CC BY
7ШИРОКОСМУГОВИЙ ПЕРЕМИКАЧ НА ЧАСТКОВО ЗАПОВНЕНОМУ Д1ЕЛЕКТРИКОМ
ПРЯМОКУТНОМУ ХВИЛЕВОД1
Почерняев В.М.
д.т.н., професор,
Одеська нацюнальна академ1я зв'язку ¡м. О.С. Попова, Украша
Сивкова Н.М. старший викладач,
Одеська нацгональна академ1я зв'язку ¡м. О.С. Попова, Украша
BROADBAND SWITCH ON PARTIALLY FILLED BY DIELECTRIC RECTANGULAR
WAVEGUIDE
Pochernyaev V.
Doctor of Technical Sciences, Prof., O.S. Popov Odessa national academy of telecommunications, Ukraine
SyvkovaN. senior lecturer,
O.S. Popov Odessa national academy of telecommunications, Ukraine
Анотащя
В робот дослщжуеться широкосмуговий перемикач для техшки НВЧ, антенно-фщерш тракти яких реал1зоваш на частково заповненому д1електриком прямокутному хвилевод1 (ЧЗДПХ). Сучасш засоби зв'язку НВЧ д1апазону можуть працювати на передачу по двох незалежних антенних каналах, в кожен з яких включений свш передавач НВЧ. Передбачаеться також робота одного передавача НВЧ на дв1 антени. Передача сигнатв велико! потужносп вимагае реал1заци пристро!в на ЧЗДПХ для таких антенно-фщерних тракпв. Активний елемент являе собою вщкриту нелшшну структуру (ВНС), включену в д1електричну пластину, розташовану в прямокутному хвилеводг Електродинам1чна задача вир1шуеться методом влас-них функцш. У робот знайдено коефщент передач! Тц i побудоваш граф1ки залежносп електрично! дов-жини вiдрiзка хвилеводу з ВНС вiд величини реактивно! проввдносп iндуктивного шлейфу при фжсованих реактивних провiдностях ВНС. Результати роботи можуть бути використаш при розробщ широкосмуго-вих перемикачiв для мобшьних цифрових комбiнованих тропосферно-радiорелейних станцiй з просто-рово-рознесеною передачею, антенно-фiдернi тракти яких реал1зуються на ЧЗДПХ.
Abstract
At article investigates a broadband switch for microwave technology, antenna-feeder paths of which are implemented on a rectangular waveguide partially filled by a dielectric (RWPFD). Modern means of communication of the microwave range can operate for transmission through two independent antenna channels, each of which includes its own microwave transmitter. It is also provided the operation of one microwave transmitter for two antennas. The transmission of high-power signals requires the implementation devices based on RWPFD for such antenna-feeder paths. The active element is an open nonlinear structure (ONS) included in a dielectric plate which located in a rectangular waveguide. The electrodynamic problem is solved by the method of eigenfunctions. In this article, the transfer coefficient Tn and plotted the graphs of the dependence of the electrical length of the waveguide segment with the ONS on the value of the reactive conductivity of the inductive loop at fixed reactive conductivity of the ONS is determine. The results of this article can be used in the development of broadband switches for mobile digital combined troposcatter-radio relay stations with space-diversity transmission, antenna-feeder paths of which are implemented on the RWPFD.
Ключовi слова: частково заповнений дiелектриком прямокутний хвилевод, широкосмуговий перемикач, антенно-фщерний тракт, ввдкрита нелшшна структура, передавач НВЧ.
Keywords: rectangular waveguide partially filled by dielectric, broadband switch, antenna-feeder path, open no nlinear structure, microwave transmitter.
Одним з напряму розвитку техшки НВЧ е комбшоваш радютехшчш системи. В робот [1] аналiзуеться мобшьна цифрова тропосферно-радюрелейна станщя, в складi яко! знаходяться два передавача НВЧ. Дана станщя може працювати на передачу по двох незалежних антенних каналах, в кожен з яких включений свш передавач НВЧ. Мож-лива робота одного передавача НВЧ на двi антени; другий передавач НВЧ знаходиться в резерва Рiзнi
режими роботи передавального тракту НВЧ забез-печуються двома двопозицшними перемикачами НВЧ [1, рис.1]. Вимогу щодо забезпечення широ-космугово! роботи передавального тракту НВЧ можна виконати шляхом реалiзацii тракту на частково заповненому дiелектриком прямокутному хвилеводi (ЧЗДПХ). В цьому випадку необхiдно двопозицiйнi широкосмуговi перемикачi НВЧ ре-алiзувати так само на ЧЗДПХ.
