zhovnir

А теперь вспомним, что частота микроволн 2450 Мгц. Один герц - это одно колебание в секунду, мегагерц - один миллион колебаний в секунду. За один период волны поле меняет свое направление дважды: был "плюс", стал "минус", и снова вернулся исходный «плюс». Значит, поле, в котором находятся наши молекулы, меняет полярность 4 900 000 000 раз в секунду! Под действием микроволнового излучения молекулы кувыркаются с бешеной частотой и в буквальном смысле трутся одна о другую при переворотах (рис. 15,в). Выделяющееся при этом тепло и служит причиной разогрева пищи.

В медицині використовують КВЧ терапію. Метод КВЧ-терапіїгрунтований на властивостях живого організму виробляти власні акустоелектричні коливання на клітинному рівні з частотами, що відповідають міліметровому діапазону довжин хвиль у вільному просторі для відновлення порушеного гомеостазу. Внаслідок патології або інших яких-небудь порушень організму амплітуда клітинних коливань хворої людини недостатня і саме цей недолік енергії заповнюється зовнішньою дією. Нині метод КВЧ-терапії застосовується в медичній практиці з метою активації саногенезу при лікуванні різних захворювань, а також для прискорення зростання і збільшення біомаси фотосинтезуючих організмів.

Сфера медичного застосування методу КВЧ-терапії дуже широка: рефлексотерапія, стоматологія, гінекологія, дерматологія, урологія, неврологія, хірургія, проктологія і багато що ін.

Защита персонала от опасного воздействия СВЧ-облучения, так же как и от других видов далеко распространяющихся излучений, обеспечивается путем проведения ряда мероприятий: уменьшение излучения, исходящего от источника; экранирование источника излучения и рабочего места; поглощение электромагнитной энергии; применение средств индивидуальной защиты. Средства неразрушающего контроля качества, как правило, имеют маломощные источники СВЧ-излучения и вопросы обеспечения безопасной работы персонала решаются сравнительно просто. При этом надо следить, чтобы максимум излучаемой СВЧ-энергии был направлен в область, где невозможно нахождение людей. Уменьшение мощности излучения всегда желательно, чтобы меньше загрязнять окружающую среду и создавать лучшие гигиенические условия, однако эта мера ведет к понижению амплитуды СВЧ-сигналов, что и ограничивает минимальный уровень СВЧ-мощности.

№27 Резонансні та сповільнюючі системи пристроїв надвисоких частот, методи їх збудження.(Жовнир)

Магнитрон.Электроныэмиттируютсяиз катода в пространствовзаимодействия, где на них воздействуетпостоянноеэлектрическое поле анод-катод, постоянноемагнитное поле и поле электромагнитнойволны. Еслибы не было поля электромагнитнойволны, электроныбы двигались в скрещѐнныхэлектрическом и магнитном полях по сравнительнопростымкривым: эпициклоидам (кривая, которуюописывает точка на круге, катящемся по наружнойповерхностиокружностибольшегодиаметра, в конкретномслучае — по наружнойповерхности катода). При достаточновысокоммагнитном поле (параллельном оси магнетрона) электрон, движущийся по этойкривой, не можетдостичь анода (по причинедействия на негосостороныэтогомагнитного поля силы Лоренца), при этомговорят, чтопроизошломагнитноезапираниедиода. В режимемагнитногозапираниянекотораячастьэлектроновдвижется по эпициклоидам в пространстве анод-катод. Поддействиемсобственного поля электронов, а такжестатистическихэффектов (дробовой шум) в этомэлектронномоблакевозникаютнеустойчивости, которыеприводят к генерацииэлектромагнитныхколебаний, этиколебанияусиливаются резонаторами. Электрическое поле возникшейэлектромагнитнойволныможетзамедлятьилиускорятьэлектроны. Еслиэлектронускоряется полем волны, то радиусего циклотронного движенияуменьшается и он отклоняется в направлении катода. При этомэнергияпередаѐтся от волны к электрону. Если же

