Elektronika.lt
 2024 m. kovo 29 d. Projektas | Reklama | Žinokite | Klausimai | Prisidėkite | Atsiliepimai | Kontaktai
Paieška portale
EN Facebook RSS

 Kas naujo  Katalogas  Parduotuvės  Forumas  Tinklaraščiai
 Pirmas puslapisSąrašas
 NaujienosSąrašas
 StraipsniaiSąrašas
 - Elektronika, technika
 - Kompiuterija
 - Telekomunikacijos
 - Įvykiai, visuomenė
 - Pažintiniai, įdomybės
 Vaizdo siužetaiSąrašas
 Nuolaidos, akcijosSąrašas
 Produktų apžvalgosSąrašas
 Naudingi patarimaiSąrašas
 Vykdomi projektaiSąrašas
 Schemų archyvasSąrašas
 Teorija, žinynaiSąrašas
 Nuorodų katalogai
 Įvairūs siuntiniai
 Bendravimas
 Skelbimai ir pasiūlymai
 Elektronikos remontas
 Robotų kūrėjų klubas
 RTN žurnalo archyvas






 Verta paskaityti
Kovo 29 d. 08:26
Inovacijų ekspertai su partneriais siekia pagerinti Lietuvos miškų ir jų kelių būklę
Kovo 28 d. 20:32
„Elektrum Lietuva“ į elektromobilių įkrovimo tinklo plėtrą šiemet investuos 9 mln. eurų
Kovo 28 d. 17:25
NASA „BurstCube“ palydovas paleistas tirti galingiausius sprogimus kosmose
Kovo 28 d. 14:50
„Logitech“ pristato „Signature Slim“ klaviatūrą ir darbo bei gyvenimo derinį prie rašomojo stalo
Kovo 28 d. 11:17
Kaip atrodys mokslai, studijos ir darbas DI eroje: pagrindiniai parodos „Karjera & studijos Lietuvoje“ akcentai
Kovo 28 d. 08:52
Jungikliai pagaminti iš atliekų – naujovė tvariems namams
Kovo 27 d. 20:30
Saulės elektrinė – daugiabučio balkone: ar tai įmanoma Lietuvoje? (1)
Kovo 27 d. 18:19
4 išmanūs sprendimai, leidžiantys efektyviai taupyti elektrą
Kovo 27 d. 16:36
Ekspertė apie dirbtinį intelektą ir darbuotojų produktyvumą: „Svarbu suprasti, jog nėra vieno stebuklingo įrankio, kuris išspręstų visas problemas“
Kovo 27 d. 14:14
„Philips Monitors“ E1 serija turės tris naujus daugiafunkcinius modelius, skirtus hibridiniam ir nuotoliniam darbui
FS 22 Tractors
Farming Simulator 19 Mods, FS 22 Maps, FS22 Mods
ETS2 Mods
ETS2 Trucks, ETS2 Bus, Euro Truck Simulator 2 Mods
FS22 Tractors
Farming Simulator 22 Mods, FS22 Maps, FS22 Trucks
VAT calculator
VAT number check, What is VAT, How much is VAT
Paskola internetu
Vartojimo paskola, paskola automobiliui, paskola būsto remontui
Thermal monocular
Thermal vision camera,
Night vision ar scope,
Night vision spotting scope
FS22 Mods
FS22 Harvesters, FS22 Tractors Mods, FS22 Maps Mods
FS22 Mods
FS22 Maps,
FS22 Harvesters,
FS22 Tractors
Dantų protezavimas
All on 4 implantai,
Endodontija mikroskopu,
Dantų implantacija
Sims 4 Mods
Sims 4 CC Clothes,
Sims 4 Hair CC,
Sims 4 Skill Cheat
Optic sight
Binoculars for hunting elk,
Best compact binoculars,
Riflescope hunting
Reklama
 Straipsniai » Elektronika, technika Dalintis | Spausdinti

Kvazisimetrinės spiralinės kreipimo sistemos modelis ir savybės

Publikuota: 2006-04-30 07:42
Tematika: Elektronika, technika
Skirta: Mokslininkams
Autorius: el. paštas S. Štaras, T. Burokas
Aut. teisės: el. paštas ©Elektronika ir elektrotechnika
Inf. šaltinis: el. paštas Elektronika ir elektrotechnika

