,0019,2519,5019,7520,0047,4047,8548,3048,7449,1849,6250,0550,4850,9151,3451,7752,1952,6153,0353,4553,8754,2854,6955,1055,5155,9156,3256,72Из соображений закрепления линзы на окне камеры стеллараторатолщину линзы увеличили на 5 мм, пояснительный график к таблице 3.2.1 ивид линзы без крепежных отверстий на рис.
4.3.Рисунок 3.13 – Вид кривой и линзы без крепежных отверстий.753.3. Стендовые измерения.3.3.1. Приемная антеннаКонструкция приемной антенны представляет собой волновод соткрытым торцом, соединенный с детекторной головкойМощность принимаемая антенной измеряется относительным методомс помощью калиброванного аттенюатора.Использование открытого конца волновода обеспечивает приемизлучения в широком диапазоне угла падения и позволяет использоватьсоотношениегде – модуль напряженности электрического поля вмалой области в окрестности точки измерения.
– мощность, поглощаемаядетектором.Приемная антенна имеет возможность передвигаться вдоль и поперекнаправляющего рельса, для измерения пространственного распределенияинтенсивности излучения в широком диапазоне на удалении от линзы.3.3.2 Описание стендаБлок схема стенда представлена на рис. 3.14. Общий вид стендапредставлен на рис. 3.15.Рисунок 3.14. Блок схема стендаРисунок 3.15 – Общий вид стенда для проверки расчетного квазиоптическоготракта.76На рис.
3.14 генератор (поз.1), ферритовый вентиль (поз.3), аттенюатор(поз.4) и рупор (поз.5) жестко закреплены на направляющем рельсе (поз.9).Линза (поз.6) имеет возможность перемещаться на рейтере вдоль рельса иповорота в вертикальной плоскости, с угломерным приспособлением.Приемная антенна (поз.7) закреплена на рейтере (поз.8) с возможностьюперемещения вдоль и поперек рельса.
Отклонения поперек рельса находятсяв пределах50 мм. Кроме того конструкция позволят поворачиватьоткрытый торец волновода в вертикальной плоскости. Линза и приемнаяантенна так же имеют возможность настройки по высоте для центрированиявсех элементов квазиоптического тракта на одной оси. Рупор закреплен вположении с вертикальной поляризацией вплоскости.Поглощающая резина (поз.10 и поз.11) находится на щитке вокруглинзы и приемной антенны.
Расположение поглощающей резины быловыбрано экспериментальным путем на основании измерения коэффициентастоячей волны и паразитных отражений в каждом варианте установки. Приэтом удалось добиться уровня. В качестве индикатора уровнясигнала используется осциллограф (поз.
2).3.3.3 Измерения на стенде.Припостроениимодернизациястендарейтеровиосновнойзажимов,задачейявлялсяфиксирующихвыбориэлементыквазипотического тракта и уменьшение паразитных отражений от них. Дляэтого были изготовлены планки из оргстекла – диэлектрика с малымкоэффициентом преломления для закрепления линзы, кроме того длинапланок увеличена до. Такая конструкция вносит значительноменьшие искажения, чем стандартная стальная планка, длиной.
Дляобеспечения поворота открытого торца волновода ДГ, было такжеизготовлено специально приспособление. Рейтер для перемещения ДГпоперек рельса был модернизирован и обеспечивает смещениеотносительно оси рельса.773.3.4 Стендовый эксперимент №1Параметры:Фокусное расстояние линзы,;Рабочая частота генератора,Расстояние рупор – линза,;;Расстояние линза – волновод ДГ,;Цель:Измерениепространственногораспределенияизлучения(радиальногораспределениямодуляэлектрического поля).интенсивностинапряженностиМетодика измерения:Подается питание на генератор и осциллограф. Аттенюатор полностьюоткрывается. Линза выставляются на расстояние 130 мм от рупора.Детекторная головка устанавливается на необходимые для измерениярасстояния, при этом после установки по показаниям осциллографанаходится максимум в окрестности (минимум и максимум сигналачередуются каждые 2 мм).
Передвигая ползунок (рис.4.4, поз.8) поперекрельса находится минимальный, приемлемый для измерения уровень сигнала(опорный). Для заданного расположения рупора и линзы онрасположен приблизительно на, где– расстояние междукраем ползуна и торцом рейтера. Выставляется смещение луча на экране так,чтобы он точно соответствовал сетке осциллографа. Далее, перемещаяползун поперек рельса с шагом 5 мм, регулируется ослабление аттенюаторадо тех пор, пока уровень сигнала на осциллографе не сравняется с опорнымзначением.
Записываются показания аттенюатора и соответствующее имсмещение ползуна.Далее из измеренной мощности сигнала, приятой приемной антенной,по формуле:78(4.2)где- мощность, сигнала приемной антенны;– поперечнаясоответсвенно;и продольнаякоординаты в плоскости– функция, описывающая напряженность электрического поля впространстве;– показания аттенюатора.Результаты эксперимента приведены в табл.
