CC BY
11
Випробування генератора проводились з метою визначення можливос-тей для застосування для електро1мпедансних вим1рювань. Для цього опори R i г, що ¡мпують опори шири i бютканини вщповадно, вибирались у широких межах величин. KpiM цього, робоч1 частота також вибирались у широких межах. Проводились вимгрювання напруг U2, С/3, U4 i за формулами (4) i (5) розраховувались опори R i г. Iji ж опори вимipювaлиcь цифровим омметром з похибкою не прше 0,5%. Результата вимфювань i розрахунив зведено у табл. 1, в яий наведено робочу частоту /, ви\иряш напруги U2, U3, U4, вимь ряш омметром величини onopiB R i г, розраховаш за результатами вим1рю-вань напруг величини цих onopiB Rp и гр, а також подаш у вщсотках похибки цих onopie вцщосно внм1ряних омметром величин onopie.
Одержат експериментальш дан! дозволяють зробити висновок, що описаний генератор може забезпечити роздшьне вим1рювання onopie шири i пщшк1рно! б1отканини до 200 кОм з похибкою не прше 5% у даапазош частот вад 200 Гц до 200 кГц.
Б1БЛЮГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Rosell, ColominusJ., Riu P., Pallas-Areny R., Webster J. G. Skin impedance from 1 Hz to 1 MHz // ШЕЕ Trans. Biomed. Eng.- 1988,- Vol. BME-35.- P. 649-651.
2. Биофизические характеристики тканей человека. Справочник / Березовский В. А. и др.- Киев : Наук, думка - 1990 - 224 с.
3. Zhu О., Lionheart W. R. В., Lidgey F. J., McLeod С. N., Paulson К. S„ Pid-cockM. K. An adaptive current tomograf using voltage sources I I IEEE Trans. Biomed. Eng.- 1993,-Vol. BME-40.-P. 163-168.
4. Сташук В. Д., Тарапун В. А. Генератор для элеюроимпедансных измерений биологических объектов // Заявка на патент Украины № 98020632 от 5.02.98.
Надшшла до редколегп 5.03.98.
УДК 621.372.852
РЕПА Ф. М.
МАЛОГАБАРИТНЫЙ Ф1ЛБТР 3 ПЕРЕСТРОЙКОЮ НВЧ НА П1ДВИЩЕНИЙ Р1ВЕНБ ПОТУЖНОСТ1
Наведено результата дослщжень дворезонаторного з магштною перестройкою НВЧ фшьтра на тдвищений piвeнь потужносп. Система охолодження феритово! пластики, яка використовуеться, дозволяе розширити можливосп структури без значного попршення и електродинам1Ч1гих характеристик.
86
О Репа Ф. М.
В po6otí [1] розглянуто резонансна явшца у В1др1зку позамежевого хви-леводу (BI1X) з поперечно намагтченою фериговою пластинкою, що мае кшцеву товщину. Наведений метод розрахунку складний, не враховуе впли-ву лшш передач, що подають енерпю, а сам фшьтр не може виконувати CBoix функцш при високих р1внях потужносп або працювати зам1сть керова-ного вимикача.
Розглянемо багатошарову структуру - фериг-даелектричну пластинку (ФДП) юнцево! товщини довжиною L = > Де h ~ товщина г-то шару,
що роз.шщена у ВПХ (рис. 1) з поперечними розмфами а2 х Ь2. Делекгричш шари III i VII noBHicno заповнюють поперечний nepepi3 ВПХ i виконунпъ роль ctíhok (£3,£7= 3,8) кожуха, шари IVi VI - радюпрозора рцщнна система охолодження феритово! пластинки [2], яка спроможна ввдводиги 35-40 Вт/см2 тепла. Електричш параметр и niapiB - товщина та доелекгрична прони-KHicTb синтезоваш по методищ [3] таким чином, щоб в заданому даапазою перестроювання/переключення не породжувались небажаш канали прохо-дження енергп.
