[Bpovov 0]

Добрый день!

Опишу проблему - для изучения свойств определенных кристаллов(люминесценция и всякие фотонные эффекты) необходимо воздействовать на них СВЧ в диапазоне 2-4ггц. СВЧ должно быть линейно поляризовано.
Т.е. образец помещается в прямоугольный волноводный резонатор с H10 и исследуется, габариты волновода в принципе выбираются любые подходящие.
Необходимо согласовать генератор с нагрузкой в виде такого резонатора.
К сожалению поскольку точные свойства кристалла неизвестны, считаем, что про нагрузку знаем только геометрические размеры волновода.

Вопрос как организовать режим бегущей волны от генератора до нагрузки, и соответственно стоячей в самой нагрузке(в волноводе с образцом). Я пробовал симулировать в HFFS и HFworks согласование с помощью трехшлейфового тр. или двойного T-тройника, но ничего путного вообще не выходит даже для пустого волновода. 

подозреваю, что вопрос дилетантский, поэтому прошу не пинать)

Буду рад если подскажите!
Спасибо!

Изменено 20 мая, 2020 пользователем Bpovov

[Aner 1]

Чем вас не устравают открытые резонаторы и резонансные антенны? Зачем образец с неивестными параметрамим помещать в прямоугольный волноводный резонатор? Который расчитан и согласован для передачи энергии без посторонных предметов. Зачем лезьть в среду передачи (или волновод) между генератором и резонатором (или антенной)? Чем не устраивают объемные резонаторы?

 

Книга в помощь:

Преобразование и излучение электромагнитных волн открытыми резонансными структурами. Кравченко В.Ф. Сидоренко Ю.К. ...

[Bpovov 0]

Добрый день, в моем случае к сожалению так не выйдет, необходимая имп. мощность генератора килловаты, средняя до килловатта, эфир так жарить в лаборатории я не рискну) всяко даже любой самый хороший открытый резонатор будет в эфир некисло плевать, тем более пока его под новый образец подстроишь. Почему именно волновод а не объемный резонатор? Потому что наши образцы в основном представляют длинные прямоугольные или круглые платины/прутки толщиной/диаметром до нескольких сантиметров длинами до нескольких десятков сантиметров. Для создания необходимой плотности мощности нужны именно волноводные структуры.

Изменено 20 мая, 2020 пользователем Bpovov

[Aner 1]

Так начние с ватт, зачем сразу так много киловатт? Вы же когда симулирует в HFFS, CST проблем с мощностью не находите. Хотя эти программы для изучения свойств  кристаллов (люминесценция и всякие фотонные эффекты) не очень то подходят.

[Bpovov 0]

1 час назад, Aner сказал:

Так начние с ватт, зачем сразу так много киловатт? Вы же когда симулирует в HFFS, CST проблем с мощностью не находите. Хотя эти программы для изучения свойств  кристаллов (люминесценция и всякие фотонные эффекты) не очень то подходят.

1 час назад, Aner сказал:

Так начние с ватт, зачем сразу так много киловатт? Вы же когда симулирует в HFFS, CST проблем с мощностью не находите. Хотя эти программы для изучения свойств  кристаллов (люминесценция и всякие фотонные эффекты) не очень то подходят.

Вы все верно говорите, в симуляторе я просто пытался организовать развязку, между генератором с БВ и хотя бы пустым резонатором со СВ.  Не получалось именно то что при введении согласующего элемента СВ образовывались и в резонаторп и в линии передатчика. Ведь по сути мне нужно просто накачивать резонатор, копить энергию в нем, без отражения в генератор. т.е.  либо я неверно симлю, либо в принципе не подходящим методом/устройством делаю такую развязку.

 

Мощность нужна большая иначе мы просто не получим нужные эффекты.

Изменено 20 мая, 2020 пользователем Bpovov

[Alexxx_ 0]

5 hours ago, Bpovov said:

К сожалению поскольку точные свойства кристалла неизвестны, считаем, что про нагрузку знаем только геометрические размеры волновода.

 

Если генератор от СВЧ-печи, используйте водяную нагрузку.

 

[Bpovov 0]

Только что, Alexxx_ сказал:

 

генератор перестраиваемый в S-диапазоне, не от печки. К сожалению не очень понял как это поможет в решении проблемы

[Alexxx_ 0]

Надо знать параметры генератора, предельный КСВ, диагр. Рика  и т.д. Сделать макет, измерить параметры векторным прибором, и настраивать резонатор штырями до получения оптимальных параметров.

[PArtem 0]

8 hours ago, Bpovov said:

Добрый день!

