Method of Measuring Effective Dielectric Permittivity of Partially Filled Waveguides Using a Mismatched T-Bridge

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorKarashchuk, N. M.
dc.contributor.authorManoilov, V. P.
dc.contributor.authorSidorchuk, О. L.
dc.contributor.authorTarasenko, S. M.
dc.contributor.authorChukhov, V. V.
dc.date.accessioned2022-02-14T12:27:50Z
dc.date.available2022-02-14T12:27:50Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenIntroduction. Waveguides, partially filled with dielectric material (partially filled waveguides) are widely used in the super high frequency equipment. They have certain advantages over hollow waveguides, including the possibility of reducing sizes of a cross-section, increasing the power of radiation and suppressing undesired types of waves. Following the production of diverse new dielectric materials intended for use in super high frequency range devices, there is a need to continuously develop methods of calculation and measuring characteristics of partially filled waveguides. Statement of the problem. The theory of completely filled waveguides and waveguides with dielectric filling along narrow walls is developed quite thoroughly. However, its application to various waveguide devices requires the solution of transcendental equations, which is possible only using numerical methods. This makes it difficult to obtain information about any characteristics of a device. For the study of partially filled waveguides with different sample height, among others, this paper presents an approach, which is based on the representation of the relative permittivity of the medium in the form of two real functions, each of which depends on the cross-section from one coordinate. The paper also introduces the method which allows calculating the propagation constant at any frequency, by measuring the value of effective dielectric permittivity. Results and discussion. The results of the analysis shows that known methods of measuring effective dielectric permittivity have certain shortcomings in relation to the modification of partially filled waveguides, bandlimitedness, and a significant relative error of measurement with increasing effective dielectric permittivity. It is necessary to match the bridge at each frequency, reaching the absence of a signal in the arm E for identical loads that are connected to the side arm. For this, bridges have tuning elements in the form of pins, diaphragms, etc. The method for measuring effective dielectric permittivity of partially filled waveguides using an unmatched T-bridge, which does not have these deficiencies, is introduced. Conclusions. The scientific novelty of the proposed method for measuring effective permittivity of partially filled waveguides using an unmatched T-bridge gives the possibility of providing broadbandness, increasing the accuracy of measurements, and the universality through the use of a panoramic indicator of the standing wave ratio using the voltage and electron-computer. The results obtained should be used when designing new antenna systems, which include partly filled waveguides, as well as part of teaching and learning activities for creating new workplaces or improving existing ones aimed at laboratory and practical training using the above method of measurement.uk
dc.description.abstractruВ технике сверхвысоких частот широко используются волноводы, которые частично заполнены диэлектрическим материалом – частично-заполненные волноводы. Они имеют преимущества по сравнению с полыми волноводами, состоящие в возможности уменьшения размеров их поперечного сечения, увеличения мощности излучения и подавления нежелательных типов электромагнитных волн. В связи с выпуском новых разнообразных диэлектрических материалов, предназначенных для использования в устройствах диапазона сверхвысоких частот с малыми потерями, возрастает необходимость развивать методы расчета и методы измерения характеристик частично-заполненных волноводов. Решение электродинамической задачи для частично-заполненных волноводов сводится к поиску постоянной распространения электромагнитной волны в волноводе точными или приближенными методами. В статье рассмотрен метод, позволяющий измерить значение эффективной диэлектрической проницаемости и рассчитать постоянную распространения волны на любой частоте. Показано, что известные методы измерения (с помощью измерительной линии, панорамного измерителя, мостового измерителя) имеют недостатки в зависимости от модификации частично-заполненных волноводов, узкополосности, значительной относительной погрешности измерения. Предложенный метод измерения эффективной диэлектрической проницаемости частично-заполненных волноводов основан на применении несогласованного Т-моста, что обеспечивает высокую точность и широкополосность измерения. Для увеличения быстродействия измерения применена электронно-вычислительная машина. С ее помощью, благодаря различным программно-установленным компонентам, осуществляется статистическая обработка результатов, определяются характерные точки на графиках или рассчитываются другие производные параметры. Предложенный метод можно использовать для разработки и изготовления новых антенных систем, в состав которых входят частично-заполненые волноводы, а также в учебном процессе для подготовки специалистов соответствующей отрасли.uk
