Фазовая настройка в резонаторе бегущей волны. Поведение электромагнитных полей в пространственно ограниченных системах

          Слайд 1. Меня зовут , тема работы “Фазовая настройка в резонаторе бегущей волны”, научный руководитель .

          Слайд 2. /прочитать слайд/

Поведение электромагнитных полей в пространственно ограниченных системах зачастую представляет собой весьма сложный физический процесс, который не всегда даётся достаточно корректно описать при помощи математических выражений. Интерес к описанию этого процесса подтверждается тем, что в настоящее время в научной периодике имеется большое количество публикаций, посвященных описанию механизма самовозбуждения электромагнитной волны в замкнутых системах.

Отдельный интерес представляет поведение электромагнитных волн в кольцевых системах. Особенностью кольцевой системы является прохождение друг за другом огромного количества волн, что в свою очередь даёт возможности для измерения малых ослаблений и больших отражений.

Целью настоящей работы является оптимизация устройства для определения коэффициентов передачи и ослабления образцов с малым поглощением.

Задачи данной работы:

1) Разработка устройства для изменения электрической длины кольцевой резонаторной системы;

2) Разработка принципиальной схемы измерительного устройства;   

3) Макетирование и апробирование устройства.

          Слайд 3. В 2009 году в ходе курсовой работы мною была смакетирована установка для измерения малых ослаблений.

          Слайд 4. /прочитать слайд/

При использовании данной установки измерялся максимум на определённой частоте, а минимум для этой частоты брался как среднее значение соседних двух минимумов. Необходимость измерения максимума и минимума на различных частотах являлось основным затруднением панорамного измерения, так как даже для кольцевых систем с большой электрической длиной не позволило бы обеспечить необходимую точность ввиду малости определяемых параметров тонкослойных структур и погрешность в данном случае могла бы превышать само ослабление. Исследования указали на необходимость измерения максимума и минимума на одной и той же частоте, что подразумевало изменение электрической длины системы.

Использование диэлектрического фазовращателя оказалось не целесообразным ввиду существенной зависимости ослабления в диэлектрике от фазового сдвига. Поэтому в настоящей работе было предложено использовать для настройки фазовращатель наY- циркуляторе с короткозамкнутым поршнем.

В настоящей работе смакетировано и апробировано устройство на основе использования режима бегущих волн, что позволяет избегнуть погрешности позиционирования.

Смакетированная установка обладает существенными преимуществами по сравнению с существующими аналогичными. Многократное прохождение волны через образец применялось и раньше во внутрирезонаторных методах, где образец помещался в резонатор, а критерием измерения ослабления являлось уменьшение добротности. Однако, данная система весьма чувствительная к положениям образца в резонаторе и, кроме того, значение получаемого сигнала во многом определялось коэффициентом отражения.   

Разработанное устройство в отличии от описанного ранее аналогичного устройства обладает возможностью измерения ослабления на любых частотах из диапазона перестройки и большими возможностями в отношении применения для тонкослойных структур.

          Слайд 5. В ходе дипломной работы была смакетирована данная установка, которая отвечает вышеприведённым требованиям.

          Слайд 6. /прочитать слайд/.

Устройство работает следующим образом: излучение генератора (7) через устройство ввода (4)вводится в кольцевую систему (1), в которой возбуждаются бегущие волны. Данные волны распространяются в двух направлениях и их количество стремится к бесконечности. Путём использования вентиля (2) происходит подавление одной из волн, которая до достижения вентиля не оказывает значимого влияния на опыт. Индикатором (6) измеряются значения максимума и минимума амплитуды бегущей волны, которые образуются при изменении    электрической    длины    кольцевой    системы   за   счет   изменения    параметров фазовращателя  (3) и пробегают полный круг. По формуле

   определяется собственный коэффициент передачи системы. Затем через устройство крепления в линию вводится испытуемый образец (8) и измеряется коэффициент передачи линии с образца, т.к. через него проходит значительная часть волн поступающая потом на индикатор.  

Способ заключается в том, что в кольцевой системе бегущей волны на заданной частоте путём изменения электрической длины определяют максимальное и минимальное значение амплитуды при постоянной мощности возбуждения и на основании полученных значений судят о величине затухания системы.

          Слайд 7. Данный график отражает собственное ослабление системы, которое необходимо учитывать при измерении вносимого ослабления образца.

          Слайд 8. На данном графике отражены вносимые ослабления полипропиленового и полиэтиленового образцов.

          Слайд 9. /прочитать слайд/ 

Собственное ослабление системы обусловлено влиянием направленных