a-I \ a-X
9 цгп III Mjv Eö ,Иб V «6. St MlYIl VIII
h h Ii
«- L -p
Рис. 1
Для виявлення загальних властивостей дано! структури, яка збуджуетъся стороншм струмом з хвилеводу а = /, спочатку проведемо анал1з базово! структури, де за шдводяиц лш! передач! внкористовують даелектрично запо-внений хвилевщ з параметрами е, тац, = 1. Тодо, згщно з [4], методом уза-гальнених матриць достатньо провести анал1з шестишарово! магншю-д1електрично1 структури. Стала розповсюдження феритового шару визначае-
ться як = ч]КоЕф11 ~(п/а2)2 , де^± = \х-\у2а/\х,ц доагональна 1
нед^агональна компоненти тензора магнткн проникносп [5], хвильова про-вщшсть феритового шару мае вигляд ^55=-/Цф/еф А, яек-2п/Х,Х-довжина хвит.
На рис. 2а зображено результата розрахуншв для симетричнсн одноре-зонаторно! перестроюваюи структури, яи при вщсутносп inapie III, VII, IV, VI для вказаних в робот! [1] параметр1в повшстю з ними сшвпадають. Як ввдно з рис.1, структура з параметрами У<*\ = 0,06; l¡/nx - 0,32; U'a\ - 0,1; 1г/ах = 0,1; а2/ах = 2,5; L/a¡ = 0,4 в межах змши вадносно! магштшл проникно-cri ц/\ха В1д 0 до 0,8 мае явно виражений резонансний характер. При 3míhio-ванш магштного поля вщ Н0 = 0 А/м до 130 кА/м резонансна частота структури зм1нюеться на 30%, повшстю перекриваючи смуту частот в обласп замежевосп ПХВ. Введения рад1опрозоро'1 системи охолодження лише не-значно (<12%) пщвшцуе витрати структури.
Урахування зв'язку з шдводящими лшями передач! у вигляда незапов-нених домежевих хвилеводав з поперечним перер1зом а] х Ьх здшснюеться по
розроблешй нами елекгродинам1чшй методшц [6] розрахунку багаторезо-нансних структур в ПХВ. ГВсля зшивання гошв на границях 5, (/ = 1...8) кожного cyм¡жнoгo об'ему - шару (а = I-IX), система штегральних р1внянь рлдносно дотичних складових магштного поля методом Галерюна зведена до
системи лшйних алгебра^'чних р!внянь (CJIAP) р
y^Àelp(Xpgll + Ypq\ 1 ) + е2 pYpq\l ] ~ h ц р=1
Р
SKÄl +е2р(Урч22 + 0+^0 = °
р---Л ' (1)
Р
+ е88 р (ïpqW + Y'pXqu) -
р=1
-> -> -> -> - > ->
де ¥рфу = I Eq" [нр х }]¿/ .S'p , H* {Ер} - складова вектора магштного
(sß)
поля На{Е[), що зумовлена складовою дотичного електричного поля £т на
у
вцщовщнш /-й гранищ при ß = 1...8 та у = 1...8; «р - зовшшня по вщношсн-ню до об'ему а нормаль до площини -S'p, р - 1,2 ... q,... Р - число хвиль, що враховують на гранищ шару, Ypqф = К^/ ja\i.L - нормована У-провщшсть феритового шару, со - кругова частота.
Репгга 7-парамегр1в системи (1) мае виг ляд, аналопчний приведении в робоп [6].
Згщно [6], для достатньо! точносп розрахунюв рппення СЛАР досить обмежитись одшею хвилею на границях зчленування кожного шару, тобто
р= 1.
Експериментальний дворезонаторний фшьтр (дв1 ФП охоплет системою охолодження), виконаний шщбно до згаданого в робой [1], з лею лише р1зницею, що введения додаткових д1електричних шар1в незначно збш>шуе повздовжш розм1ри м1ж феритовими шарами фшьтра 1 габарита пристрою в щлому.
Таким чином, розрахунок характеристик багатошарово! дворезонаторнох системи (11 шар ¡в) зводиться до одержання з розрахунку системи (1) коефь щенпв ерч жшв на границях д. зчленованих вщизюв ферит-даелектричних
хвилевод1в, яка у раз1 однохвилевого наближення для дворезонаторно! стру-ктури мае порядок 10x10. Знайдеш комплексш коефицента ерц повшстю
визначають елементи матрищ розсповання.
