Исследование методов и устройств согласования мощных телекоммуникационных систем с переменными нагрузками

• Автор: Фролов, Илья Юрьевич
• Шифр специальности: 05.12.13, 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 176 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. Проблема повышения эффективности телекоммуникационных

систем, работающих на переменные нагрузки

1.1. Обзор систем, работающих на переменные нагрузки.

1.2. Эффективность энерговклада в переменные нагрузки.

1.3. Анализ методов повышения эффективности передачи энергии

переменным нагрузкам

1.4. Выводы.

Глава И. Исследование методов защиты генераторов с внешним возбуждением от перегрузок изза изменений нагрузки.

2.1. Задача защиты генераторов с внешним возбуждением от

перегрузок.
2.2. Обзор известных методов защиты.
2.3. Разработка метода защиты каскада за счет адаптации его параметров к изменениям нагрузки.
2.4. Экспериментальные исследования метода, основанного на адаптации каскада к флуктуациям нагрузки
2.5. Выводы.
Глава III. Разработка адаптивных методов согласования мощных радиосистем с переменными нагрузками
3.1. Анализ методов адаптации при трансформации сопротивлений
3.2. Повышение эффективности адаптивной подстройки импедансов
3.3. Разработка перестраиваемых цепей согласования большой мощности
3.4. Экспериментальные исследования мощных адаптивных цепей согласования
3.4.1. Описание экспериментальной установки.
3.4.2. Результаты эксперимента для эквивалентной индуктивности
3.4.3. Результаты эксперимента для эквивалентной емкости.
3.5. Разработка практических рекомендаций по адаптивному согласованию с переменными нагрузками.
3.6. Выводы
Глава IV. Исследование методов передачи энергии пространственнораспределенным нагрузкам телекоммуникационных систем.
4.1. Подвод энергии к пространственнораспределенным нагрузкам
4.2. Эффективность передачи энергии пространственнораспределенным нагрузкам
4.3. Разработка математической модели СВЧ возбуждения переменных нагрузок.
4.4. Экспериментальные исследования и результаты модельных экспериментов
4.5. Выводы
Заключение.
Литература


ВЧ генератора может выступать широкий диапазон объектов - от участка тела пациента, на который оказывается лечебное воздействие, до биологического образца при экспериментальных исследованиях. Сопротивление объекта может меняться в широких пределах, как при переходе от объекта к объекту, так и в течение сеанса облучения. При лечебном воздействии на живые ткани в зону взаимодействия с ВЧ полем включаются и кровеносные сосуды. Поскольку кровь представляет собой движущийся электролит, в импедансе не исключено появление реактивной составляющей, т. И, наконец, в исследовательских задачах величина и характер входного сопротивления объекта могут быть неизвестны [, ]. При этом величина и характер импеданса в зоне воздействия ВЧ ноля или в какой-то точке объекта может давать определенные сведения об объекте исследования. Импеданс обусловлен физико-химическими свойствами среды, тесно связанными с ее биологическими свойствами. Измеряя его, можно получить весьма специфическую информацию, которую, возможно, было бы затруднительно получить иными путями. Действительно, изменение импеданса в процессе сеанса указывает на динамику процессов в объекте, различия импедансов сходных объектов помогут выявить какие-то более тонкие отличия. Сама величина и характер импеданса отразит степень реакции объекта на подобное воздействие, различие импеданса в различных точках поверхности объекта укажет на пространственные аномалии в его структуре и т. К системам с переменной нагрузкой также относятся СВЧ печи, импеданс которых зависит от вида нагреваемого материала (т. СВЧ энергии). Классификацию систем телекоммуникации можно провести по диапазону изменения нагрузки в рабочем режиме. Так, у ССЬ лазеров, которые могут являться нагрузкой ОСС, входное сопротивление при отсутствии разряда составляет 0- Ом, а при горении плазмы оно падает до единиц Ом. У антенных устройств диапазон изменения сопротивления излучения может быть как широким (например, у некоторых конструкций ФАР), так и более узким. Для биомедицинских генераторов, как было сказано выше, разброс величин импеданса нагрузки может быть достаточно широк и даже неизвестен. При этом необходимо различать виды изменения импеданса нагрузки. Это могут быть изменения в рабочем режиме и изменения в результате аварии. К аварийным изменениям относятся короткое замыкание или обрыв в цепи нагрузки, когда импеданс изменяется в десятки и сотни раз. В качестве примера аварийного изменения можно привести повреждение ФАР, установленной, например, на борту самолета. Классификацию систем, работающих с переменной нагрузкой, можно провести и по мощности. Системы, нагрузкой которых являются антенные устройства, различаются по мощности в зависимости от выполняемых задач - от маломощных связных радиопередатчиков до очень мощных передатчиков радиорелейных и спутниковых систем связи. Оптические системы связи, использующие в качестве нагрузки газоразрядные лазеры, также могут быть разной мощности в зависимости от требуемой дальности связи [, ]. Скорость изменения импеданса нагрузки в рабочем режиме может быть как низкой (изменение атмосферных условий для антенны радиопередатчика), так и более высокой (например, при сканирование луча ФАР или при зажигании плазмы лазера). В большинстве случаев в телекоммуникационных системах скорость изменения импеданса является не очень высокой. Таким образом, существует большой круг телекоммуникационных систем, работающих с переменными нагрузками, и вопросы их развития и совершенствования требуют решения проблемы согласования этих систем с изменяющейся нагрузкой. Радиосистему, работающую на переменную нагрузку, упрощенно можно представить в виде, показанном на рис. Рис. Генератор (Г) вырабатывает мощность, которая через цепь согласования (ЦС) поступает в нагрузку (Н). Р„ + . В случае полного согласования вся мощность (за исключением небольших потерь на реактивных элементах ЦС и в фидере) вкладывается в нагрузку. При изменении импеданса нагрузки появляется отраженная от нагрузки волна, и часть мощности через ЦС и фидер возвращается обратно в генератор. Е = ^р- (1. Ротр = ГрРпр - мощность, отраженная от нагрузки; Гр - коэффициент отражения по мощности.