ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 533.9.08; 537.87

Технічна механіка, 2019, 7, 75 - 81

ОБ'ЄМНІ МІКРОХВИЛЬОВІ РЕЗОНАТОРИ З АЗИМУТАЛЬНОЮ СИМЕТРІЄЮ ДЛЯ ОЦІНКИ КОНЦЕНТРАЦІЇ ЕЛЕКТРОНІВ У НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНІЙ ПЛАЗМІ

Заболотний П. І.

Заболотний П. І.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      В роботі розглядається питання оцінки ефективності застосування об'ємних мікрохвильових резонаторів з азимутальною симетрією для оцінки концентрації електронів у низькотемпературній плазмі. При діагностиці низькотемпературної плазми у вільному просторі, як правило, відсутня явно виражена азимутально-симетрична форма області плазми, яка підлягає дослідженню. Тому більш ефективним є застосування частково відкритих азимутально-симетричних мікрохвильових резонаторів, які за рахунок конструктивних особливостей здатні забезпечити потрапляння згустків плазми довільної форми в їх об'єм. Обґрунтовано вибір циліндричного коаксіального чвертьхвильового і біконічного мікрохвильових резонаторів для вимірювання параметрів низькотемпературної плазми в умовах відсутності магнітних полів. Мета роботи – порівняльна оцінка максимально можливої чутливості резонансних параметрів коаксіального чвертьхвильового циліндричного і біконічного резонаторів до зміни об'ємної концентрації електронів у низькотемпературній плазмі. Методом кінцевих елементів проведено комп'ютерне моделювання електродинамічних процесів в коаксіальному чвертьхвильовому і біконічному мікрохвильовому резонаторах, які заповнено низькотемпературною плазмою. Отримано оцінки впливу зміни параметрів плазми на комплексні коефіцієнти відбиття і передачі електромагнітних хвиль в чвертьхвильовому коаксіальному і біконічному резонаторах. Числові дослідження проводилися в припущенні, що об'ємна концентрація електронів в плазмі змінюється в діапазоні від 1•10¹⁰ 1/м³ до 1•10¹³ 1/м³. Показано ефективність застосування вимірювальних систем на основі досліджених мікрохвильових резонаторів для вимірювання концентрації електронів в низькотемпературній плазмі. Проведено порівняльний аналіз максимально можливої чутливості резонансних частот мікрохвильових резонаторів до зміни об'ємної концентрації електронів в плазмі. Показано, що очікувана найбільша чутливість резонансних параметрів мікрохвильового біконічного резонатора до зміни концентрації електротонів в низькотемпературній плазмі у біконічного резонатора майже вдвічі вище, ніж у чвертьхвильового коаксіального резонатора.

мікрохвильові резонатори, низькотемпературна плазма, концентрація електронів

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 Заболотний П. І.

Copyright © 2014-2019 Технічна механіка