3.2.2.Таблица 3.2.2Расстояние между линзой Расстояние между линзой Расстояние между линзойи срезом волноводаи срезом волноводаи срезом волноводаРасстояние Ослабление Расстояние Ослабление Расстояние Ослаблениемеждуаттенюаторамеждуаттенюаторамеждуаттенюатораползуном иползуном иползуном идБдБдБторцомторцомторцомрейтера х,рейтера х,рейтера х,мммммм25,50,01270,0136,50,01205,5250,1350,06159,4201,7300,61011,8153,7251514,4105,2201,811656,2152,8015,606,5104,1-514,4-5755,2-1013,2-107,306-1113,4-157-56,6-1514,7-206,4-106,7-2016-255,9-156,7-2514,6-305,4-206,4-3011,6-354-255,6-358,7-401,4-304,5-405,7-450,01-353,1-450,01-401,7-450,6-520,01793.3.5 Стендовый эксперимент №2Параметры:Фокусное расстояние линзы,Рабочая частота генератора,Расстояние рупор – линза,Расстояние линза – волновод ДГ,;;;;Цель:Измерениепространственногораспределенияинтенсивностиизлучения(радиальногораспределениямодулянапряженностиэлектрического поля), при повороте линзы вокруг вертикальной оси противчасовой стрелки на угол 5˚ и 12˚.Методика измерения:Аналогично первому стендовому эксперименту.
Добавляютсяизмерения при повороте линзы вокруг вертикальной оси против часовойстрелки на угол и.Результаты эксперимента приведены в таблицах 3.2.3, 3.2.4, 3.2.5.80Таблица 3.2.3Поворот линзы относительно вертикальной оси против часовой стрелки, градРасстояние между линзойи срезом волноводаРасстояние между линзойи срезом волноводаРасстояние Ослабление Расстояниемеждуаттенюаторамеждуползуном иползуномдБторцоми торцомрейтера х,рейтера х,мммм3003025025207201512151016,210520,35021,70-521-5-1018,5-10-1518,9-15-2019,2-20-2522-25-3018,9-30-3514,7-35-4011,5-40-455,5-45-500-50-55-56,4ОслаблениеаттенюаторадБ03,98,914,51819,62222,52322,5212018,51611,56,53,50,60Расстояние между линзойи срезом волноводаРасстояниемеждуползуноми торцомрейтера х,мм302520151050-5-10-15-20-25-30-35-40-45-50-55ОслаблениеаттенюаторадБ01,53,45,781011,712,913,513,212,511,19,47,152,71,7081Таблица 3.2.4Поворот линзы относительно вертикальной оси против часовой стрелки, градРасстояние между линзойи срезом волноводаРасстояние между линзойи срезом волноводаРасстояние между линзойи срезом волноводаРасстояние Ослабление Расстояние Ослабление Расстояниемеждуаттенюаторамеждуаттенюаторамеждуползуном иползуном иползуномдБдБторцомторцоми торцомрейтера х,рейтера х,рейтера х,мммммм30030030252,1250,725207,8205,6201511,2159,6151013,21012,210516,5513,65017,6014,10-515,9-514,9-5-1015,5-1015-10-1517,7-1515-15-2019,7-2015,1-20-2518,6-2515,6-25-3015,8-3014,8-30-3513,7-3512-35-408,3-406,6-40-450-450,5-45-460-50-55-57ОслаблениеаттенюаторадБ00,72,13,86,18,4101111,511,110,18,97,56,15,143,30,8082Таблица 3.2.5Поворот линзы относительно вертикальной оси против часовой стрелки, градРасстояние между линзойи срезом волноводаРасстояние между линзойи срезом волноводаРасстояние между линзойи срезом волноводаРасстояние Ослаблениемеждуаттенюатораползуном идБторцомрейтера х,мм300252,72071511,71017,1521,4022,3-522,3-1021,5-1520,5-2022,4-2522,5-3018-3512,8-4011,2-457,9-507,3-550Расстояние Ослабление Расстояниемеждуаттенюаторамеждуползуном иползуномдБторцоми торцомрейтера х,рейтера х,мммм3003025025203,920158,3151011,610514,35016,10-517,6-5-1018,1-10-1517,5-15-2015,4-20-2513,8-25-3013,4-30-3511,2-35-405,1-40-450-45-50ОслаблениеаттенюаторадБ01,54,27,31012,113,614,514,814,513,411,69,36,12,70,603.3.6.
Сопоставление расчетного распределения электрического полязондирующего излучения и стендовых измеренийМетод расчета весовой функции для определения разрешающейспособности доплеровского рефлектометра подробно описан в работах [54],[55].Для количественных оценок разрешающей способности проводилсярасчет поля зондирующего излучения, вводимого в камеру стеллараторачерез патрубок. Расчетная схема приведена на рис.
3.16 и 3.17. Расчетвыполнялся для H-плоскости СВЧ пучка методами гауссовой квазиоптики.83Излучение рупора диагностики моделировалось с помощьюмногомодового приближения Гаусса-Лагерра [56]. Для учета дифракцииизлучения на патрубке камеры использовалось разложение на системуплоских волн с последующим дополнением системы такой системойотраженных от стенок патрубка волн, при которой выполняются условияДирихле для электрического поля на стенках.
Математически, выполнениеэтой операции сводится к манипуляциям с разложением Фурьеэлектрического поля волны, падающей на торец патрубка.Рисунок 3.16 – Расчетная схема квазиоптического тракта стелларатора Л-2М.Рисунок 3.17 – Расчетная схема квазиоптического тракта стенда,повторяющая геометрические масштабы стелларатора Л-2М.Достоверность расчета подтверждалась стендовыми измерениямипространственного распределения плотности потока энергии зондирующегоизлучения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