электронтормозится полем волны, то егоэнергияпередаѐтсяволне, при этомциклотронныйрадиусэлектронаувеличивается и он получаетвозможность достигнуть анода. Посколькуэлектрическое поле анод-катод совершаетположительнуюработутолькоеслиэлектрондостигает анода, энергиявсегдапередаѐтся в основном от электронов к электромагнитнойволне. Однако, еслискоростьвращенияэлектроноввокруг катода не будетсовпадать с фазовойскоростьюэлектромагнитнойволны, один и тот же электронбудетпопеременноускоряться и тормозитьсяволной, в результатеэффективностьпередачиэнергииволнебудетнебольшой. Еслисредняяскоростьвращенияэлектронавокруг катода совпадает с фазовойскоростьюволны, электронможет находиться непрерывно в тормозящейобласти, при этом передача энергии от электрона к волненаиболееэффективна. Такиеэлектроныгруппируются в сгустки (так называемые «спицы»), вращающиесявместе с полем. Многократное, в течениерядапериодов, взаимодействиеэлектронов с ВЧ-полем и фазоваяфокусировка в магнетронеобеспечиваютвысокийкоэффициентполезногодействия и возможностьполучениябольшихмощностей.

Линии задержки:

Фазова швидкість хвиль Vф повинна бути приблизно рівна швидкості електронів V0, щоб забезпечити тривалішу взаємодію між полем та електронами. Ця умова називається «умовою синхронізму або резонансом швидкостей». Лінії, по котрим можуть рухатись хвилі з фазовою швидкістю меншою за швидкість світла у вільному просторі, прийнято називати «сповільнюючою системою». Відношення швидкості світла у вільному просторі до фазової швидкості хвилі називають «коефіцієнтом сповільненя».

√

Отримання «повільних» ел.маг. хвиль можливе за допомогою використання діелектрика, з досить високою відносною діелектричною проникністью. Для отримання коеф. сповільнення рівного 3, тобто , необхідно діелектрична проникність ≥9, однак для отримання коеф. сповільнення рівного 20, потрібно ≥400.

√

-час, за який хвиля проходить 1 виток.

За цей час, хвиля проходить відстань по осі z, рівний s.Отже фазова швидкість рівна

√

Отже спіраль має сповільнюючи властивості. Таким чином, сповільнена хвиля повинна віднесена до хвиль типу Е та ТМ.

Перевагою спіральних систем є їх широкополосність. Фазова швидкість сповільненої хвилі майже співпадає з груповою швидкістью і залишається майже незмінною в діапазоні частот порядку октави і більше.

Сповільнююча система типу гребінка

Складається з двох не з’єднаних між собою паралельних металевих пластин, відстань між якими рівно b. У верхній пластині зроблені щілини, шириною d та глибиною l. Нижня пластина, інколи називають «підошвою», може бути гладкою.

Помітне сповільнення можливе лише у вузькому діапазоні частот. Гребінці притаманна більш сильно помітна дисперсія, в порівнянні з спіральною системою. Розрахунки демонструють, що опір також сильно залежить від частоти і збільшуеться з ростом сповільнення хвилі. Проте гребінка

більштеплороссіювальна і жорстка, ніж спіраль, зручна в технологічному плані, та при використанні гармонік у міліметровому та субміліметровому діапазоні.

Зустрічноштирьова

Знаходить широке застосування в лампах зворотної хвилі.

Основною хвилею в цій системі, на відміну від спіральної та гребінчастої, є зворотня хвиля, тобто має від’ємну дисперсію.