Опишу проблему - для изучения свойств определенных кристаллов(люминесценция и всякие фотонные эффекты) необходимо воздействовать на них СВЧ в диапазоне 2-4ггц. СВЧ должно быть линейно поляризовано.
Т.е. образец помещается в прямоугольный волноводный резонатор с H10 и исследуется, габариты волновода в принципе выбираются любые подходящие.
Необходимо согласовать генератор с нагрузкой в виде такого резонатора.
К сожалению поскольку точные свойства кристалла неизвестны, считаем, что про нагрузку знаем только геометрические размеры волновода.

Вопрос как организовать режим бегущей волны от генератора до нагрузки, и соответственно стоячей в самой нагрузке(в волноводе с образцом). Я пробовал симулировать в HFFS и HFworks согласование с помощью трехшлейфового тр. или двойного T-тройника, но ничего путного вообще не выходит даже для пустого волновода. 

подозреваю, что вопрос дилетантский, поэтому прошу не пинать)

Буду рад если подскажите!
Спасибо!

 

Резонатор будет нагружен НЕЛИНЕЙНОЙ нагрузкой, те будет 2 режима работы: накачка резонатора и при определенной мощности начнутся к-то эффекты в кристалле. Те изменится
"реактивное сопротивление" нагрузки. Похожая проблема есть при индукционном разряде плазмы (10-100 МГц): зажигание и горение....это существенно разные процессы (с тз нагрузки на генератор).
В случае плазмы-подхода 3: инициация внешним источником-горение согласованным генератором, переключение согласующей цепи в зависимости от режима, использование  генератора работающего
в широком диапазоне нагрузок (н-р генератор колпитца).
Вентиль не подходит вашего случая ??? Встречал экзотическое решение возбуждения резонатора дополнительным резонатором, а они связанны через щель....

 

 

[falling_stone 0]

Извините за чисто эмпирический подход, но мне кажется, что необходимо следующее:

Между генератором и закрытым резонатором включиь трехпортовый циркулятор, на третий порт - согласованную нагрузку, способную рассеять (в худшем случае) полную мощность генератора. Также необходимо измерение рассеиваемой мощности.

Резонатор настраивается механически - поршнем по стенке, противоположной диафрагме ввода энергии.

Образец внутри резонатора тоже должен быть подвижен, для того, чтобы его можно было помещать в "пучность" электрической/ магнитной составляющей стоячей волны. Возможно, необходим подвижный зонд для измерения маскимума возле образца.

Алгоритм настройки таков:

1.Выставляем частоту и мощность генератора.

2.По минимуму рассеиваемой на нагрузке мощности настраиваем резонатор поршнем.

3.Выставляем образец в точку максимума стоячей волны.

4.повторяем п.2

Далее - варьируем частоту/мощность и всё сначала.

[barr 0]

14 hours ago, Bpovov said:

Т.е. образец помещается в прямоугольный волноводный резонатор с H10 и исследуется, габариты волновода в принципе выбираются любые подходящие.

в общем случае, прямоугольный волновод не пойдет, у него полоса Уже, чем 2-4 ГГц.

как будете мощность в прямоугольный волновод заводить? широкополосный КВП все равно будет представлять из себя хребтовый (ridged)  H- или П- волновод.

Вам нужно для начала измерить диэлектрические свойства материала в заданном диапазоне частот, это легко сделать с помощью коаксиальной линии, а также полно других способов.

Зная эпсилон, можно согласовать резонатор в том же CST, глядишь, и такая широкая полоса уже не потребуется, т.к. "люминесценция и всякие фотонные эффекты ", наверняка весьма узкополосны.

Да, и начинать эксперименты, надо, конечно, с анализаторов электрических цепей, только потом киловатты закачивать.

[Bpovov 0]

17 часов назад, PArtem сказал:

Резонатор будет нагружен НЕЛИНЕЙНОЙ нагрузкой, те будет 2 режима работы: накачка резонатора и при определенной мощности начнутся к-то эффекты в кристалле. Те изменится
"реактивное сопротивление" нагрузки. Похожая проблема есть при индукционном разряде плазмы (10-100 МГц): зажигание и горение....это существенно разные процессы (с тз нагрузки на генератор).
В случае плазмы-подхода 3: инициация внешним источником-горение согласованным генератором, переключение согласующей цепи в зависимости от режима, использование  генератора работающего
в широком диапазоне нагрузок (н-р генератор колпитца).
Вентиль не подходит вашего случая ??? Встречал экзотическое решение возбуждения резонатора дополнительным резонатором, а они связанны через щель....

 

 

Я думаю вы абсолютно правы, по поводу необходимости двух режимов! Можете если не сложно привести какие-нибудь примеры/ссылки на тему переключающегося согласователя? Вот про возбуждение резонатора через резонатор краем уха тоже как то слышал, но разве изменение нагрузки во втором резонаторе не скажется на первый(в который источник накачивает)?

