CC BY
29
щя нейронно!' мережi дозволяе змiнювати дискретизацiю по 4acT0Ti або до-давати новi електродинамiчнi параметри, наприклад, ширину дiаграми ви-промшювання, рiвень бiчних пелюсток, тощо. Синтезована антена мае вщ-мшт електродинамiчнi характеристики та технологiчнi якостi i може бути рекомендована стати для використання у комушкацшних мережах.
Лггература
1. Aiello G.R., Rogerson G.D. Ultra-wideband wireless systems // IEEE Microwave Magazine. - 2003. - № 4. - P. 36-47.
2. Brown G.H., Woodward O.M. Experimentally determined radiation characteristics of conical and triangular antennas // RCA Review. - 1952. - Vol.13. - P. 425-452.
3. Kurt L. Shlager, Glenn S. Smith, James G. Maloney. Optimization of bow-tie antennas for pulse Radiation//IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1994. №7. P. 975-982.
4. Lestari A., Yarovoy A., Ligthart L. RC-loaded bow-tie antenna for improved pulse radiation//IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2004. V.52. №10. P.2555-2563.
5. Katsuki Kiminami, Akimasa Hirata, Toshiyuki Shiozaw. Double-Sided printed bow-tie antenna for UWB communications // IEEE Antennas and Wireless Prop. Let. 2004. V.3.
6. Abdelnasser A. Eldek, Afef Z. Elsherbeni, Charles E. Smith. Microstrip-fed printed lotus antenna for wideband wireless communication systems // IEEE Antennas and Propagation Magazine.-2004.-Vol.46. - №.6. - P. 164-173.
7. Vasylenko D.O., Dubrovka F.F., Edenhofer P. Contour optimization of a planar broadband dipole using genetic algorithms // Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques, September 2007, P. 247-249.
8. Дубровка Ф.Ф., Василенко Д.О. Нейронно-генетичний метод синтезу антен та пристро'1'в НВЧ // Вюник НТУУ "КПГ'. Серiя: Радютехшка. Радюапаратобудування. -2008. - Вип.36. - С. 63-69.
9. Haykin S. Neural Networks: A Comprehensive Foundation. - Prentice Hall PTR Upper Saddle River. - New York, 1994.
10. Balanis C. A. Antenna theory analysis and design. Harper & Row. New York, 1982.
Ключов1 слова: антена, синтез антен, розрахунок антен, ультраширокосмуговi антени
Дубровка Ф.Ф., Василенко Д. А. Синтез ультраширокополосной планар-ной дипольной bow-tie антенны нейрон-но—генетическим методом Представлены результаты синтеза ультраширокополосной (3.1-10.6 ГГц) плоской дипольной антенны типа "bow-tie". Оптимальный дизайн достигается соответствующей модификацией линейного профиля обычной "bow-tie" антенны. Теоретические результаты подтверждены экспериментом. Dubrovka F.F., Vasylenko D.O. Synthesis of ultrawideband planar dipole bow-tie antenna by neural-genetic method Results of a synthesis of the ultrawideband (3.1-10.6 GHz) planar dipole bow-tie antenna are presented. The optimal design is achieved by properly modifying the linear contour profile of the conventional bow-tie antenna. Theoretical results were verified by measurements.
УДК 621.372.82
РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРОБКИ М1КРОХВИЛЬОВО1 ПЕЧ1 ДЛЯ ОЗОЛЕННЯ
ХАРЧОВИХ ПРОДУКТ1В
Найденко В. I., Шумаков Д. С., Лебедев О. О.
Визначено розм1ри та спос1б опромтення камери для озолення харчових продукт1в, розташування в нт посудин з дослСджуваним продуктом.
Вступ. Постановка задачi
При озоленш продукпв харчування тд час контролю за вмютом радiа-цшних речовин наразi використовуються сушильш шафи, газовi пальники та муфельш печь Процес озолення тривае декшька дiб, затримуе продукти на митнищ, що зменшуе харчовi характеристики або призводить до псу-
60 BicnuK Нащонального техтчногоутверситету Украгни "КП1"
Серiя - Радютехшка. Радюапаратобудування.-2008.-№37
вання деяких продуктгв. Це обумовлюе актуальнгсть дослгджень, спрямо-ваних на зменшення часу контролю за вмгстом радiонуклiдiв. Один i3 варг-aнтiв зменшення часу озолення полягае у використаннг мiкpохвильових способiв озолення. Процесу озолення передуе процес видалення вологи з харчового продукту. Зменшення вологи призводить до зменшення уявно1 частини дгелектрично1 проникностг i, як наслгдок, до зменшення наванта-ження джерела енергп мiкpохвиль. Таким джерелом, зазвичай, е побутовий магнетрон. До магнетрошв такого типу при експлуатацп висуваеться вимо-га максимального КСХН навантаження не бгльше чотирьох. Розгляд подг-бно1 зaдaчi виконано в [1]. Нижче розглядаеться бгльш реальна конструкцгя камери для озолення харчових продуктгв.
