|
Kategorie: Diplomové, bakalářské práce |
Tento dokument chci!
V této práci jsou popsány vybrané metody měření komplexní permitivity v mikrovlnném pásmu, jejich vlastnosti, výhody i nevýhody. Jsou zde diskutovány důvody jejich možného využití prokonstrukci měřícího pracoviště. Práce dále obsahuje popis zvolené metody využívající dutinový rezonátor, která je vybrána jako metoda nejvhodnější pro realizaci praktického měření. Práce obsahuje popis navrženého měřícího systému, který je simulován v programu HFSSAnsoft. Dále jsou v práci uvedeny výsledky simulací a výpočtů komplexní permitivity a ztrátového činitele. V závěru práce je uveden popis realizovaného pracoviště včetně výsledků měření provedených s vyrobeným rezonátorem.
MĚŘENÍ KOMPLEXNÍ PERMITIVITY
POMOCÍ DUTINOVÝCH REZONÁTORŮ
Dutinové rezonátory jsou často používány jako mikrovlnné rezonanční obvody. Ladit rezonanční
frekvence dutiny lze posuvem „čelních“ stěn. Mezi přednosti dutinových rezonátorů
patří vysoká hodnota činitele jakosti.
U vidů TEmnl možné, podle [18], jednotlivé složky elektrického magnetického pole
popsat následujícími vztahy:
Er ,φ, z)=
jωμm
kc
2
∗H Jm(kc r)sin(mφ)sin (
pπ
l
z) (2)
Eφ(r ,φ, z)=
jωμ
kc
∗H ´m(kc r)cos(mφ)sin (
pπ
l
z) (3)
Ez(r z)=0 (4)
H r(r ,φ, z)=
l
kc
pπ
l
H0 ´m(kc r)cos(mφ)cos(
pπ
l
z) (5)
H φ(r ,φ, z)=
−m
kc r
pπ
l
H0 m(kc r)sin(mφ)cos(
pπ
l
z) (6)
19
.
Rezonanční frekvence jednotlivých vidů lze vypočítat dle [16] [17] pomocí vzorce (1a)
pro vidy vzorce (1b) pro vidy TM:
f nml=
c
2π∗√μr εr
∗
√(
p´nm
a
)
2
+(
lπ
d
)
2
, (1a)
f nml=
c
2π∗√μr εr
∗
√(
pnm
a
)
2
+(
lπ
d
)
2
, (1b)
kde: poloměr dutiny, výška dutiny n,m,l jsou vidová čísla, pnm p´nm jsou kořeny
Besselových funkcí prvního druhu jejich derivací. Uvnitř rezonátoru existuje nekonečně mnoho různých vidů
TE TM. Této
vlastnosti lze využít pro odstranění vidů, které nejsou rotačně symetrické. Nejvyšších hodnot
Q dosahuje vid TE011 při rovnosti délky výšky dutiny. Dutinový rezonátor možné vytvořit úseku vlnovodu
ukončeného vodivými stěnami. Buzení může být provedeno štěrbinou při
buzení vlnovodu, nebo proudovou sondou magnetickou smyčkou případě buzení
koaxiálním kabelem. Uvnitř rezonátoru existuje stojatá vlna. Dominantním videm válcové dutiny vid TE111, přesto pro měření často používá
rotačně symetrický vid TE011, protože jeho činitel jakosti vyšší než dominantního vidu.
Další výhodou tohoto rotačně symetrického vidu fakt, čelo dutiny nemusí mít válcovou
stěnou vodivý kontakt tak možné snadno konstruovat přeladitelné rezonátory. Často jsou
používány pro účely měření. Energie uvnitř rezonátoru akumulována vzduchu, případně jiném
vloženém dielektrickém materiálu