Метою роботи е розробка широкосмугового перемикача НВЧ на ЧЗДПХ.
Перемикач НВЧ мае в своему складi безкор-пусний напiвпровiдниковий дюд, який включаеться в дiелектричну пластину у виглядi ввдкрито! нелшйно! структури (ВНС). Включення ВНС може бути як паралельним, так i послвдовним.
При послiдовному включеннi ВНС в ЧЗДПХ можна отримати широку смугу пропускания, але емнiсть ВНС повинна бути мшмальною. Пара-лельне включення ВНС дозволяе забезпечити бiльш високий рiвень комутовано! потужностi нiж при послщовному включеннi. Слад зазначити, що саме реалiзацiя перемикача на ЧЗДПХ забезпечуе бшын широку робочу смугу частот I бшын високу
електричну мiцнiсть [2]. Крiм цього, розширити робочу смугу частот можна, якщо паралельне включення ВНС в ЧЗДПХ здшснюеться разом зi шлейфом, що компенсуе емнють ВНС.
На рис. 1 показано конструкщя перемикача на ЧЗДПХ з компенсуючим шлейфом. Даний ЧЗДПХ представляе собою прямокутний хвилевод роз-мiрами а х Ъ, в якому розташована дiелектрична пластина розмiрами с х й, що не торкаеться стшок хвилеводу i мае вiдносну дiелектричну проникнiсть ег. У дiелектричну пластину включена ВНС тих же геометричних розмiрiв. Хвилевод 1 представляе собою ЧЗДПХ, хвилевод 2 - ЧЗДПХ з ВНС, хвилевод 3 - порожнистий прямокутний хвилевод.
Рисунок 1.
Управлшня ВНС здшснюеться через подов-жню щiлину в широкий стшщ ЧЗДПХ, яка е неви-промiнюючою. Величина опору ВНС складае оди-ницi Ом при наявностi керуючо! напруги i тисячi Ом при И вiдсутностi. Для компенсацп емносп ВНС, яка повинна бути як найменшою, включаеться компенсуючий iндуктивний шлейф у ви-глядi вiдрiзка порожнистого прямокутного хвиле-вода зi сторони вузько! стiнки основного хвиле-вода. Таке включення представляе собою Н-з'еднання хвилевод1в.
На рис.2 представлена е^валентна схема плоско-поперечного стику ЧЗДПХ з ВНС, плоско поперечного стику ВНС з ЧЗДПХ i паралельно включеного компенсуючого шлейфа. На рис. 2 показана нормована реактивна провщшсть ]ЪС плоско-поперечного стику ЧЗДПХ з ВНС та ВНС з ЧЗДПХ, коефщенти трансформацп М0 по основнш хвилi та нормована реактивна провщшсть -]'ЬЬ компенсуючого iндуктивного шлейфу.
Рисунок 2.
«Згорнувши» схему, показану на рис.2 через перерахунок коефщенпв трансформаци N0, отри-маемо еквiвалентну схему з паралельною нормова-ною проваднютю i нормованою реактивною
проввдшстю —jbL шлейфу (рис.3).
компенсуючого iндуктивного
jbL
Рисунок 3.
Розрахунок нормованих реактивних проввдно-стей проводився за наступними формулами:
К
N£yk,
Ъу=-
k=1
2b г
■>? — -п- ,
N2y0
£h — ^128/ab(64 + q2 + p2+ q2p2) -* T ,
®п\ nx fVn\ nx 2ny
—) sin--(—) * sin — cos ——
a' a \2a' a b
(3qn\ 3nx nx 2ny
— I ——) sin-* sin — cos ——
\ba / a a b
Вщмтимо, що дiелектрична пластина на ввдмшу вiд ВНС, яка е iзотропним нелiнiйним дiелектриком з ед, являеться iзотропним лiнiйним дiелектриком з £г. Навiть при проходжент струму через ВНС нелшшний процес буде протiкати у слабкому електромагнiтному пол1. Тому, залеж-тсть електрично! iндукцii вiд електрично! напру-женостi буде лiнiйною на робочому iнтервалi змiн величини електрично! напруженосп. У вiдповiдностi до роботи [3] це являеться локальною лiнiарiзацiею вище вказано! залежностi. Врахову-ючи, що електромагштне поле буде слабо змшюва-тися i в локальнiй порожнистш областi ЧЗДПХ, що знаходиться в безпосереднш близькостi ВНС (£«Ahl0, де L - максимальний розмiр ВНС, Ahw -довжина основно! хвил1 ЧЗДПХ), то маемо наступ-ний вираз для вiдносноi' електрично! проникностi ВНС:
е^—(1 + а£1о),
(3qn\ 3пх (3qpn\ 3пх 2пу'
— I -) sin--+ I ——) sin-cos ——
V ba J a \ 16a J a b
y° +
\(pn\ лх 2лу + N^-KOS— sin—— 1Л b ' a b
2qpn 3nx 2ny
— —)cos-sin——
v 8b J a b
x0},
£H — Jl28/ab(64 + q2 + p2 + q2p2) —*T,
x„
— kl (£еф(1 + a£io)} — y2,
де £k - поперечна електрична власна векторна функщя вищих типiв хвиль ЧЗДПХ [2]; £10 - поперечна електрична власна векторна функщя порож-нистого прямокутного хвилевода [2]; к0, у2 - хви-льове число порожнистого прямокутного хвиле-вода та поздовжне хвильове число ЧЗДПХ вщповвдно [2]; ееф - ефективна дiелектрична про-никнiсть [2]; у0, ук - нормована провiднiсть основно! хвил1 та нормована провщшсть вищих типiв хвиль ЧЗДПХ ввдповщно [2].