Momentinių įtampų verčių matuokliuose simetrinės bėgančiosios bangos kreipimo sistemos naudojamos nesimetriniu režimu. Į vieną lėtinimo ir kreipimo elektrodą nukreipiamas tiriamasis signalas, į kitą – kompensacinė įtampa. Tačiau tada kreipimo sistemoje susižadina nelyginė ir lyginė elektromagnetinės bangos. Dėl pastarosios bangos gali atsirasti papildomų tiriamojo signalo iškraipymų.

 Rodyti komentarus (5)
Įvertinimas:  1 2 3 4 5 

Įvadas

Didžiausias įtampų matavimo tikslumas pasiekiamas taikant kompensacinius metodus [1, 2]. Trumpų elektrinių impulsų momentinių verčių kompensaciniams matavimams atlikti buvo sukurti specialūs elektroniniai vamzdžiai [3–5] su plokštelių pavidalo ir bėgančiosios bangos kreipimo sistemomis.

Momentinių įtampų verčių matuokliuose simetrinės bėgančiosios bangos kreipimo sistemos naudojamos nesimetriniu režimu. Į vieną lėtinimo ir kreipimo elektrodą nukreipiamas tiriamasis signalas, į kitą – kompensacinė įtampa. Tačiau tada kreipimo sistemoje susižadina nelyginė ir lyginė elektromagnetinės bangos. Dėl pastarosios bangos gali atsirasti papildomų tiriamojo signalo iškraipymų [2].

Siekiant išvengti šių iškraipymų, buvo pasiūlyta nesimetrinė bėgančiosios bangos kreipimo sistema su papildomu kompensaciniu elektrodu [3, 4].

J. V. Čaiko [6] pasiūlė alternatyvų sprendimą – panaudoti kreipimo sistemą, sudarytą iš dviejų spiralinių elektrodų, ir jos vienos spiralės (skirtos kompensacinei įtampai) vijas trumpai sujungti metalo sluoksniu, sudarytu ant keraminio spiralės laikiklio. Sprendimas buvo pagrįstas tuo, kad, veikiant kompensacinei įtampai ir įtampai, sužadinančiai sistema sklindančią elektromagnetinę bangą, vamzdžio jautrumas būna toks pat. Nors tokia kvazisimetrinė sistema buvo įdiegta plačiajuosčiame bėgančiosios bangos elektroniniame vamzdyje, nėra duomenų apie jos išsamesnius tyrimus. Konstatuota tik tai, kad sistemoje pasireiškia gana didelis slopinimas.

Šiame darbe, siekdami atskleisti reiškinius, lemiančius kvazisimetrinės spiralinės kreipimo sistemos savybes, sudarysime paprasčiausią sistemos modelį ir nagrinėsime trumpai sujungtų vijų įtaką sistemos lėtinimo koeficientui, įėjimo varžai ir slopinimui.

Kvazisimetrinės sistemos modelis

1 paveiksle pateiktas supaprastintas kvazisimetrinės spiralinės sistemos pjūvio vaizdas. Sistema sudaryta iš dviejų spiralių, vidinių ir išorinio ekranų ir keraminių laikiklių. Ant laikiklio 7 sudarytas metalo sluoksnis. Jis trumpai sujungia spiralės 2, kuri panaudota kaip kompensacinis elektrodas, vijas. Kaip ir [3, 7–9], kvazisimetrinės sistemos analizei taikysime daugialaidžių linijų metodą. Paprasčiausias kvazisimetrinės spiralinės sistemos modelis pavaizduotas 2 paveiksle. Jį sudaro dvieilės vienpakopės daugialaidės linijos atkarpa ir ekranai.

Daugialaidės linijos laidininkų potencialai ir srovės išreiškiami lygtimis [3]:

laidininko numeris, A – amplitudinis koeficientas, k – bangos skaičius, θ – gretimų daugialaidės linijos laidininkų įtampų ar srovių fazių skirtumas; Y0 (θ ) ir Yπ (θ ) – banginiai laidumai, kai gretimų daugialaidės linijos laidininkų įtampų ar srovių fazės skirtumas θ lygus 0 ir π .

