Автореферат (1137124), страница 3
Текст из файла (страница 3)
На рисунке 9 представлена фотография элементов макета и электрод сазимутально неоднородным экраном в собранном виде. Геометрические размерымакетов электрода в миллиметрах даны на рисунке 10.Рисунок 9 – Элементы макета электрода и электрод в собранном виде.Оценка погрешности измерений выполнена на основании алгоритма,используемого в промышленном эксперименте и технических характеристик16векторного анализатора цепей ZVB 4, декларируемых изготовителем.
Суммарнаяотносительная погрешность измерений частоты, модуля и фазы коэффициентовпередачи S21 и S12, модуля и фазы коэффициентов отражения S11 и S22 врабочем диапазоне частот не превышает 1%.Результатыэкспериментаполученыввидезависимостеймодулякоэффициента отражения S11 и коэффициента стоячей волны напряжения вдиапазоне от нуля до 3000 МГц. При проведении измерений КСВН не превышал1,65 - 1,69.По измеренным характеристикам модуля коэффициента отражения S11рассчитаны дисперсионные характеристики макета ребристого стержня сизотропным и азимутально неоднородным экраном (рисунок 10).Рисунок 10 – Дисперсионные характеристики макета ребристого стержня в изотропном иазимутально неоднородном экранах.Сплошныекривыенарисунке10демонстрируютзависимостькоэффициента замедления от частоты для ребристого стержня в изотропномметаллическом экране и экранах с одним, двумя и четырьмя щелевыми разрезами.Пунктирная кривая рассчитана аналитически в предположении, что ребристыйстержень центрируется в экране с помощью диэлектрической втулки сотносительной диэлектрической проницаемостью ε = 3, которая использовалась вэксперименте.
Из анализа дисперсионных характеристик следует, что значениякоэффициента замедления усредняются по длине электрода. При этом дисперсияпрактически не изменяется в широком диапазоне частот. Видно также, что,17несмотря на явное уменьшение эквивалентной погонной емкости, вызванноеувеличением количества щелей и их углового размера, коэффициент замедленияуменьшается незначительно. В некотором приближении это можно объяснитьдвумя причинами. Во – первых, большая часть эквивалентной погонной емкостиопределяется величиной замедления ребристого стержня и мало зависит от типаэкрана.
Во – вторых, уменьшающаяся величина эквивалентной погонной емкости,определяемая количеством щелей экрана и их угловой величиной, частичнокомпенсируется увеличением эквивалентной погонной индуктивности.ЗАКЛЮЧЕНИЕОсновным итогом диссертационной работы является решение актуальнойзадачи, заключающейся в разработке новых малогабаритных CВЧ устройствразличного функционального назначения с улучшенными электрическимипараметрами и характеристиками на основе исследования физических иконструктивно-технологическихособенностейзамедляющейсистемытипа«коаксиальная ребристая линия».
Особенностью работы является ее прикладнаянаправленность,позволяющаяиспользоватьполученныетеоретическиеиэкспериментальные результаты для решения конкретных научно-практическихзадач.Основные результаты работы заключаются в следующем:1. Проведен анализ современного состояния и тенденций развитиясовременных аксиально – симметричных замедляющих систем, резонаторов иСВЧ устройств на их основе, включающий физические, конструктивно –технологические особенности и области их применения, а также аналитические ичисленные методы, которые могут быть использованы для их расчета,проектированияикомпьютерногомоделирования.Наосновеанализаустановлено, что благодаря малой дисперсии, широкополосности и способностирассеивать сравнительно большие выходные мощности, на базе замедляющихструктур, выполненных на коаксиальной ребристой линии и одиночномдиафрагмированном стержне, появляется возможность создания эффективныхСВЧ устройств с габаритными размерами, меньшими рабочих длин волн,18обладающихулучшеннымиэлектрическимихарактеристикамиинизкойстоимостью.2.
Выполненаналитическийрасчетзамедляющейсистемытипа«коаксиальная ребристая линия». Для случая возбуждения в такой структуреаксиально – симметричной волны электрического типа, методом сшиванияпроводимостей получено дисперсионное уравнение, анализ решения которогопроведен для случаев, имеющих практическое значение. С помощью методаэквивалентных длинных линий получены аналитические выражения для расчетапогонных параметров индуктивности, емкости и волнового сопротивленияструктуры.СмоделированиепомощьюпрограммныхсредствMathCADпараметровкоаксиальнойребристойлиниивыполненоиполученызависимости коэффициента замедления от ее геометрических размеров.3.
