ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 533.9.08; 537.87

Техническая механика, 2019, 1, 75 - 84

ОБЪЕМНЫЕ МИКРОВОЛНОВЫЕ РЕЗОНАТОРЫ С АЗИМУТАЛЬНОЙ СИММЕТРИЕЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ

Заболотный П. И.

Заболотный П. И.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      В работе рассматривается вопрос оценки эффективности применения объемных микроволновых резонаторов с азимутальной симметрией для оценки концентрации электронов в низкотемпературной плазме. При диагностике низкотемпературной плазмы в свободном пространстве, как правило, отсутствует явно выраженная азимутально-симметричная форма исследуемой области плазмы. Поэтому более эффективным представляется применение частично открытых азимутально-симметричных микроволновых резонаторов, конструктивно обеспечивающих попадание сгустков плазмы произвольной формы в их объем. Обоснован выбор коаксиального четвертьволнового и биконического микроволновых резонаторов для измерения параметров низкотемпературной плазмы в отсутствии магнитных полей. Цель работы – сравнительная оценка максимально возможной чувствительности резонансных параметров коаксиального четвертьволнового цилиндрического и биконического резонаторов к изменению объемной концентрации электронов в низкотемпературной плазме. Методом конечных элементов проведено компьютерное моделирование электродинамических процессов в коаксиальном четвертьволновом и биконическом микроволновых резонаторах, заполненных низкотемпературной плазмой. Получены оценки влияния изменения параметров плазмы на комплексные коэффициенты отражения и передачи электромагнитных волн в четвертьволновом коаксиальном и биконическом резонаторах. Численные исследования проводились в предположении, что объемная концентрация электронов в плазме изменяется в диапазоне от 1•10¹⁰ 1/м³ до 1•10¹³ 1/м³. Показана эффективность применения измерительных систем на основе исследованных микроволновых резонаторов для измерения концентрации электронов в низкотемпературной плазме. Проведен сравнительный анализ максимально возможной чувствительности резонансных частот микроволновых резонаторов к изменению объемной концентрации электронов в плазме. Показано, что ожидаемая максимальная чувствительность резонансных параметров микроволнового биконического резонатора к изменению концентрации электронов в низкотемпературной плазме почти вдвое выше, чем у четвертьволнового коаксиального резонатора.

микроволновые резонаторы, низкотемпературная плазма, концентрация электронов

1. Голант В. Е. Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы. М.: Наука, 1968. 327 с.

2. Makimoto M., Yamashita S. Microwave resonators for wireless communication. Theory, design and application. Verlag Berlin: Springer, 2001. 162 p.

3. Drobakhin O. O., Zabolotny P. I., Privalov E. N. Influence of the Dimensional and Form Precision of the Constructional Elements of Biconical Coaxial Microwave Resonator of the Parameter of Sensor of Movement. Telecommunications and Radio Engineering. 2009. № 68(9). Р. 827–833.

4. Хилд М., Уортон Ч. Микроволновая диагностика плазмы. М.: Атомиздат, 1968. 392 с.

5. Лебедев И. В. Техника и приборы СВЧ. М.: Высшая школа, 1972. 374 с.

6. Сильвестер П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-элек¬триков. М.: Мир, 1986. 229 с.

7. Курушин А. А., Пластиков А. Н. Проектирование СВЧ устройств в среде CST Microwave Studio. М.: Издательство МЭИ, 2010. 160 с.

Copyright (©) 2019 Заболотный П. И.

Copyright © 2014-2019 Техническая механика