Kai neįvertinama trumpai sujungtos vijos varža (R = 0), daugialaidės linijos atkarpa modeliuoja kvazisimetrinę sistemą, jeigu tenkinamos sąlygos:


1 pav. Kvazisimetrinės spiralinės sistemos pjūvio vaizdas: 1, 2 – spiralių laidininkai, 3, 4 – vidiniai ekranai, 5 – išorinis ekranas, 6, 7 – spiralių laikikliai; 8 – elektronų pluoštas

2 pav. Kvazisimetrinės sistemos modelis (a) ir daugialaidės linijos pjūvis (b):
1 – daugialaidės linijos laidininkas, modeliuojantis spiralės viją;
2 – daugialaidės linijos laidininkas, modeliuojantis trumpai sujungtą viją; 3, 4 – ekranai

Tuomet įrašę į kraštinių sąlygų lygtis (3)–(6) įtampų ir srovių išraiškas (1), (2), spręsdami gautą lygčių sistemą, gauname du sprendinius:

Remdamiesi (8), galime rasti lėtinimo koeficientą ir dažnį:

čia L – spiralės vijų ir daugialaidės linijos laidininkų žingsnis, c0 – šviesos greitis. Pagal (9) ir (10), kai neatsižvelgiama į vijų varžą, nagrinėjamos kvazisimetrinės spiralinės sistemos lėtinimo koeficientas pastovus.

(7) formulei galime suteikti tokį pavidalą:

čia m – sveikasis skaičius. Remiantis (7) ir (9), trumpai sujungtų vijų įtaka sistemos savybėms gali būti didžiausia, kai f = 0 ir esant rezonansiniams dažniams, kai vijos ilgyje telpa sveikasis pusbangių skaičius.

Sistemos įėjimo varžą galime rasti iš formulės

Bendruoju atveju ji priklauso nuo koordinatės x . Kai x = 0 ,

Atsižvelgiant į trumpai sujungtų vijų varžas ( R ≠ 0 ), turi būti tenkinamos sąlygos:

Įrašę į (14)–(17) lygtis įtampų ir srovių išraiškas ir pašalinę koeficientus A3 ir A4 , gauname lygčių sistemą:

Spręsdami šią lygčių sistemą, gauname sistemos dispersinę lygtį, kuriai galima suteikti tokį pavidalą:

Pareikalavę, kad (18) lygčių sistemos determinantas būtų lygus nuliui, arba spręsdami (23) dispersinę lygtį, galime apskaičiuoti kampo θ realiosios (θr ) ir menamosios (θm) dedamųjų vertes, atitinkančias duotą arba pasirinktą bangos skaičiaus k vertę. Tada pagal θr galime apskaičiuoti lėtinimo koeficientą kL, o pagal θm – koeficientą α1, apibūdinantį slopinimą:

Žinodami koeficientą α1 ir atsižvelgdami į (1) ir (2), galime nustatyti, kaip keičiasi sistemos, sudarytos iš N vijų, įtampos perdavimo koeficiento modulis dėl nuostolių trumpai sujungtose vijose:

Žinodami koeficientų A1 ir A2 sąryšį ir taikydami (12) formulę galime rasti sistemos įėjimo varžą. Kai x = 0 , gauname:

Alternatyvus slopinimo įvertinimo būdas

Koeficientą α1 taip pat galima rasti apskaičiavus sistemos periode (trumpai sujungtoje vijoje) prarandamą galią P1 ir sistemoje sklindančią galią P :

Pagal (28), kai P1 << P :

Trumpai sujungtoje vijoje prarandamą galią galime apskaičiuoti pagal formulę

Sistemoje sklindanti galia gali būti nustatyta iš formulės

Įrašę (30) ir (31) lygtis į (29), gauname:

Kvazisimetrinės sistemos charakteristikos

Kaip minėjome anksčiau, trumpai sujungtų vijų įtaka turėtų būti didžiausia žemųjų dažnių srityje ir kai dažnis toks, kad trumpai sujungtos vijos ilgis yra pusės bangos ilgio kartotinis. Dažnis, atitinkantis žemiausią vijos rezonansinį dažnį, būtų už elektroninio vamzdžio praleidžiamųjų dažnių juostos ribų [3]. Be to, remiamės paprasčiausiu kvazisimetrinės sistemos modeliu (2 pav.), kuriame trumpai sujungtų vijų paskirstytosios varžos modeliuojamos sutelktosiomis varžomis. Atsižvelgdami į šias aplinkybes, toliau daugiausia dėmesio skirsime kvazisimetrinės sistemos savybėms žemųjų dažnių srityje. Trumpai sujungtos vijos varža priklauso nuo dažnio.

Atsižvelgiant į paviršinį efektą apskaičiuotos vijos varžos priklausomybės nuo dažnio pateiktos 3 paveiksle. Skaičiuojant laikyta, kad paviršinis efektas pradeda reikštis, kai srovės įsiskverbimo gylis tampa mažesnis už pusę vijos laidininko storio.


3 pav. Vijos varžos priklausomybės nuo dažnio ir medžiagos (1 – sidabras, 2 – molibdenas, 3 – konstantanas, 4 – nichromas), kai p = 0,2 mm, t = 1 mm, b = 7,5 mm

4 paveiksle, a, ir 5 paveiksle, a, pateiktos lėtinimo koeficiento kL ir įėjimo varžos modulio | ZIN (0) | priklausomybės nuo dažnio ir nuo trumpai sujungtos vijos medžiagos žemųjų dažnių ruože, 4 paveiksle, b, ir 5 paveiksle, b, – platesniame dažnių diapazone. Iš 4 ir 5 paveikslų matyti, kad tuo atveju, kai trumpai sujungtų vijų medžiaga idealiai laidi ( R = 0 ), lėtinimo koeficientas pastovus plačiame dažnių diapazone ir lygus konstrukciniam lėtinimo koeficientui kLk = 2b / L , o sistemos įėjimo varža žemųjų dažnių srityje pastovi. Didėjant dažniui, įėjimo varža mažėja pagal spiralinėms sistemoms būdingą dėsnį.


4 pav. Kvazisimetrinės sistemos lėtinimo koeficiento priklausomybės nuo dažnio žemųjų dažnių ruože (a) ir platesniame dažnių diapazone (b), kai L = 1,5 mm, t = 1 mm, p = 0,2 mm, b = 7,5 mm, w1 = 0,5 mm, w2 = 0,2 mm ir skirtingos trumpai sujungtų vijų medžiagos: 0 – idealiai laidi medžiaga (R = 0); 1 – sidabras; 2 – molibdenas; 3 – konstantanas; 4 – nichromas

5 pav. Kvazisimetrinės sistemos įėjimo varžos priklausomybės nuo dažnio žemųjų dažnių ruože (a) ir platesniame dažnių diapazone (b), kai L = 1,5 mm, t = 1 mm, p = 0,2 mm, b = 7,5 mm, w1 = 0,5 mm, w2 = 0,2 mm ir skirtingos trumpai sujungtų vijų medžiagos: 0 – idealiai laidi medžiaga (R = 0); 1 – sidabras; 2 – molibdenas; 3 – konstantanas; 4 – nichromas

Kaip ir buvo tikėtasi, trumpai sujungtų vijų varžų įtaka didėja mažėjant dažniui. Kuo didesnė vijos varža, tuo didesnis lėtinimo koeficientas ir įėjimo varža žemųjų dažnių srityje ir platesnis dažnių ruožas, kuriame pasireiškia trumpai sujungtų vijų įtaka.

Didėjant dažniui, trumpai sujungtų vijų įtaka kvazisimetrinės sistemos lėtinimo koeficientui ir įėjimo varžai mažėja. Tai galima paaiškinti tuo, kad, didėjant dažniui, elektromagnetinis laukas telkiasi prie lėtinimo elektrodo ir kvazisimetrinėje sistemoje silpnėja elektromagnetinis ryšys tarp spiralės ir trumpai sujungtų vijų.