17 часов назад, falling_stone сказал:

Извините за чисто эмпирический подход, но мне кажется, что необходимо следующее:

Между генератором и закрытым резонатором включиь трехпортовый циркулятор, на третий порт - согласованную нагрузку, способную рассеять (в худшем случае) полную мощность генератора. Также необходимо измерение рассеиваемой мощности.

Резонатор настраивается механически - поршнем по стенке, противоположной диафрагме ввода энергии.

Образец внутри резонатора тоже должен быть подвижен, для того, чтобы его можно было помещать в "пучность" электрической/ магнитной составляющей стоячей волны. Возможно, необходим подвижный зонд для измерения маскимума возле образца.

Алгоритм настройки таков:

1.Выставляем частоту и мощность генератора.

2.По минимуму рассеиваемой на нагрузке мощности настраиваем резонатор поршнем.

3.Выставляем образец в точку максимума стоячей волны.

4.повторяем п.2

Далее - варьируем частоту/мощность и всё сначала.

Т.е. получается если резонатор не согласован мощность от источника проходя через него попадает в нагрузку... а если согласован то остается в резонаторе... изящно!  спасибо за идею! нужно попробовать посчитать что получиться.

11 часов назад, barr сказал:

широкополосный КВП все равно будет представлять из себя хребтовый (ridged)  H- или П- волновод.

 

А какая в этом проблема? думаете трудно будет подобрать/посчитать?

11 часов назад, barr сказал:

 

Вам нужно для начала измерить диэлектрические свойства материала в заданном диапазоне частот, это легко сделать с помощью коаксиальной линии, а также полно других способов.

Зная эпсилон, можно согласовать резонатор в том же CST, глядишь, и такая широкая полоса уже не потребуется, т.к. "люминесценция и всякие фотонные эффекты ", наверняка весьма узкополосны.

Да, и начинать эксперименты, надо, конечно, с анализаторов электрических цепей, только потом киловатты закачивать.

 

Можно измерить материал, но во первых материал не один, во вторых в зависимости от состава/легирования проницаемость будет сильно варьироваться, в третьих размеры образцов будут разные... не хочется сделать установку которая будет валидна в ограниченных случаях.

Такая частотная полоса нужна не для согласования - просто определенные уровни молекул, возбуждаются точными частотами в этом диапазоне, да диапазон возбуждения конкретно уровня узок но нужно к примеру резонанс как на 3,67ГГц, так и на 2,32ГГц....

 

 

не очень понял, ваш комментарий по поводу анализатора цепей... можете пожалуйста по подробнее...

Изменено 21 мая, 2020 пользователем Bpovov

[Bpovov 0]

Еще вопрос к форумчанам, вот к примеру видео...

Нарисовал волновод в HFworks...

короткозамкнутый с обоих сторон воздушный волновод, 

слева в конце волновода штырь возбудитель, по центру два согласующих четвертьволновых штырька, поигрался подобрал режим справа теперь СВ т.е. резонатор, слева СВ практически нет(точнее немного еще есть, но можно их идеально вывести, оставил немного для наглядности).

вопрос теперь в чем, я никак не могу добиться что бы от генератора были БВ до согласующих штырьков... в симуляторах это вообще реально? будет такая система работать в железе именно так как симится?

 

это просто пример, тренируюся симить... что бы потом нормально полностью просимить свою систему.  Опыта у меня не много без хорошего просима не решусь собирать железо.

Изменено 21 мая, 2020 пользователем Bpovov

[Freesom 15]

On 5/20/2020 at 10:48 AM, Bpovov said:

Вопрос как организовать режим бегущей волны от генератора до нагрузки, и соответственно стоячей в самой нагрузке(в волноводе с образцом)

53 minutes ago, Bpovov said:

вопрос теперь в чем, я никак не могу добиться что бы от генератора были БВ до согласующих штырьков... в симуляторах это вообще реально?

Изначально выбор конструкции неверный. Вам, похоже, нужен кольцевой резонатор, который используется для тестирования радиопрозрачных волноводных вставок. В этом случае вы не будете жарить генератор обратной волной, а усиление в кольце составит порядка 10.

Пару ссылок для затравки:

https://accelconf.web.cern.ch/pac97/papers/pdf/9P051.PDF

https://www.armms.org/media/uploads/01_armms_apr12_knewsome.pdf

 

 

[Bpovov 0]

Добрый день всем! 

В моей проблеме добавилось одно серьезное упрощение. Для уверенной регистрации необходимых люминесцентных эффектов решили выбрать только три четко фиксированных частоты(полоса не более 1-2%). Отсюда появилась мысль сделать три резонаторной установки для каждой конкретной частоты. Все остальные условия те же. Может ли это серьезно упростить конструкцию? Есть ли какие-нибудь варианты/методы?