СВЧ-устройства на связанных волноводах для термообработки диэлектрических материалов

• Автор: Скворцов, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 167 с. : ил

ГЛАВА 1. КОНСТРУКЦИИ СВЧ-УСТРОЙСТВ С БЕГУЩЕЙ ВОЛНОЙ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
1Л. Способы обеспечения равномерного нагрева обрабатываемого материала в СВЧ-устройствах с бегущей волной

1.2. Согласующие элементы СВЧ-устройств с бегущей волной для

термообработки диэлектрических материалов

ГЛАВА 2. СВЧ-УСТРОЙСТВО НА СВЯЗАННЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ВОЛНОВОДАХ

2.1. Ответвитель с изменяющейся критической длиной волны вторичного волновода

2.2. Учет потерь диэлектрического материала в СВЧ-устройстве на связанных волноводах

2.3. Влияние материала с потерями на структуру поля основной волны

в прямоугольном волноводе

2.4. СВЧ-устройство на квадратном волноводе

ГЛАВА 3. СВЧ-УСТРОЙСТВО НА СВЯЗАННЫХ ПРЯМОУГОЛЬНОМ И ДВУГРЕБНЕВОМ ВОЛНОВОДАХ

3.1. Влияние выступов в двугребневом волноводе на структуру ПОЛЯ основной волны
3.2. Расчет коэффициента передачи шлейфового разветвления на двугребневом волноводе
3.3. Расчет критической длины основной волны двугребневого волновода
3.4. Электродинамические характеристики СВЧ-устройства на связанных прямоугольном и частично заполненном диэлектриком двугреб-

невом волноводах
3.5. Экспериментальные исследования передаточных характеристик
макета СВЧ-устройства на двугребневом волноводе
ГЛАВА 4. ШЛЕЙФОВЫЕ РАЗВЕТВЛЕНИЯ СВЧ-УСТРОЙСТВ НА СВЯЗАННЫХ ВОЛНОВОДАХ С ЭЛЕМЕНТАМИ СВЯЗИ СЛОЖНЫХ СЕЧЕНИЙ
4.1. Электродинамические характеристики шлейфовых разветвлений СВЧ-устройств на связанных волноводах
4.2. Шлейфовое разветвление со связью через П- и Н-волноводы
4.3. Шлейфовое разветвление со связью через гантелеобразный волновод
4.4. Шлейфовое разветвление со связью через двухгребневый и четы-рехгребневый волноводы
4.5. Шлейфовое разветвление со связью через прямоугольные волноводы с одним и двумя Т-ребрами
4.6. Экспериментальное исследование макета СВЧ-устройства на связанных волноводах со шлейфами сложных сечений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. АНАЛИТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА КРИТИЧЕСКОЙ ДЛИНЫ ОСНОВНОЙ ВОЛНЫ И ВОЛНОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОЛНОВОДОВ СЛОЖНЫХ СЕЧЕНИЙ
П.1.1. Двугребневый волновод
П. 1.2. Модифицированный прямоугольный волновод с Т-ребром
П. 1.3. Шестигранный волновод
П. 1.4. Подковообразный волновод
П. 1.5. Секторный волновод

В настоящее время в целом ряде технологических процессов используется взаимодействие диэлектрических материалов с электромагнитными волнами высоких и сверхвысоких частот [1 - 48], что обусловлено рядом причин:
• избирательностью нагрева многокомпонентных материалов;
• равномерностью нагрева независимо от теплопроводности материала;
• высокой чистотой нагрева, так как СВЧ-энергия может подводиться к материалу через защитные диэлектрические оболочки;
• саморегуляцией нагрева;
• высоким коэффициентом преобразования СВЧ-энергии в тепловую энергию.
Использование электромагнитного поля сверхвысоких частот для целей термообработки диэлектрических материалов позволило осуществить интенсивные безотходные и экологически чистые технологии, повысив управляемость технологическим процессом и создав условия его автоматизации. Такие установки требуют разработки специализированных СВЧ-устройств. Поэтому исследование и создание СВЧ-устройств для равномерного нагрева материалов с диэлектрическими потерями, параметры которых зависят от температуры, представляется актуальным и перспективным, так как они во многом определяют эффективность работы технологических СВЧ-установок.
Известные разновидности СВЧ-устройств для термообработки диэлектрических материалов, работающих в режиме бегущей волны, представляют собой отрезки волноводов того или иного поперечного сечения или замедляющую систему и элементы их возбуждения. В тех случаях, когда определяющим является требование сочетания малых габаритов с высокими электродинамическими параметрами, становится наиболее целесообразным применение СВЧ-устройств на связанных волноводах [27 - 36].

Из рис. 2.8 видно, что отрезок волновода между п -1 и п шлейфовым разветвлением с расположенным в нем диэлектриком можно рассматривать как элементарную ячейку для термообработки диэлектрического материала с потерями с двусторонним возбуждением, в которой затухающие по экспоненциальному закону волны распространяются навстречу друг другу. Таким образом, эту ячейку можно рассматривать как своеобразную разновидность волноводной камеры бегущей волны.
Для более полной аналогии с известными конструкциями необходимо потребовать, чтобы амплитуды волн, распространяющихся навстречу друг другу, были равны, то есть Еп_, = Еп. Из равенства амплитуд, без учета волн, ответвленных более ранними шлейфовыми разветвлениями (считая затухание волн достаточно интенсивным), следует связь между коэффициентами передачи разветвлений:
Кп = КпЧ . (2.5)
Учет амплитуды электромагнитной волны, возбуждаемой п-2 шлейфовым разветвлением на входе участка волновода между п-1 ип разветвлениями (элементами связи), приводит к соотношению вида
Рис. 2.8. Элементарная ячейка для термообработки диэлектрического материала с потерями