Pastarąją mintį patvirtina 6 paveikslo charakteristikos, apskaičiuotos, kai nuotolis 2w1 tarp kvazisimetrinės sistemos spiralės ir trumpai sujungtų vijų lygus 0,5 mm ir 1 mm. Akivaizdu, kad, padidinus nuotolį tarp spiralės ir trumpai sujungtų vijų, jų įtaka kvazisimetrinės sistemos lėtinimo koeficiento ir įėjimo varžos dažninėms charakteristikoms labai sumažėja.


6 pav. Kvazisimetrinės sistemos lėtinimo koeficiento (a) ir įėjimo varžos (b) priklausomybės nuo dažnio žemųjų dažnių ruože, kai L = 1,5 mm, t = 1 mm, p = 0,2 mm, b = 7,5 mm: 1, 2 – w1 = 0,25 mm, w2 = 0,45 mm; 3, 4 – w1 = 0,5 mm, w2 = 0,2 mm; 1, 3 – nichromas; 2, 4 – molibdenas

7 paveiksle pavaizduotos perdavimo koeficiento modulio, gauto skaičiuojant koeficientą α1 dviem aptartais būdais, priklausomybės nuo dažnio. 7 paveikslo 1 – 4 kreivės, apskaičiuotos pagal įtampų ar srovių fazių skirtumo tarp gretimų vijų menamosios dalies modulį, 5 – 8 kreivės – pagal trumpai sujungtoje vijoje prarandamos galios ir sistemoje sklindančios galios santykį. Iš 7 paveikslo kreivių matyti, kad taikant abu būdus gaunami tapatūs rezultatai.

Pagal 7 paveikslą dėl nuostolių trumpai sujungtose vijose sistemos amplitudės dažninė charakteristika gaunama netolygi. Kuo didesnės trumpai sujungtų vijų varžos, tuo jų įtaka didesnė – pasireiškia didesnis slopinimas kvazisimetrinėje sistemoje.


7 pav. Kvazisimetrinės lėtinimo sistemos perdavimo koeficiento modulio priklausomybės nuo dažnio, kai N = 60, L = 1,5 mm, t = 1 mm, p = 0,2 mm, b = 7,5 mm, w1 = 0,5 mm, w2 = 0,2 mm: 0 – neįvertinus trumpai sujungtos vijos varžos (R = 0); 1, 5 – sidabras; 2, 6 – molibdenas; 3, 7 – konstantanas ; 4, 8 – nichromas

Atsižvelgiant į bėgančiosios bangos elektroninių vamzdžių charakteristikų priklausomybes nuo elektrodinaminių kreipimo sistemų charakteristikų [3, 7–9], verta pažymėti, kad daugiausia įtakos elektroninio vamzdžio su kvazisimetrine kreipimo sistema charakteristikoms gali turėti kreipimo sistemos banginės varžos kitimas žemųjų dažnių srityje ir slopinimas dėl įneštinių nuostolių, pasireiškiančių trumpai sujungtose vijose.

Atsižvelgdami tik į paviršinį efektą gavome, kad kvazisimetrinės sistemos įėjimo varžos pokytis žemųjų dažnių srityje gali siekti 1,5 % (5 pav., a). Slopinimas kreipimo sistemoje dėl įneštinės varžos nėra didelis (7 pav.). Kreipimo sistemos amplitudės dažninės charakteristikos netolygumas vien tik dėl trumpai sujungtų vijų varžų, apskaičiuotų atsižvelgiant į paviršinį efektą, gali būti kelių decibelo dalių eilės.

Autoriai dėkoja doc. dr. V. Urbanavičiui už naudingas diskusijas, pastabas ir pasiūlymus.

Išvados

Kvazisimetrinę spiralinę lėtinimo ir kreipimo sistemą galima modeliuoti daugialaide linija. Dėl trumpai sujungtų vijų kinta kvazisimetrinės spiralinės kreipimo sistemos lėtinimo koeficientas ir sistemos įėjimo varža žemųjų dažnių srityje. Didėjant dažniui trumpai sujungtų vijų įtaka mažėja, nes silpnėja elektromagnetinis ryšys tarp spiralės ir trumpai sujungtų vijų.