Визначення способу опром1нення камери Магнетрон працюе на чaстотi 2450 МГц. Допускаються вiдхилення частоти генерацп на ±25 МГц, тобто гнтервал частот становить вiд 2425 до 2475 МГц. Розрахунки проведет в сеpедовищi CST Microwave Studio 5.0. Для збгльшення одноргдностг поля опромшювання камери здiйснимо декiлькомa (чотирма) хвилеводами, що pозтaшовaнi на веpхнiй стшцг камери. За-пропонований спосiб опромшювання камери можна pеaлiзувaти з використанням 4 магнетрошв потужшстю 0.9 кВт з повгтряним охолодженням. Проте використання лише одного магнетрону потужшстю 3 кВт з повггряним охолодженням е доцшьшшим. Але для збгль-шення одноргдностг поля бажано подглити енерггю на декглька каналгв i збуджувати камеру розподгленим джерелом. Отже, по-тргбно розробити опромгнюючу структуру, Рис. 2
яка розподглить електромагнгтну 1106 енерггю магнетрона на ргвнг (чотири) частини. Розглянемо опромгнюючу структуру, конструкцгя яко1 наведена на 1102 рис.1. Це е модифгкацгя структури, 1t використано!' в поперед-нгх розробках мгкрохвильових камер. Стгнки запов- 1098 неного повгтрям опромгнювача зробленг 10%
, _ ^ л _ 7 2420 243U ¿44U ¿4аи ¿4W ¿41 и
з провгдного матергалу (о=5.6х10
См/м). Висота хвилеводу 45 мм, ширина 90 мм, вгдстань мгж щглинами -половина довжини хвилг в хвилеводг Рис. 3
Рис. 1
Voltage Standina Wave Ratio (VSWR)
2450
VSWR1:1.0985 J
Frequenov
BicHUK Нащонального техшчного ушверситету Украти "КП1 " 61 Серiя - Радютехшка. Радюапаратобудування. -2008. -№37
на частой 2450 МГц, тобто 83 мм. Визначимо КСХ ще1 структури в дiапа-зош частот вщ 2425 до 2475 МГц. Для цього навантажимо кожну з 4-х и щшин на узгоджеш хвилеводи (рис. 2), як заповненi дiелектриком (е=4, (1=1, о=0.15 См/м) та повггрям (е=1, (=1), а стiнки зробленi з провщного матерiалу (о=5.6х10 См/м). Висота-11.25мм,довжина-300мм, ширина-90мм. КСХ хвилеводу в даному дiапазонi частот - рис. 3. При розрахунках КСХ даного опромшювача виршальними е кути нахилу його частин, що дiлять потш енерги на 4 рiвнi частини. Змiнюючi кути нахилу (рис. 1), роз-раховуемо КСХ в дiапазонi частот вiд 2425 до до 2475 МГц та шукаемо таю параметри опромшювача, при яких КСХ був би найменшим. Спочатку знаходимо кут нахилу, при якому час-тина опромшювача, що розташована найбшьш далеко вщ вхь дного порту (див. рис. 4), мае найменший КСХ. Розрахунок показуе, що мтмальний КСХ отримуемо при кут нахилу 44.28° i в даному дiапазонi частот знаходиться в межах вiд Рис. 4
1.029 (при частой 2425 МГц) до 1.127 (при частой 2475 МГц), що пщтвер-джуеться [2]. Змшюючи вод-ночас кути нахилу шших трьох частин, розраховуемо КСХ опромшювача в даному дiапазонi частот. Залежнють КСХ вiд кутiв нахилу на час-тотi 2450 МГц показана на рис.5. Мтмальний КСХ даного опромшювача на частот 2450 МГц маемо при кутах нахилу 70.43°, для iнтервалу частот вщ 2425 МГц до 2475 МГц - рис.6
Збудження кругло'' або прямо-кутно'' камери структурою, показа-ною на рис.1, е недоречним. Таке збудження не забезпечить однорщ-ност поля. Тому змшимо опромi-нюючу структуру на структуру, показану на рис. 7. Вона е структурою на рис. 1 зi згорнутою части-ною в област подiлу енерги.
