Основы диэлектрической спектроскопии. Гусев Ю.А. - 78 стр.

UptoLike

Составители: 

78
Э
D
n
0
4800
ν
. (3.51)
Шаг намотки:
5800
2
0
D
Н
ν
τ
= (3.52)
где
f
1
0
=
ν
.
Резонансная частота:
0
0
λ
c
f = .
Дальнейший расчет четвертьволнового коаксиального резонатора (ЧКР) со
спиральным внутренним проводником с заданной добротностью
0
Q на резонансную
частоту
0
f производится следующим образом. Зная
0
f , выбираются значения D , l ,
Э
D из условия, что
6.03.0
Э
D
D
< и 0.1>
D
l
.
Тем самым для резонансной частоты
0
f определяется размер экрана резонатора.
По формулам (3.51) и (3.52) находится число витков спирали и шаг намотки. По
величине
0
Q и выбранным параметрам определяется диаметр провода спирали d и
находится
Э
l . Для облегчения расчета параметров резонатора составляется номограмма
параметров ЧКР со спиральным внутренним проводником.
Достоинства четвертьволновых коаксиальных резонаторов прежде всего
заключаются в том, что за счет широкополосности спирали и наличия настроечных
плунжеров, резонансные частоты таких резонаторов могут перестраиваться в широком
диапазоне частот %40=
Δ
f .
В таблице 3 приведены параметры изготовленных ЧКР с внутренними
спиральными проводниками, которые обеспечивают перекрытие частотного диапазона
от 2,5·10
8
Гц до 3·10
9
Гц. Изготовленные резонаторы были покрыты изнутри слоем
серебра толщиной 0,02 мм и отшлифованы с чистотой 8 класса.
Таблица 3
Параметры изготовленных четвертьволновых коаксиальных резонаторов (ЧКР)
резонатора
Интервал
частот, МГц
D
, мм
э
D , мм
l , мм d , мм
Q
1 250-700 8,0 24,0 14,0 1,0 1000
2 700-1200 6,0 23,0 11,0 0,9 1300
3 1200-1800 4,0 18,8 10,0 0,8 1740
4 1800-2300 3,0 16,5 9,0 0,7 1600
5 2300-2800 2,5 10,0 4,3 0,5 1900
При помещении диэлектрика в полость резонатора сдвиг резонансной частоты
будет пропорционален диэлектрической проницаемости, а изменение добротности
системы позволит определить величину
δ
tg исследуемого вещества.
Для вывода аналитических выражений для
ε
и
δ
tg можно воспользоваться
методом малых возмущений. Относительное смещение частоты резонатора
f
Δ
от
внесения в него образца имеет вид:
                                              4800
                                         n≈          .              (3.51)
                                              ν 0 DЭ
Шаг намотки:
                                              ν 0D2
                                     τН =                            (3.52)
                                              5800
            1
где ν 0 =     .
            f
                                                  c
      Резонансная частота:                 f0 =        .
                                                  λ0

      Дальнейший расчет четвертьволнового коаксиального резонатора (ЧКР) со
спиральным внутренним проводником с заданной добротностью Q0 на резонансную
частоту f 0 производится следующим образом. Зная f 0 , выбираются значения D , l ,
DЭ из условия, что
                                     D         l
                               0.3 <    0.6 и    > 1.0 .
                                     DЭ        D

     Тем самым для резонансной частоты f 0 определяется размер экрана резонатора.
По формулам (3.51) и (3.52) находится число витков спирали и шаг намотки. По
величине Q0 и выбранным параметрам определяется диаметр провода спирали d и
находится l Э . Для облегчения расчета параметров резонатора составляется номограмма
параметров ЧКР со спиральным внутренним проводником.
     Достоинства четвертьволновых коаксиальных резонаторов прежде всего
заключаются в том, что за счет широкополосности спирали и наличия настроечных
плунжеров, резонансные частоты таких резонаторов могут перестраиваться в широком
диапазоне частот Δf = 40% .
     В таблице 3 приведены параметры изготовленных ЧКР с внутренними
спиральными проводниками, которые обеспечивают перекрытие частотного диапазона
от 2,5·108Гц до 3·109Гц. Изготовленные резонаторы были покрыты изнутри слоем
серебра толщиной 0,02 мм и отшлифованы с чистотой 8 класса.

                                                                             Таблица 3
        Параметры изготовленных четвертьволновых коаксиальных резонаторов (ЧКР)

          №         Интервал
                                  D , мм       Dэ , мм     l , мм   d , мм     Q
      резонатора   частот, МГц
          1          250-700       8,0          24,0       14,0      1,0      1000
          2         700-1200       6,0          23,0       11,0      0,9      1300
          3         1200-1800      4,0          18,8       10,0      0,8      1740
          4         1800-2300      3,0          16,5       9,0       0,7      1600
          5         2300-2800      2,5          10,0       4,3       0,5      1900

     При помещении диэлектрика в полость резонатора сдвиг резонансной частоты
будет пропорционален диэлектрической проницаемости, а изменение добротности
системы позволит определить величину tgδ исследуемого вещества.
     Для вывода аналитических выражений для ε ′ и tgδ можно воспользоваться
методом малых возмущений. Относительное смещение частоты резонатора Δf от
внесения в него образца имеет вид:

                                                                                     78