Dėl nuostolių trumpai sujungtose vijose padidėja slopinimas kvazisimetrinėje sistemoje. Trumpai sujungtų vijų įtaka slopinimui tuo didesnė, kuo didesnės vijų varžos ir kuo stipresnis elektromagnetinis ryšys tarp spiralės ir trumpai sujungtų vijų.

Trumpai sujungtų vijų įtaką slopinimui galima įvertinti dviem būdais – pagal įtampų ar srovių fazių skirtumo tarp gretimų vijų menamąją dalį arba pagal trumpai sujungtose vijose prarandamos galios ir sistemoje sklindančios galios santykį.

Literatūra

  1. Seilius A. Elektroninių matavimų metrologijos pagrindai. – Vilnius: Technika, 2003. – 271 p.
  2. Bell D. A. Electronic instrumentation and measurements. – New Jersey: Prentice Hall, 1994. – 451 p.
  3. Штарас С., Вайнорис З., Мартавичюс Р., Скудутис Ю., Станкунас Й. Широкополосные тракты осциллографических электронно-лучевых трубок бегущей волны. – Вильнюс: Техника, 1993. – 360 с.
  4. Вайнорис З. А., Мартавичюс Р. Л., Шкунов В. А., Штарас С. С. Отклоняющая система бегущей волны. Описание изобретения к авторскому свидетельству 449391.
  5. Павлов С. И., Топчиев Г. М. Электронные нуль- индикаторы для компенсационных измерений импульсных напряжений // ПТЭ. – 1969. – № 6. – C. 103– 106.
  6. Чайко Ю. В, Губанова Л. И, Михеева В. В. СВЧ осциллографическая трубка с полосой пропускания 5 ГГц // Электронная промышленость. – 1971. – № 4. – С. 49.
  7. Вайнорис З., Кирвайтис Р., Штарас С. Электродина- мические задерживающие и отклоняющие системы. – Вильнюс: Мокслас, 1986. – 266 с.
  8. Štaras S., Skudutis J. Traveling-wave deflecting systems // Software for Electrical Engineering Analysis and Design. – Boston, Southampton: WITPRESS, 1999. – P. 23–32.
  9. Staras S. Simulation and properties of the twined helical deflecting structure // IEEE Trans. Electron Devices, vol. 52, no. 6, p. 1222–1225, June 2005.

Štaras S., Burokas T. Kvazisimetrinės spiralinės kreipimo sistemos modelis ir savybės // Elektronika ir elektrotechnika. – Kaunas: Technologija, 2006. – Nr. 2(66), – P. 68–73





Draudžiama platinti, skelbti, kopijuoti
informaciją su nurodyta autoriaus teisių žyma be redakcijos sutikimo.

Global electronic components distributor – Allicdata Electronics

Electronic component supply – „Eurodis Electronics“

LOKMITA – įvairi matavimo, testavimo, analizės ir litavimo produkcija

Full feature custom PCB prototype service

GENERAL FINANCING BANKAS

Mokslo festivalis „Erdvėlaivis Žemė

LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina

„Konstanta 42“

Technologijos.lt

Buitinė technika ir elektronika internetu žemos kainos – Zuza.lt

www.esaugumas.lt – apsaugok savo kompiuterį!

PriedaiMobiliems.lt – telefonų priedai ir aksesuarai

„Deinavos baldai“ — šeimos baldai


Reklama
‡ 1999–2024 © Elektronika.lt | Autoriaus teisės | Privatumo politika | Atsakomybės ribojimas | Reklama | Turinys | Kontaktai LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina Valid XHTML 1.0!
Script hook v, Openiv, Menyoo
gta5mod.net
Farming Simulator 2019 Mods, FS22 Mods, FS22 Maps
farmingsimulator19mods.fr
Optical filters, UV optics, electro optical crystals
www.eksmaoptics.com
Reklamos paslaugos
SEO sprendimai

www.addad.lt
Elektroninių parduotuvių optimizavimas „Google“ paieškos sistemai
www.seospiders.lt
FS22 mods, Farming simulator 22 mods,
FS22 maps

fs22.com
Reklama


Reklama