CC BY
12Решетневские Чтения
УДК 621.38
И. В. Трифанов, А. М. Бакин, Л. И. Оборина, Б. Н. Исмаилов, И. В. Стерехов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРОВ ВАФЕЛЬНОГО ТИПА ПУТЕМ АППРОКСИМАЦИИ СВОЙСТВ ПО ЕДИНИЧНЫМ ЭЛЕМЕНТАМ
Предложен метод расчета характеристик вафельных фильтров с отражающими элементами кубической формы. К достоинствам метода относится относительная простота уравнений, достигаемая путем использования симметрии расположения элементов. Метод позволяет рассчитать основные параметры фильтров вафельного типа по характеристикам единичных отражающих элементов.
В настоящее время область применения радиоэлектронных средств СВЧ-диапазона расширяется, комплексы радиосистем становятся все более сложными. Уровень требований к параметрам частотно-селективных и распределительных волноводных устройств существенно возрос. Моделирование характеристик устройств является приоритетным направлением, так как позволяет существенно уменьшить объем экспериментальных работ.
Рассмотрим простейший фильтр вафельного типа [1]. Решение будем искать в виде комбинации решений для системы единичных шпеньков с учетом коэффициента связи между ними.
В первом случае поперечная компонента поля в первой зоне (перед шпеньком) может быть представлена следующим образом [2]:
- zxH = £ YnQ-e-1 -■ ^jси .
n = 1
Задав условия на граничных поверхностях, получим следующее решение:
¥
Е (°)=(1+R)Фв1 + £ Vn- jап =
п =2
¥
= £ (Gm + Fm У Ф bm
m =1
¥
- ZxH(°) = 7а1-(1 - R У Фа1 £ Ya„Vn ф ап =
n =2
¥
£ Ybm ( Gm Fm) ф bm
Г , a 1 Z n ig al' , TZ Í g an'2
Е =(e + Re y ф n1 + £ V„e
n =2
- zxH = Ya1-(e"iga1'2" R(eiga1'z))qA
¥
£ Yan Vn e q an '
Фа
n=2
Во второй зоне (между гребешками) аналогично запишем:
Е =
£ {_Gm-e~^2 + Fm-e'
'ф bm;
- zxH =
¥ Г
£ Ybm\Gr,
:e
'i g bm'z
-F-e
'jbm-
В третьей зоне разложение будет иметь следующий вид:
-гусп '(г-Ь )
Е = £ Qn-e
ф cn;
¥ С -i L i 'L ¥
Е (L) = £l Gm-e~'yi-' + Fm-e ,Jl-j ф ь- = £ Qn-ф cn;
-zxH(°) = £ Ybm{Gme
'ig bm'L
-F -e
m
-L
'ф bm
n =1
£ Qn ф cn
где дап, ф4п, усп - собственные функции в областях 1, 2 и 3; Уш, УЬп, Усп - соответствующие проводимости.
Так как собственные волны ортонормированы, то коэффициенты разложения могут быть выражены через поле на границе между зонами:
G + F = f qb • E(0)ds,
m m J -íbm v s '
где А1 - поверхность раздела.
Воспользовавшись симметрией задачи [3], получим электродинамические характеристики одиночного отражателя, а затем коэффициент связи между парами подобных элементов.
m=1
m=1
n=1
n =1
n=1
m
n =1
Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли
Коэффициент связи запишем следующим об-
1 , fp2 fpl
разом: k = -V •
^ p2 т Jpl
Численное решение для коэффициента связи выполнено с использованием компьютерного моделирования, далее - декомпозиция системы до отдельных элементов.
Полученная зависимость позволяет рассчитывать полосу пропускания и КСВ для фильтров вафельного типа с произвольным количеством элементов кубической формы.
Библиографический список
1. Мануилов, М. Б. Собственные волны многогребневых волноводов / М. Б. Мануилов, К. В. Кобрин // Электромагнитные волны и электронные системы. 2005. № 6.
2. Митра, Р. Аналитические методы теории волноводов / Р. Митра, С. Ли. М. : Мир, 1974.
3. Лебедев, И. В. Техника и приборы СВЧ : в 2 т. Т. 1. Техника сверхвысоких частот / И. В. Лебедев. М. : Высш. шк., 1970.
I. V. Trifanov, A. M. Bakin, L. I. Oborina, B. N. Ismailov, I. V. Sterehov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
SIMULATION OF WAFER-TYPE FILTERS BY APPROXIMATING THE PROPERTIS OF SINGLE ELEMENTS
In this paper we propose a method for calculating of the wafer filters characteristics with reflecting elements of the cubic form. The advantage of the method is the relative simplicity of equations, which is achieved through the use of symmetry in the arrangement of elements. The method allows calculating of the basic parameters of the wafer-type filters using the characteristics of individual reflecting elements.
© Трифанов И. В., Бакин А. М., Оборина Л. И., Исмаилов Б. Н., Стерехов И. В., 2009
УДК 621.38
И. В. Трифанов, Б. И. Исмаилов, Л. И. Оборина, И. В. Стерехов, А. С. Самойло
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЛНОВОДОВ
КВЧ-ДИАПАЗОНА
Предоставлена дилатометрическая оценка температурного коэффициента линейного расширения волноводов КВЧ-диапазона.
Для обеспечения требуемых рабочих характеристик полосовых фильтров, в диапазоне рабочих температур необходимо использовать материалы с малым температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР 1...2,1/°С), например, сплав 32НКД [1].
После изготовления волноводов сечением 5,2 х 2,6 и 3,6 х 1,8 мм из сплава 32НКД методом многостороннего деформирования исследовались ТКЛР и их линейное расширение. Использовался индуктивный дилатометр Б1Ь-402С фирмы Netzsch, с программным обеспечением '^Мо'«^™, включающий все необходимое для выполнения измерений и расчета экспериментальных данных.
Калибровку дилатометра осуществляли корундовым стандартом фирмы Netzsch. Изме-
ряемые образцы имели размер l = 25±0'05 мм, толщину стенки 1 мм. Измерения ТКЛР проводили со скоростью 5 К/мин в интервале температур 30°...160 °С в атмосфере инертного газа для исключения окисления образцов при нагревании.
Известно, что температурный коэффициент л инейного расширения зависит от ряда факторов, например от пластической деформации. Влияние пластической деформации на коэффициент температурного расширения описывается выражением
а = а0(1 + Ае), где а0 - температурный коэффициент линейного расширения недеформированного металла; е - степень деформации металла; А - коэффициент, учитывающий физические характеристики деформируемого металла:
А » %ТЕу/3,
