Моделирование устройств согласования высокочастотных генераторов с газоразрядными нагрузками

• Автор: Самойлов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Задача согласования ВЧ генераторов с переменной нагрузкой.

1.1. Постановка задачи.

1.2. Обзор известных методов согласования импедансов

1.3. Согласование волноводного газоразрядного пространства

1.4. Возможные пути согласования генераторов с переменными нагрузками.

1.5. Выводы

Глава 2. Разработка устройств адаптивного согласования импедансов

2.1. Анализ возможных путей построения устройств адаптивного согласования.

2.2. Устройство с последовательной подстройкой.

2.3. Устройство с параллельной подстройкой
2.4. Устройство с непрерывной подстройкой.
2.5. Другие возможности адаптивного согласования
2.6. Выводы.
Глава 3. Разработка алгоритмов работы устройств согласования с непрерывной адаптацией.
3.1. Базовый алгоритм работы устройств согласования с непрерывной адаптацией.
3.2. Разработка алгоритма работы устройств согласования Гтипов.
3.3. Разработка алгоритма работы устройств согласования Ттипов.
3.4. Разработка алгоритма работы устройств согласования Птипов
3.5. Выводы
Глава 4. Экспериментальное исследование адаптивных устройств согласования импедансов
4.1. План экспериментов
4.2. Исследование устройств согласования Гтипов.
4.3. Исследование устройств согласования Ттипов
4.4. Исследование устройств согласования Птипов
4.5. Выводы.
Глава 5. Реализационные основы адаптивных устройств согласования
5.1. Реализационные основы ВЧ тракта
5.2. Реализационные основы тракта управления
5.3. Схемы защиты активных элементов РИДУ.
5.4. Выводы.
Заключение
Литература


Все эти причины приводят к тому, что ЦС с фиксированной настройкой принципиально не могут обеспечить долговременное и эффективное согласование импедансов. Для достижения эффективного согласования и минимума отраженной мощности в условиях нестационарной нагрузки необходимо либо менять величины реактивных элементов ЦС, либо подстраивать частоту генератора ВЧ [1,4]. Наиболее перспективным путем решения этой задачи представляется создание адаптивных систем согласования РИДУ и переменных нагрузок. Таким образом, представляется актуальной задача создания адаптивных ЦС, которые подстраиваются к импедансу нагрузки ( в частности, к волноводному газовому ССЬ лазеру), снижая отражение полезной ВЧ мощности и увеличивая энерговклад в нагрузку. Особенно актуальна эта задача сейчас, когда в новых современных технологиях широко используется лазерная техника. Принцип работы адаптивной цепи согласования заключается в анализе информации, показывающей степень рассогласования, и на основе этой информации производится перестройка элементов адаптивной ЦС. Поскольку адаптивные устройства согласования с газоразрядными нагрузками на сегодняшний день наименее изучены, научный интерес представляет создание устройств анализа и получения информации о степени рассогласования и разработка алгоритмов перестройки элементов ЦС на основе этой информации. Этим двум основным вопросам и посвящена данная работа. Как отмечалось выше, представляется актуальной задача согласования импедансов ВЧ генератора и изменяющейся нагрузки. В современной высокочастотной технике существует несколько методов согласования импедансов, которые можно разделить на широкополосное и узкополосное согласование. Широкополосное согласование используется в межкаскадных и выходных цепях РПД^ работающего в диапазоне частот [3, , ]. Для такого передатчика удобнее строить его межкаскадные цепи так, чтобы переход с одной частоты на другую не требовал перестройки ЦС. В рабочей полосе частот ЦС должна обеспечить поглощение мощности в нагрузке, что возможно, если входное сопротивление ЦС остается близким к оптимальному для активного элемента. В качестве широкополосных согласующих устройств целесообразно использовать различные пассивные устройства, обладающие широкой полосой пропускания и свободные от резонансов, а именно апериодические трансформаторы, выполненные в виде традиционных согласующих трансформаторов с магнитной связью или трансформатора на линии. Поскольку переменные нагрузки описанные в § 1. Согласование с помощью подключения к нагрузке с одной или нескольких точек, в случае нагрузок с распределенными параметрами, т. Адаптивное согласование импедансов с помощью перестраиваемых элементов. Наиболее простым случаем согласования импедансов является согласование нагрузки с сосредоточенными параметрами Г, Т или П -образными четырехполюсниками, выполненными на пассивных перестраиваемых элементах и трансформирующих стандартное значение импедансов генератора ВЧ У в импеданс нагрузки 2Н. Такие звенья при полном согласовании имеют входной импеданс 2Н— IV, а выходной-импеданс 2вых=2„. К'н = Я* + А/? Я'н и Х'н - активная и реактивная составляющие изменившегося импеданса нагрузки, Л/? АХН - изменение активной и реактивной составляющей импеданса нагрузки. АЛН2 + - . Л„ + ДЛН)2 + (2ХН + АХИ)2 На рис. Я и +А/? Ян , при Х„=0, АХн=0. На рис. Р=ЛЛГ,/Я„, при Хн=0, АИ,=0. Итак, как видно из рис. ВЧ мощности, причем ЦС с ненерестраиваемыми элементами не могут обеспечить снижение отраженной мощности при изменении импеданса нагрузки. Следовательно, в случае переменных нагрузок для увеличения КПД системы и ее бесперебойной работы, необходимо использовать другие типы согласования, которые будут рассмотрены в §1. Особый интерес представляет согласование нагрузок с распределенными параметрами, поскольку, во-первых^ к таким нагрузкам можно отнести газовые СО2 лазеры, во-вторых9 импеданс таких нагрузок заранее неизвестен, а^в-третьих^качество согласования зависит не только от ЦС, но и от способа подключения нагрузки к генератору ВЧ.