Широкосмужні малогабаритні мікрохвильові перетворювачі для вимірювання параметрів антенно-хвильовідних трактів

Розроблена iнженерна методика розрахунку геометричних параметрів щілевих елементів зв'язку детекторних головок з первинним хвилеводом на будь-який перетин.

Розроблені методи розрахунку фазочастотних характеристик перетворювачів, мінімізуючі відхилення фазового зсуву від номінального значення в діапазоні частот хвилевода. Розроблена методика експериментального дослідження мiкрохвильових перетворювачів і вимірювального приладу.

Розроблене програмне забезпечення, що дозволяє реалізувати процедуру вимірювання і калібрування, графiчну і числову індикації результатів, діалоговий режим і інші сервісні можливості.

Результати дисертацiйної роботи впроваджені в Севастопольському державному технічному університеті, в Севастопольському КБ радіозв'язку, в Севастопольському військово-морському інституті.

ВИПРОБУВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ

Основні положення дисертацiйної роботи докладалися і обговорювалися на 7 міжнародних і 2 республіканських конференціях:

1.5-й Міжнароднiй Кримськiй конференції ''НВЧ техніка і супутниковi телекомунікаційнi технології'', Криміко-95. – м. Севастополь, 1995;

2.Міжнароднiй науково-технічної конференції ''Вимірювання'', м. Каунас, 1996;

3.3-й Українськiй конференції ''Автоматика-96'', м. Севастополь, 1996;

4.6-й Міжнароднiй Кримськiй конференції ''НВЧ техніка і телекомунікаційнi технології'', м. Севастополь, 1996;

5.Міжнароднiй конференції ''Актуальні проблеми електронного приладобудування (АПЕП 96) '', м. Новосибірськ, 1996;

6.7-й Міжнароднiй Кримськiй мікрохвильовiй конференції, м. Севастополь, 1997;

7.Міжнароднiй науково-технічнiй конференції '' Електроніки 97'', м. Каунас, 1997;

8.8-й Міжнароднiй Кримськiй мікрохвильовiй конференції, м. Севастополь, 1998;

9.1-й науково-технічнiй конференції ВМС України «Проблемні питання будівництва ВМС, розвиток озброєння і військової техніки», м. Севастополь, 1998.

ПУБЛІКАЦІЇ

По матеріалах досліджень опубліковано 23 роботи: 5 наукових статей, 5 патентів, 1 депонований рукопис, 9 матеріалів доповідей, 2 інформаційних листка і 1 зареєстрований звіт про НДР.

СТРУКТУРА І ОБ'ЄМ ДИСЕРТАЦІЇ

Дисертація складається з введення, чотирьох розділів і висновку, списку використаних джерел і додатків.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ, ЩО ВИНОСЯТЬСЯ НА ЗАХИСТ

Методи побудови широкосмужних малогабаритних мiкрохвильових перетворювачів з малозалежними від частоти фазовими зсувами між всіма поступаючими на детектори сигналами, що забезпечують мінімально можливу частотну погрішність.

Результати теоретичного дослідження впливу геометричних параметрів щілин зв'язку на комплексні амплітуди хвиль і на фазовий зсув між сигналами, що відгалуджуються в детектори.

Результати багатопараметричної оптимізації нормованих розмірів щілин і координат їх центрів, а також кутів їх нахилу, що забезпечують мінімізацію відхилення фазового зсуву від необхідного значення в діапазоні частот хвилевода.

Результати розробки вимірювального комплексу на основі запропонованих мiкрохвильових перетворювачів і методи корекції домінуючих погрішностей.

Результати експериментального дослідження параметрів мiкрохвильових перетворювачів і вимірювального комплексу.

 

 

У введенні обгрунтована актуальність теми, сформульовані мета і задачі досліджень, визначені наукова новизна і практична цінність отриманих результатів, виділені положення, що виносяться на захист, анотується зміст дисертацiйної роботи.

У першому розділі дисертації виконаний аналітичний огляд методів побудови первинних перетворювачів, вимірників комплексних параметрів мiкрохвильових пристроїв з точки зору використання їх як в стаціонарних заводських і лабораторних умовах, так і в приладах вбудованого контролю.

Критеріями для порівняльного аналізу були точність вимірювання, смуга робочих частот, конструктивні особливості і вартість, габарити і можливість автоматизації процесу вимірювання, функціональні можливості приладу. Проведений аналіз дозволив зробити висновок про перспективність вимірювальних комплексів, побудованих на базі багатоелементних (багатодетекторних) первинних перетворювачів, що поєднують простоту конструкції з малими габаритами, невисокою вартістю, можливістю використання як при вимірюванні коефіцієнта віддзеркалення, так і коефіцієнта передачі.

Розглянуті різні варіанти щілевих зв'язків детекторних головок з первинним хвилеводом. Для зменшення частотної погрішності вимірника в діапазоні робочих частот необхідно, щоб електрична відстань між всіма детекторами була квазипостійна в діапазоні частот. Однак, у відомих багатодетекторних перетворювачах ця умова виконується в неповному об'ємі – між деякими детекторними головками електрична відстань залежить від частоти, тому погрішність недопустимо зростає при розширенні робочої смуги частот. На фазовий зсув між сигналами на входах діодів НВЧ істотно впливають розміри щілин зв'язку (довжина і ширина). У існуючих типах перетворювачів це не враховане. Виходячи з вищевикладеного, в заключній частині розділу сформульовані задачі, направлені на досягнення основної мети роботи: знайти метод побудови мiкрохвильового первинного перетворювача з малозалежнимi від частоти фазовими зсувами між всіма сигналами; дослідити вплив на фазовий зсув між двома відгалуженими сигналами довжини і ширини щілин і визначити умови, при яких фазовий зсув буде квазипостійним в діапазоні частот хвилевода і, отже, добитися зменшення частотної погрішності; розробити алгоритм обробки вимірювальної інформації, що виключає інші складаючі погрішності; розробити і дослідити вимірювально-обчислювальний комплекс.

У другому розділі проведене теоретичне дослідження щілевих елементів зв'язку, внаслідок якого отримані співвідношення для комплексних амплітуд хвиль, що розповсюджуються в хвилеводах детекторних головок, встановлених торцем на широку стінку первинного хвилевода, і аналітична залежність фазового зсуву між цими хвилями від довжини хвилі і всіх геометричних параметрів щілин, в тому числі їх довжини і ширини. Зроблена багатопараметрична оптимізація фазового зсуву, що залежить від довжини і ширини щілин, відстані між їх центрами, кутами нахилу, зміщенням центрів щілин відносно вузької стінки, з метою досягнення мінімальних відхилень фазового зсуву від номінального значення в діапазоні частот хвилевода.

Нормована комплексна амплітуда   хвиля типа Н10, збуджена в хвилеводi В, який встановлений торцем на широкiй стінцi основного хвилевода А (мал. 1), виражається через розподіл магнітних сторонніх струмів

 

 , (1)

 

де jмст –