де a - коефщент нелiнiйностi, що залежить вiд матерiалу ВНС [3].
Коефiцiент передачi Тц для схеми рис.3 мае наступний вигляд:
1
Тц —1 + 2 VW —jbLctg(eAf)l
де b2, bL - нормованi реактивнi провiдностi ЧЗДПХ з ВНС i iндуктивного шлейфу ввдповвдно, Af — f/f0 - частотний дiапазон, в - електрична довжина iндуктивного шлейфа. На резонанснiй частой Тц = 1, тодi маемо:
h
в — arcctg—.
"L
На рис.4 побудована залежшсть величини в ввд величини bL при фiксованих b2: крива 1 побудована при — 0,5, крива 2 - при — 1. Ц граф^ можна використовувати при розрахунках переми-качiв в режимах пропускання (знеструмленiй ВНС).
Рисунок 4.
На зашнчення вщзначимо, що розроблений широкосмуговий перемикач на ЧЗДПХ можно за-стосовувати для передавальних тракпв НВЧ моб1льних цифрових тропосферних станцш, моб1льних станцш косм1чного зв'язку та мобшьних цифрових комбшованих тропосферно-радюрелей-них станцш, що мають в своему склад1 два переда-вача НВЧ. Перспективи застосування таких широ-космугових перемикач1в значно зб1льшуються через впровадження в техшку НВЧ просторово-рознесено! передача Ще раз ввдзначимо, що широ-космуговють пристрою досягнута не тшьки за раху-нок конструктивних особливостей, а й за рахунок реал1зацп конструкцп на ЧЗДПХ.
Список лггератури
1. Почерняев В .Н. Мобильная цифровая станция СВЧ диапазона двойного назначения / В.Н. Почерняев В.С. Повхлеб // Науковi пращ ОНАЗ îm. О.С. Попова. - 2014. - №2. - С. 76-82.
2. Почерняев В.Н., Цибизов К.Н. Теория сложных волноводов. - Киев: Науковий свгг, 2003. -224с.
3. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. - М: URSS, 2011. - 544с.
ДИАГНОСТИКА ПОВРЕЖДЕНИИ ОБМОТОКИ СТАТОРА АВТОНОМНОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК С ПОМОЩЬЮ
ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ
Соболь А.Н.
Кандидат технических наук., доцент ФГБОУВО Кубанский ГАУ, Краснодар, РФ
Андреева А.А. Студентка факультета энергетики ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ, Краснодар, РФ
DIAGNOSTICS OF STATOR WINDING FAILURES AUTONOMOUS ASYNCHRONOUS GENERATOR WIND POWER PLANTS WITH THE ASSISTANCE VIBRATION SENSORS
Sobol A.
Candidate of Technical Sciences., Associate Professor FSBEI HE Kuban SA U, Krasnodar, Russian Federation
Andreeva A. student of the Faculty of Energy FSBEI HE Kuban SA U, Krasnodar, Russian Federation
Аннотация
В настоящее время актуальным остается вопрос использования автономных асинхронных генераторов с емкостным возбуждением в ветроэнергетических установках. В ходе опытных исследований витко-вых коротких замыканий в статорной обмотке фиксировалось изменение вибрации корпуса генератора. Данный признак позволяет обнаруживать не только электрические, но и механические повреждения, поэтому его целесообразно использовать для построения устройства защиты.