Знайдемо мтмальний КСХ оп-ромшюючо' структури за умови од-накового амплiтудного розподшу поля на апертурах зв'язку з чотирма уз-годженими хвилеводами. Для цього також визначимо значення ку^в нахилу частин опромшювача, що мають дшити потiк електромагнiтноi енерги
62 В^ник Нащонального техтчного утверситету Украгни "КП1"
Серiя -Радютехтка. Радюапаратобудування.-2008.-№37
2.035
1.155
45.6 50.4 55.2 60 64.8 69.6 74.4 79.2 84 88.8 93.6
Рис. 5
УоНаде ЗйпАд Шауе Кайо (УБИЯ)
Рис. 6
на 4 рiвнi частини. При кутах нахилу 60° маемо КСХ опромшювача на ос-новнш частой (2450 МГц) 1.536, при кутах 45° отримуемо КСХ=1.445. Проте в обох цих випадках маемо нерiвний розподш енергн мiж хвилеводами, який наведений на рис. 8, наприклад, для ку^в у 60° та КСХ=1.536.
Рис. 7
Рис. 8
Рис. 9
Майже однаковий розподш енергп мiж хвилеводами (значення ампл^уд вiдрiзняються на 7%) отримано при кутах нахилу перших (вщлж ведеться вщ опромiнюючого порту) двох частин опромшювача 72.2°, кут нахилу третьо1 частини становить 60°, четверто!' 45°. КСХ тако1 структури на основнш частотi дорiвнюе 1.464 (див. рис.9). Опромшю-юча структура з даними параметрами використову-еться в подальших розрахунках.
Визначення розм1р1в камери
Застосуемо теорiю вiдкритих резонаторiв для визначення розмiрiв камери для озолення харчових продук^в. Вiдомо [3,4], що вiдкритi резонато-ри зi сферичними дзеркалами мають потенцiйно високу добротшсть, особливо щодо дифракцшно1 добротность Обмеження поля каустичними поверхнями призводить до високо1 добротност коливань, як мало чутливi до малих деформацш, проте це не стосуеться випадку вщкритого конфокального резонатора зi сферичними дзеркалами. Тому будемо використовувати майже конфокальний резонатор, який може мати бiльшi дифракцшш втрати, проте е стшкь Рис. 10
шим. На рис. 10 наведено схематичне зображення вщкритого майже конфокального резонатора зi сферичними дзеркалами, як вставлен в прямо-кутний резонатор (камеру). Умова резонансу резонатора мае вигляд [3]:
Вкник Нащонального техшчного ушеерситету УкраШи "КШ" 63 Серiя - Радютехшка. Радюапаратобудуеання. -2008. -№37
/ =
2 В
д +1 + — (1 + т + 2п) р
/
агссоБ
V
1 - в
я
(1)
де д - число швхвиль уздовж поздовжньо1 ос1, т, п - уздовж поперечних координат.
Розподш стоячих хвиль м1ж майже конфокальними дзеркалами показано на рис. 11. Розрахована вщ стань м1ж дзеркалами В=0.508 м, рад1ус кривини Я=0.659 м. Це гарантуе, що робоча мода на частой 2450 МГц мати-ме т=2, п=0, д=6. Вертикальний розм1р резонатора о=0.230 м, шдйом найвищо1 точки дзеркала над його краями Л=0.139 м, а вщстань вщ нього до кра1в дзеркала А=0.404 м. Розташуемо посудини з дослщжуваним хар-човим продуктом посередиш площини м1ж дзеркалами, тобто в мющ максимуму поля. Отримана структура представлена на рис. 12 та рис. 13.
Рис. 11
Рис. 12
Рис. 13
Рис. 14
Як поглинальний матер1ал використано провщну керамжу КТ-30 (г=30, а=0.7 См/м), яка дозволяе нагр1вати камеру до 1000°С в вакуум1 та до 400°С - заповнену повпрям. Поглинальш властивост керамжи КТ-30 мало залежать вщ температури, вона швидко охолоджуеться [5].