0.55 0,65 0,75 аг/д 6,0 6,2 f,ÍTu,
a б
Рис. 2
Результата розрахунюв модуля одного Í3 елеменпв матрищ розсйовання
j = Г2а1
cos(0,5
а
А)2-1
а,
- коефпцента передач! t
32 V Ь\а2 "2
наведено на рис. 26. В окремому випадку прик2 = е3 = e4=s6 = s8=e9 = -е]0 =1 результата ствпадають з даними робота [1]. Розрахунки показу-ють, що смуга пропускания фшьтра складае 2,9%, КСВН = 1,3, вшрати в смуз1 пропускания збер^гались сталими при перестроюванш в AÍarei30H¡ 4,4%. Зниження частотно! HepiBHOMipHOcri АЧХ модуля |.S"211 в смуз1 пропускания ВПХ можливо шляхом правильного вадбору параметр1в доелекгричних uiapiB. Для цього необхщно в результат! дослщжень подабних конструкцш проанал1зувати шформащю про вплив товщини нерезонансних niapie III, VII,
IV, VI на нер1вно\пршстъ АЧХ. Другий шлях - застосування нер1внотов-щинних феритових пластинок, зв'язок яких зумовлюе бшын тонку компенсацию небажаних м1жшарових в1дбитпв, у водночас знижуе повздовжш роз-м1ри ф!льтра.
На високих частотах, де ПХВ починае розповсюджувати хвшп, У-провщносп, що входять до складу СЛАР 1 враховують взаемодпо шшв м1ж сусщшми шарами, повинш вмицувати замлеть ппербохачних функщй трига-нометричш. Тут перший небажаний канал проходження сигналу з'являсться на частотах, що в 1,5 рази перевшцують критичну частоту ПХВ.
Врахування витрат, пов'язаних з нещеалыпстю використаних матер1ал1в - пластинок, стшок хвилеводу може бути проведене з достатньою для прак-тичних цшей точюстю по методищ, приведеюй, наприклад, в роботах [7, 8].
Таким чином, дворезонансний фшьтр, використовуючи систему термо-охолодження аналопчну [2], може працювати на шдвшцених ровнях ¡мпуль-сно1 потужносп (деюлька десятив иловат), практично забезпечивши висою електродинам1чш характеристики, а запропонований метод розрахунку, за-снований на метода використання властивих векторних функщй - проводити анал1з под1бних структур в широюй смуз1 частот, яка також включае область розповсюдження хвиль у ВПХ.
Б1БЛЮГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Бергер М. Н., Капилевич Б. Ю., Ручкан Л. Н. СВЧ фильтр с магнитной перестройкой на запредельном волноводе // Радиотехника - 1981.- № 8 - С. 75-77.
2. А. с. 1508880 (СССР), МКИ Н 01 Ь 23/18. Полупроводниковый прибор / А. Н. Небосенко, Н. Л. Небосенко, Ф. М. Репа и др.- Заявлено 27.07.87, № 4289560. Опубл. в Б.И., 1989, №21.
3. Кущ С. Н., Кравец Е. Н., Репа Ф. М. Синтез волноводно-диэлектрических резонаторов на запредельных волноводах // Вестн. Киев, политехи, ин-та. Радиотехника,- 1986,- Вып. 23,- С. 20-22.
4. Сазонов Д. М, Гридин А. Н., Мишустин Б. А. Устройства СВЧ.- М. : Высш. школа, 1981.-295 с.
-5. Гуревич А. Г., Мелков Г. А. Магнитные колебания и волны.- М. : Физмат-лит, 1994,- 464 с.
6. Репа Ф. М., Небосенко Ю. А. Расчет многозвенных волноводно-диэлектрических структур в отрезке запредельного волновода // Вестн. Киев, политехи. ин-та. Радиотехника,- 1991,- Вып. 28 - С.24-26.
7. Коваленко А. #., Козлов А. Ю. К расчету потерь в экране микрополосковых структур//Радиотехника и электроника-1991-Т. 36.-№2.-С. 196-198.
8. Ильинский А. С., Зарубанов В. В. Метод расчета потерь в диэлектрике для основного и высших типов волн полосковых линий // Радиотехника и электроника.-1982,-Т. 26,-№5,- С. 1035-1036.
Надшшла до редколегп 15.04.98.