Проведенанализвзаимодействияэлектромагнитнойволнывзамедляющей системе типа «металлический ребристый стержень» с внешнимкольцевым потоком электронов. Найдены выражения для эквивалентныхпараметров индуктивности и емкости структуры. В импедансном приближенииполучено «горячее» дисперсионное уравнение для случая возбуждения в такойзамедляющей системе аксиально – симметричной волны электрического типа. СпомощьюпрограммныхсредствMathCADвыполненомоделированиедисперсионных характеристик и коэффициента связи металлического ребристогостержня с внешним кольцевым потоком электронов в зависимости отгеометрических размеров стержня и диэлектрических проницаемостей материала,заполняющего пазы структуры.4.
Проведенанализвзаимодействияэлектромагнитнойволнывзамедляющей системе типа «диафрагмированный волновод» с цилиндрическимпотоком электронов. Найдены выражения для эквивалентных параметровиндуктивности и емкости структуры. В импедансном приближении получено«горячее»дисперсионноеуравнениедляслучаявозбуждениявтакойзамедляющей системе аксиально – симметричной волны электрического типа. СпомощьюпрограммныхсредствMathCAD19выполненоаналитическоемоделирование «холодных» дисперсионных характеристик и коэффициента связидиафрагмированного волновода в зависимости от его геометрических размеров.5. Предложены, теоретически обоснованы, численно и экспериментальноисследованы малогабаритные электроды-излучатели на основе ребристогостержня в азимутально неоднородных экранах с одним, двумя и четырьмящелевымиразрезами,отличающиесяизлученияконусообразнойформыпространственнойсрадиальнымхарактеристикойнаправлениемвектораэлектрического поля и симметрией вращения.При проектировании электродов – излучателей получены следующиетеоретические и экспериментальные результаты:диаграммы направленности для ребристого стержня в азимутальнонеоднородном экране с одним щелевым разрезом, в воздушном пространстве сε = 1,0 и диэлектрической среде, моделирующей биоткани предстательнойжелезы с эффективным ε = 5,6, позволившие оценить влияние угловой величиныщелевого разреза, а также угол поворота конуса интенсивности излучения;диаграммы направленности для ребристого стержня в азимутальнонеоднородном экране с двумя и четырьмя щелевыми разрезами, позволившиеустановить вращательный характер конуса излучения с поворотом на 90 0 вгоризонтальной плоскости, и оценить интенсивность излучения при изменениичисла щелевых разрезов;зависимости модуля коэффициента отражения S11 и коэффициента стоячейволнынапряжения,наоснованиикоторыхрассчитаныдисперсионныехарактеристики, показавшие, что наличие одного или более щелевых разрезов вазимутально неоднородном экране не вызывает существенного изменениядисперсионных свойств.Предложенныемикроволновойконструкцииэлектродовнашлитермотерапии, в том числе дляприменениеэффективногодлялечениязаболеваний простаты методом трансуретральной микроволновой термотерапии(ТУМТ).20СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕДИССЕРТАЦИИРаботы, опубликованные автором в ведущих рецензируемых научныхжурналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и наукиРФ:1.
Елизаров, А. А. Электродинамический анализ резонатора на основе коаксиальнойребристой линии / А. А. Елизаров, Р. В. Шаймарданов // T – Comm:Телекоммуникации и транспорт. – 2012. – № 10. – С.54 – 55 – 0,13 п.л. (личныйвклад автора – 0,07 п.л.).2. Елизаров, А. А. Исследование электродов для внутриполостной микроволновойфизиотерапии с экранировкой магнитного поля / А. А. Елизаров, Р.
В.Шаймарданов // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. – 2013. – № 9. – С. 82–84 – 0,2 п.л. (личный вклад автора – 0,1 п.л.).3. Моделирование микроволнового излучателя на основе коаксиального ребристогостержня / А. А. Елизаров, В. Н. Каравашкина, Д. А. Нестерова, Р. В. Шаймарданов// T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. – 2014. – Т. 8.– № 10.
– С. 24 – 26 –0,2 п.л. (личный вклад автора – 0,05 п.л.).4. Елизаров, А. А. Анализ методов и устройств для трансуретральной микроволновойтермотерапии биотканей / А. А. Елизаров, Р. В. Шаймарданов // T-Comm:Телекоммуникации и транспорт. – 2015. – Т. 9. – № 6. – С.38 – 43 – 0,33 п.л.(личный вклад автора – 0,17 п.л.).Работы, опубликованные автором в рецензируемых научных изданиях,входящих в международные реферативные базы данных и системы цитированияWeb of Science, Scopus, Scopus Astrophysics, Data System, PubMed, MathSciNet,zbMATH, Chemical Abstracts, Springer, Agris, GeoRef:5. Pchelnikov, Y.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