Амплпудний розподш поля в площиш уг, площиш ух та над посудинами представлений вщповщно на рис. 14, 15, та 16.
Рис. 15 Рис. 16
Видно, що електромагштне поле досить добре поглинаеться посудинами з продуктом, проте по краях камери його ампл1туда значна, що свщчить про незадовшьне фокусування дзеркалом. Висновки
Запропоновано конструкщю опромшюючо'! структури печ1 для озолен-
64 В^ник Национального техшчногоушеерситету Украгни "КШ"
Серiя -Радютехшка. Радюапаратобудуеання.-2008.-№37
ня харчових продуклв мжрохвильовою енерпею на 4acTOTi 2450 МГц, яка розпод^е енергiю електромагнiтного поля магнетрона на чотири piBHi ча-стини. Опромiнююча структура на частой 2450 МГц мае КСХ=1.464, камера мае КСХ=3.52. Проведено розрахунок електромагштних полiв в ка-мерi при даному розташуваннi в нш посудин з дослiджуваним продуктом. Основною задачею подальших дослiджень потрiбно вважати пошук радiу-са дзеркала для зменшення електромагнiтного поля поза межами дзеркала, на стiнках камери та зменшення КСХ.
Лггература
1. Найденко В.1., Сул1ма G.A., Шумаков Д.С., Лебедев О.О. Розрахунок електромагштних пол1в в пристро! для озолення харчових продукт1в//В1сник НТУУ «КП1» Сер1я - Радютехшка Радюапаратобудування, -2007. - Вип. 35. - 157 с.
2. Резонансное рассеивание волн. Т. 2. Волноводные неоднородности/ Шестипалов В.П., Кириленко А.А., Рудь Л. А. - Киев: Наук. Думка, 1986. - 216 с.
3. Shi Cheng, oth. Reduction of the coupling to external sources and modes of propagation by a nearly confocal resonator, IEEE Trans. on MTT, v.55, № 10, 0ct.2007.
4. Вайнштейн Л.А. Открытые резонаторы и открытые волноводы, М. Сов.радио, 1966.
5. Волков В.Н., др. Высокочастотная нагрузка высших мод одномодового резонатора
на 178 МГц.//Ин-т ядерной физики им. Г.И. Будкера. 630090, Новосибирск, 2002.
Ключов1 слова: мшрохвильова ni4, озолення продуклв, електромагнiтне поле
Найденко В.И., Шумаков Д. С., Лебедев А. А. Результаты разработки микроволновой печи для озоления пищевых продуктов Определены размеры и способ облучения камеры для озоления пищевых продуктов, размещения в ней емкостей с продуктом Najdenko V.I., Shumakov D.S., Lebedev A.A. Results of development of microwave stove for food products' incinerating The calculation sizes and the electromagnetic radiation in a stove at given location of vessels with the explored product is conducted.
УДК 621.3.029.6
ШИРОКОСМУГОВ1 НЕВЗАеМШ ПАСИВН1 ro^TPOÏ Д1АПАЗОНУ
ДУЖЕ ВИСОКИХ ЧАСТОТ
Вунтесмерг В.С., Стоколос МО.
Розглянуто класифтацЮ невзаемних пасивних пристрогв та проведено короткий опис 1х конструкцт та характеристик. Проанал1зовано сучасний стан невзаемних пасивних феритових пристрогв д1апазону дуже високих частот та узагальнет напрямки подальшого вдосконалення основних техтчних характеристик.
Вщомо, що до невзаемних пасивних мжрохвильових пристро1в вщно-сять таю пристро! як циркулятори та венташ [1,2]. За десяташття з моменту 1х винаходу [3,4] зроблено багато тишв цих пристро1в, що вiдрiзняються за конструкцию, способом роботи та властивостями, але ус вони базують-ся на особливих властивостях матерiалу, що в них застосовуеться, а саме -фериту. Тому не в останню чергу характеристики цих пристро1в залежать вщ характеристик фершгв, що застосовуються для 1х побудови.
Конструктивш особливосп невзаемних пристроУв
Резонансный вентиль
Принцип роботи резонансного вентиля базуеться на явишд невзаемного поглинання при феромагштному резонанснi [5]. Такий вентиль являе собою дшянку прямокутного хвилеводу iз феритовим зразком всередиш, який тд-
BicnuK Нащонального техтчногоутверситету Украши "КП1" 65 Серiя -Радютехшка. Радюапаратобудування.-2008.-№37
