CC BY
34
ЕЛЕКТРОДИНАМ1КА
УДК538.114
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬШ Д0СЛ1ДЖЕННЯ СТРУКТУРЫ ПОЛЯ В М1КРОСМУЖКОВ1Й ШНП ЗА ДОПОМОГОЮ МАГН1ТНОГО ЗОНДУ в РЕЖИМ Г ФЕРОМАГШТНОГО РЕЗОНАНСУ.
Вунтесмерг В. С., Комарова О.П., Ocinoe A.M.
Проведено експериченталъне дослгдження структуры електромагмтного поля в мжросмужковш ninii з використанням методу магнжного зонду на основг феромагт-тного резонансу.
Вступ
В сучасних НВЧ пристроях набули широкого розповсюдження мпсро-смужков1 л!ш1 передач! (МСЛ), як! вэдносять до класу лшш передач! з не-однорщним д!електричним заповненням. Основним типом хвил! тут е ква-3i-T хвиля. Найбшып широко МСЛ застосовуються для малопотужних систем, де можуть допускатися пор1вняно велик! втрати [1]. Електромагштш поля в МСЛ характеризуются наявшстю поздовжшх складових електрич-ного i магнгтного пол!в. При i'x теоретичному анал!з1 переважно викорис-товуються: 1) модиф!кований метод конформних перетворень [2,3]; 2) ре-лаксащйний метод [4]; 3) вархацшний метод або метод Релея-Р!тца [4]. До числових метод!в вщносять, наприклад, метод мшмальних автономних блоюв [5], метод Гальоркша. Р1зномаштн!сть чисельних метод!в, що мають р1зну точшсть i в!др!зняються один в!д одного, зумовлюе необхщшсть екс-периментальних дослщжень, яю. б i'x пщтверджували. 1снують також i ме~ тоди, що е комбшащею чисельних i аналзтичних [4]. Експериментальш до-слцркення ! вим!рювання структури поля в МСЛ вже проводились рашше [6,7]. Метод вимхрювання на основ! ефекту Фарадея в магнггоактивних кристалах дозволяе вим1рювати розподш поля лише над смужковою лш-ею. Запропонований метод за допомогою магштного зонду на основ! фе~ ромагштного резонансу [8] дозволяе отримати розподш поля як в повир! над д!електриком, так i в самому д!електрику.
Постановка задач1
Широке використання МСЛ у пристроях НВЧ стала причиною засто-сування методу [8] для експериментального досл!дження структури поля саме в цш лши (рисЛ). Використаний при прове денш експерименту макет мае там параметры: загальна ширина 39мм, висота доелектрику h-в,55мм, його д!електрична проникн!сть 8=3; ширина смужки W==6,5 5мм, а и товщи-на Р=50жкм. Запобпти збудженню вищих тишв хвиль у МСЛ можна при и робот! нижче частоти в!дс!чки першого типу хвша, яка розраховуеться за
С о
формулою [9]:/ = г- -, де с ~ швидккть св!тла piBHa 3*10 м/с.
Ve(2Jr+ 0,8/г)
Зпдно ц!е*1 формули, робоча частота макету мае не перевищувати 9,45 ГГц.
46 Вкник Нацюнального техшчного ушверситету Украши "КШ"
СерЫ - Радготехмка. Радюапаратобудування.-2008.-№36
Опис вианрювалыаого стенду
Блок-схема вим!рювального стенду наведена на рис. 2. Сигнал генератора, що працюе на частой 3,36 ГГц (менше допустимо!', потужшсть генератора максимальна), подаеться через коакс1альний перех!д на МСЛ (рис.1) збуджуючи п. Надал! сигнал детектуеться детекторного камерою, пщсилюеться та поступав на осцилограф. Основш похибки коефпценпв вщхилення при безпосередньому вход! 1 при робота з виносним дшьником
1 5' 10"3 В
1:10 визначаються за формулою [10]: ±(4+-)%, де их- напруга сиг-
налу на вход1 шдсилювача, р1вна 19,25 мВ, Мшмальна похибка складае 4%. В МСЛ за допомогою постшних магншв створюеться шдмагшчуюче поле величиною 94 кА/м. На один з полюсгв магшту намотана котушка, за допомогою яко! магштне поле модулюеться з малою дев!ацно при частот! 50 Гц. Феритовий резонатор у вигляд! кул! д!аметром 0,81мм 1з монокрис-талу зал1зо-ггтр1€вого гранату (31Г) з додаванням гадолшш з намагшчешс-тю насичення 110 кА/м 1 шириною лши феромагштного резонансу 134 А/м перем1щувався вздовж вгсг X МСЛ. Перем1щування здшснювалось на в!д-сташ 1,5мм в1д смужки над д!електриком 1 2 мм вщ смужки всередиш д1е-лектрика. Резонатор кршився до нитки, точшсть перемицення якох забез-печувалась вим!рювальною лшею з ношусною шкалою (точшсть позиць ювання - 0,05 мм). На екраш осцилографа спостер1гаемо резонансну криву, амшптуда яко!" прямопропорцшна квадрату амплггуди магштно! складовох поля кругово'1 поляризацп правого обертання. Коефвдент поглинання до 10% гарантуе внесения м!шмальних збурень у вим1рювану величину.