dc.description.abstractukВступ. У технiцi надвисоких частот широко застосовуються хвилеводи, що частково заповненi дiелектричним матерiалом – частково-заповненi хвилеводи. Вони мають переваги порiвняно iз порожнистими хвилеводами, зокрема можливостi щодо зменшення розмiрiв поперечного перетину, збiльшення потужностi випромiнювання та подавлення небажаних типiв хвиль. У зв’язку з випуском нових рiзноманiтних дiелектричних матерiалiв, призначених для використання в пристроях дiапазону надвисоких частот з малими втратами, має мiсце необхiднiсть постiйно розвивати методи розрахунку та методи вимiрювання характеристик частково-заповнених хвилеводiв. Постановка проблеми. Теорiя хвилеводiв, заповнених повнiстю i хвилеводiв з дiелектричним заповненням вздовж вузьких стiнок, розроблена достатньо повно. Проте ї ї застосування до рiзних хвилеводних пристроїв потребує розв’язку трансцендентних рiвнянь, що можливо лише чисельними методами. Це ускладнює отримання iнформацiї про будь-яку характеристику пристрою. Також впливає велика кiлькiсть факторiв, вiд яких залежать характеристики частково-заповнених хвилеводiв (ступiнь заповнення, положення пластини у хвилеводi, величина дiелектричної проникностi тощо). Розв’язок електродинамiчної задачi для частково-заповнених хвилеводiв зводиться до пошуку сталої поширення в хвилеводi. Точний розв’язок рiвняння Гельмгольца електромагнiтного поля для таких хвилеводiв можливий лише в окремих випадках, наприклад, в шаруватих хвилеводах, коли межа розподiлу пiдкоряється кусково-неперервним законом розподiлу проникностей. Класичнi методи визначення сталих поширення в частково-заповнених хвилеводах зводяться до розв’язку дисперсiйного рiвняння, отриманого або методом прирiвнювання тангенцiйних складових електричного та магнiтного полiв на межах розподiлу кожного шару, або методом теорiї кiл. Для дослiдження частково-заповнених хвилеводiв з рiзною висотою зразка, серед iнших, пропонується пiдхiд, який базується на поданнi вiдносної дiелектричної проникностi середовища у виглядi двох дiйсних функцiй, кожна з яких залежить у поперечному перетинi вiд однiєї координати. Це наближена методика визначення власних скалярних i векторних функцiй частково-заповнених хвилеводiв. Отже, розв’язок електродинамiчної задачi для частково-заповнених хвилеводiв зводиться до пошуку сталої поширення в хвилеводi точними або наближеними методами. У статтi розглядається метод, який дозволяє, вимiрявши значення ефективної дiелектричної проникностi, розрахувати сталу поширення за будь-якої частоти. Результати. За результатами проведеного аналiзу показано, що вiдомi методи вимiрювання ефективної дiелектричної проникностi (за допомогою вимiрювальної лiнiї, панорамного вимiрювача, мостового вимiрювача) мають недолiки щодо залежностi вiд модифiкацiї частково-заповнених хвилеводiв, вузькосмуговостi, значної вiдносної похибки вимiрювання за збiльшення ефективної дiелектричної проникностi. Зокрема, недолiком мостових вимiрювачiв є дуже вузький частотний дiапазон, в якому мiст залишається узгодженим. Практично необхiдно узгоджувати мiст на кожнiй частотi, досягаючи вiдсутностi сигналу в плечi Е за однакових навантажень, що пiдключенi до бокових плечей. Для цього мости мають налаштувальнi елементи у виглядi штирiв, дiафрагм та iн. Запропоновано метод вимiрювання ефективної дiелектричної проникностi частково заповнених хвилеводiв за допомогою неузгодженого Т-мосту, який вказаних недолiкiв не має. Висновки. Наукова новизна запропонованого методу вимiрювання ефективної дiелектричної проникностi частково-заповнених хвилеводiв за допомогою неузгодженого Т-мосту полягає у можливостi забезпечення широкосмуговостi, пiдвищеннi точностi вимiрювань, унiверсальностi за рахунок застосування панорамного вимiрювача коефiцiєнта стоячої хвилi за напругою та електронно-обчислювальної машини. Особливiстю також є можливiсть вимiрювання ефективної дiелектричної проникностi у випадках такого частково-заповненого хвилеводу, де iншi методи вимiрювань не пiдходять. Отриманi результати доцiльно застосовувати пiд час проектування нових антенних систем, до складу яких входять частково-заповненi хвилеводи, а також у навчальному процесi для створення нових або удосконалення iснуючих робочих мiсць для проведення лабораторних та практичних занять з використанням наведеного методу вимiрювання.uk
dc.format.pagerangeС.6-12uk
dc.identifier.citationMethod of Measuring Effective Dielectric Permittivity of Partially Filled Waveguides Using a Mismatched T-Bridge / Karashchuk N. M., Manoilov V. P., BSidorchuk О. L., Tarasenko S. M., Chukhov V. V. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2019. – Вип. 78. – С. 6-12. – Бібліогр.: 20 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2019.78.6-12
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/46420
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування: збірник наукових праць, Вип. 78uk
dc.subjecteffective dielectric permittivityuk
dc.subjectpartial dielectric fillinguk
dc.subjectmethod for measuring effective dielectric permittivityuk
dc.subjectpartially filled waveguideuk
dc.subjectteaching and learning activitiesuk
dc.subjectефективна дiелектрична проникнiстьuk
dc.subjectчасткове дiелектричне заповненняuk
dc.subjectметод вимiрювання ефективної дiелектричної проникностiuk
dc.subjectчастково заповнений хвилевiдuk
dc.subjectэффективная диэлектрическая проницаемостьuk
dc.subjectчастичное диэлектрическое заполнениеuk
dc.subjectметод измерения эффективной диэлектрической проницаемостиuk
dc.subjectчастично заполненный волноводuk
dc.subject.udc538.36.08uk
dc.titleMethod of Measuring Effective Dielectric Permittivity of Partially Filled Waveguides Using a Mismatched T-Bridgeuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPIRR-2019_78_6-12.pdf
Розмір:
673.94 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 78