Інші види

На рис. 11.20 схематически изображены три разновидности замедляющих систем спирального типа. Двойная (двухзаходная) спираль отличается от обычной спирали значительно более сильно выраженными пространственными гармониками. При противофазном возбуждении обеих спиралей система может мыслиться как свернутая двухпроводная линия, показанная На рис. 11.20, а. Основная волна в этом случае имеет отрицательную (обратную) дисперсию, что делает двойную спираль особенно ценной для усилительных и генераторных ламп обратной волны в сантиметровом диапазоне волн. Двойная спираль со встречной намоткой, изображенная на рас. 11.20,6, служит для решения противоположной задачи - ослабления полей пространственных гармоник обычной спирали и одновременного повышения сопротивления связи основной волны при малых коэффициентах замедления. Анализ показывает, что при синфазном возбуждении встречно намотанных спиралей

сопротивление связи может составлять до 30-60 ом. Примерно такие же или несколько лучшие результаты достигаются с модифицированной спиралью - системой типа кольцо-стержень, показанной на рис. 11.20, в. Две последние замедляющие системы оказываются особенно пригодными для усилительных ламп бегущей (прямой) волны повышенной мощности. Большой интерес представляют периодические замедляющие системы типа диафрагмированного волновода. В системе, изображѐнной в двух проекциях на рис. 11.21,а, использован круглый волновод с металлическими диафрагмами, в центре которых расположено круглое отверстие связи. Эта замедляющая система может трактоваться как разновидность гребенки или как цепочка связанных цилиндрических резонаторов, возбужденных на виде колебаний Е010. Достоинствами диафрагмированного волновода являются жесткость, высокая теплорассеивающая способность и достаточно высокое сопротивление связи при малых значениях коэффициента замедления. Благодаря этому система, изображенная на рис. 11.21,а, широко используется в современных линейных электронных ускорителях, где требуемый коэффициент замедления волны приближается к единице. Отверстия связи, имеющиеся в центре диафрагм, служат одновременно для пропускания ускоряемого электронного потока.

Резонаторы:

Современные типы полых резонаторов можно разделать на следующие основные группы: резонаторы, сводящиеся к отрезкам коаксиальных линий, возбужденных на волне типа ТЕМ; резонаторы, которые можно рассматривать как отрезки однородных волноводов, например, волноводов прямоугольного и круглого сечений; резонаторы квазистационарного типа, имеющие явно выраженные емкость а индуктивность. К последней группе можно отнести, в частности, тороидальные резонаторы и некоторые типы резонаторов, применяемых в магнетронах.

Кроме отмеченных трех групп, известны другие типы полых резонаторов, не сводящиеся к отрезкам однородных передающих линий СВЧ или к контурам с сосредоточенными постоянными. Некоторые резонаторы занимают промежуточное положение между указанными группами.

Вопрос о связи полых резонаторов с внешними нагрузками по возбуждения резонаторов сходен с вопросом о возбужденни волноводов. Связь резонаторов с коаксиальными лилиями большей частью осуществляется через петлю в отличие от волноводов где в качестве элемента связи чаще используется штырь. Выбор петли обусловлен тем, что обычно не требуется обеспечивать весьма сильнуюсвязь резонатора с лилией. Кроме того, не возникнет особых затруднений с пробивной прочностью петли, поскольку в мощных электровакуумных приборах она располагается, как правило, в вакуумной части прибора. Наконец, во многих случаях размещение штыря в области максимального электрического поля невозможно по конструкстивным соображениям. Это имеет место, например, в электровакуумных приборах, где через емкостный зазор резонатора пропускается электронный поток. На коротких волнах, а также в случае необходимости и на сравнительно длинных волнах (λ≈10см и более) резонаторы связываются непосредственно с волноводными линиями. В качество элемента связи часто используется отверстие в общей стенке между резонатором и волноводом. Резонатор тесно скрепляется (спаиваются) с волноводом. Размеры отверстия выбираются, как правило, такими, что оно обладает нерезонансными свойствами и имеет на рабочей частоте индуктивную проводимость. Чем больше отверстие связи, тем ниженагруженная добротность Qни внешняя добротностьQвн, а также меньше активная проводимость резонатора G, определенная по отношению к плоскости входного окна.