Результати експериментальних дослщжень
Використовуючи звюну методику [8], отримуемо шформацш, щодо розподшу шшв. Даш, одержан! при перемщенш резонатора:
1. а) Всередиш МСЛ на вщсташ 2мм в1д смужки. Магн1тне поле спря-моване по ос1 Г, тобто перпендикулярно до площини лши. На рис.3 зображено вим!рян! розпод1ли магштних складових поля з правою та л1вою коловими поляризацшми вздовж координати X. Шдсумовуючи право-1 ш-вополяризоваш поля, отримуемо поперечну складову магштного поля НХ=Н++Н_. 1х р1зниця - поздовжня складова поля Н2=Н~-Н_ (рис.4). Видно,
Рис. 1
Рис.2
Вкник Нащонального техничного ушверситету Украти "КПГТ 47 Сергя - Радютехшка* Радюапаратобудування.-2008.-№36
що поздовжня складова складае бшя 2% поперечно! складово!.
■......... - - -
г ш в. т & & %
Рис.3. Рис,4
б) Всередиш МСЛ на вщсташ 2мм вщ смужки. Магн1тне поле спрямо-ване вздовж ос1 X (дотичне площиш лшн). На рис. 5 зображено розподши магштних складових поля з правою та лгвою коловими поляризащями; на рис. 6 поперечна НУ=Н++Н. та поздовжня Н2=Н+—Н_ складов!.
;; / 1
, ^ ■ - 1У* г* ^
Рис. 5.
Рис. 6.
2. а) Над липею на вщсташ 1,5мм в!д смужки. Магштне поле спрЗшо-ване по ос1 7 (перпендикулярно площиш МСЛ). На рис, 7 наданий вим1ря-ний розподш магштних складових поля з правою та л ¡вою коловими поля-ризацшми. На рис.8 - поздовжня складова р1вна 15% поперечно! складовох.
рч
А
V
Рис.7 Рис.8
б) Над лтею на вщсташ 1,5 мм в!д смужки, Магн1тне поле спрямоване
:; а
/ V
, . V/ . -
-......—.....——г— ......—
/ \
Рис.9.
Рис.10
48 Вкник Нащонального техшчного ушверситету Украши "КП1"
СерЫ - Радютехшка. Радюапаратобудування.-2008.-М36
по oci X (дотичне площиш лшй'). На рис. 9 надано розподш магштних складових поля з правою та л1вою коловими поляризащями. На рис Л 0 -поздовжня складова р1вна 4% поперечно!'.
Висновки
На ochobí експериментального доашдження структури електромагшт-ного поля в MCJI (s~3) методу магштного зонду на ochobí феромагштного резонансу встановлено, що хвиля типу квазьТЕМ мае поздовжню складову магштного поля, що складае шд смужкою бгля 2 % поперечно!' складовох магштного поля Нх. Над смужкою на вдеташ 1,5 мм поздовжня складова магштного поля складае б!ля 15 % поперечно!' складово! Нх. Отримаш результата розподшу магштних компонент поля сшвпадають з вщомою структурою квазьТЕМ хвил! в МСЛ при малих значениях д1електрично! проникност1 д1електрика.
Недолжом цього методу е неможливють визначення структури поля у феритових приладах НВЧ д!апазону, яш мають власне магштне поле.
ЛНтература
1. Полосковые линии и устройства сверхвысоких частот. / Под ред.Седых В.М. -Харьков.: Вища школа, 1974.
2. Конструирование и расчет полосковых устройств/ Под ред. И.С. Ковалева.-М.: Советское радио, 1974.- 336с.
3. Мурашев Д.А. Математическоге моделирование электрических полей в системах с биполярным электродом
4. Вычислительные методы в электродинамике: Пер. с англ. под.ред. Р.Митры.- М,: Мир.- 1977.- 485с.
5. Никольсысий В.В.. Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебн. пособие для вузов. -М.:Гл.ред.физ.-мат. лит., 1989.- 544с.
6. Rothe L.? Experimenten Ermittlung der magnetischen Feldverteilung auf ainer MicrostripLeitung mittels Storkorpermessungen, Vortage der 2. Internationalen Konferenz über Mikrowellenferrite, vom 23. bis 27. September 1974 in Suhl/DDR, p. 350-376.
7. liighly-accurate Measurement of Current Distribution Using Polarization-stabilized MO Probe / Shin Nakamatsu. Ryo Yamaguchi and Shinii Uebayashi // Collaboration Projects DoCoMo R&D Technical Journal, vol.8, №3, p.50-54.
8. Дослгдження структури поля в електродинам!чн1й систем! методом магштного зонду. Вунтесмер! B.C., Бульба О.П., Осшов А.М., Bíchhk Нащонального техшч-ного ушверситету Украши «КиКвський гюштехшчний шститут» Серш-Радютехшка. Радюапаратобудування. - 2007. - Вип.34. - с.118-123.
9. Microstrip filters for RF/Microwave Applications. Hong Jia-Sheng, Lancaster M.-200Î.
10. Осциллограф двухлучевой С1-103. Техническое описание и инструкция по экс-плуатации.-М. :Машприборинторг._
Ключов! слова: електромагштне поле, мпсросмужкова лшш, визначення структури електромагштного поля
Вунтесмери B.C. Домарова О.П.,Осипов A.M. Экспериментальные исследования структуры поля в чикропол исковой линии с помощью магнитного зонда в режиме ферромагнитного резонанса Проведено экспериментальное исследование структуры электромагнитного поля в мик-рополосковой линии с использованием метода магнитного зонда на основе ферромагнитного резонанса. Vuntesmeri V.S., Komarova O.P., Osipov A.M. Experimental research electromagnetic field in a microstrip line by magnetic probe on the basis of a ferromagnetic resonance The method of a magnetic probe on the basis of a ferromagnetic resonance for research of structure of an electromagnetic field in microstrip line is lead.
BicHUK Нащонального техшчного ушверситету Украши пКП1п 49 Сергя - PadiomexHÍKCL Радюапаратобудування.-2008.-№36