Большой интерес представляет непосредственное возбуждение колебаний в резонаторе с помощью модулированого по плотности электронного потока. С этой целью электронный пучок пропускается через отверстия или сетки в той части резонатора, где имеется максимальное высокочастотное электрическое поле, как показало на рис. 10.39. Анализ показывает, что направление движения электронов должно по возможности совпадать с направлением электрических силовых линий внутри резонатора. Сгустки электронов, двигающиеся с начальной скоростью, периодически проходя через резонатор, наводят в нем токи и отдают полю часть своей кинетической энергии.

Ж 28. Режим рекуперації в приладах надвисоких частот.

Рекуперация - понижение кинетической энергии отработавшего электронного потока за счет понижения потенциала коллектора относительно потенциала пространства взаимодействия. В лампі біжучої хвилі метод рекуперації використовується для підвищення коефіцієнта корисної дії лампи біжучої хвилі вище 50 %. При цьому методі знижується потенціал колектора порівняно з потенціалом уповільнюючої системи, що призводить до гальмування електронів і, як наслідок, до підвищення загального коефіцієнта корисної дії.

29ж. Структурна схема та принцип роботи радіолокаційної станції.

Радиолокатор, в основном, служит для обнаружения целей, освещая их электромагнитной волной и затем принимая отражения (эхо) этой волны от цели. Структурная схема РЛС с визуальной индикацией цели изображена на рисунок:

Все целипроизводятразбросанноеотражение, то естьоноотражено в широкомчисле указаний. Отраженный сигнал такженазывают, рассеиваясь. Обратноерассеяние - термин, данныйразмышлениям в противоположномнаправлении к лучаминцидента. Радарныесигналымогутбытьпоказаны на традиционноминдикатореположенияплана (ИКО) илидругиеболеепродвинутыесистемы дисплея радара. У ИКО естьвращающийся вектор с радаром в происхождении, котороеуказывает на указывающееруководствоантенны и следовательноотношенияцелей.

Восновеустройстварадиолокационнойстанциилежатпятькомпонентов: передатчик, aнтенныйпереключатель, антенна, приѐмник и индикатор:

Передатчик

Передатчик являетсяисточникомэлектромагнитногосигналавысокоймощности. Обычноэтомощныйимпульсный генератор СВЧ (СверхВысокоЧастотный) и формируетпериодическуюпоследовательностьрадиоимпульсов.

Антенныйпереключатель

Вслучае, если передача и приѐмсовмещены в одной антенне, эти два

действиявыполняютсяпоочерѐдно, а чтобымощный сигнал, просачивающийся от передающего передатчика в приѐмник не ослепилприѐмник слабого эха, перед приѐмникомразмещаютспециальноеустройство, закрывающеевходприѐмника в момент излучениязондирующегосигнала.

Приѐмник

Отраженныйимпульспоявляется на входе приемника через интервалвремени. Приѐмникслужит для представлениярадиолокационнойинформации в нужнойпотребителюформе и выполняетусиление и обработкупринятогосигнала. В самомпростомслучаерезультирующий сигнал подаѐтся на лучевую трубку (экран), котораяпоказываетизображение, синхронизированное с движениемантенны.

Приемо-передающая антенна

Антенна служит для излучения и приѐмаотражѐнногосигнала. имеетвеерообразнуюдиаграммунаправленности, то естьузкую в горизонтальнойплоскости, и достаточноширокую в вертикальнойплоскости. При вращениитакая антенна обеспечивает не толькотребуемыйобзор в вертикальной и горизонтальной плоскостях, но и измерение азимута.

Индикатор

Еслипотребителемявляетсячеловек-оператор, то используетсявизуальнаяиндикация. Для визуальнойиндикации координат целиследуетиспользоватьиндикатор кругового обзора (ИКО) с яркостнойотметкойцели. Дальностьцелиотсчитывается с помощьюмасштабныхколец. Азимут же цели b отсчитывается по положениюсерединыееотметкиотносительнокакоголибо начального направления, напримерсеверногонаправлениямеридиана.