• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 1028-821X (Online)
ISSN 2415-3400 (Print)

ИЗМЕРЕНИЕ ДОБРОТНОСТИ В УСЛОВИЯХ СБЛИЖЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ ЧАСТОТ ТИПОВ КОЛЕБАНИЙ В ОТКРЫТЫХ РЕЗОНАТОРАХ

Скресанов, ВН, Гламаздин, ВВ
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
Е-mail: skresanov@ire.kharkov.ua

https://doi.org/10.15407/rej2015.03.011
Язык: русский
Аннотация: 

Предложен метод измерения добротностей резонаторов микроволнового диапазона, который позволяет проводить исследование микроволновых свойств материалов и сред с помощью открытых резонаторов различных типов в условиях наличия близко расположенных по частоте мод в окружении избранного типа колебаний, радиационных потерь элементов связи и перекрестных помех между ними. Измерение нагруженной добротности основано на представлении частотной зависимости комплексного коэффициента отражения или передачи резонатора суммой дробно-линейных комплексных функций, описывающих отклики отдельных мод, и аппроксимации квадрата измеренной амплитудно-частотной характеристики вариационным градиентным методом. Метод расчета собственной добротности основан на вычислении импеданса резонатора по измеренному модулю коэффициента отражения. Разработанные алгоритмы обработки данных измерений реализованы в виде компьютерной программы и иллюстрируются на примере обработки частотных зависимостей S-параметров зеркального диэлектрического открытого резонатора с модами шепчущей галереи, при этом S-параметры рассчитаны методом конечных элементов. Измерение добротностей предложенным методом устраняет систематические погрешности измерений, связанные с искажениями резонансных кривых, и делает возможным проведение измерений в условиях, когда классические методы оказываются непригодными.

Ключевые слова: амплитудно-частотная характеристика, дробно-рациональная аппроксимация, измерение добротности, импеданс открытого резонатора, открытый резонатор

Статья поступила  12.08.2015 г.
PACS     84.40.Dc
УДК 621.372.413
Radiofiz. elektron. 2015, 20(3): 11-21
Полный текст (PDF)
 

References: 
  1. Тишер Ф. Техника измерений на сверхвысоких частотах / Ф. Тишер. – М.: Физматгиз, 1963. – 367 с.
  2. Брандт А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах / А. А. Брандт. – М.: Физматгиз, 1963. – 403 с.
  3. Трунин М.П. Поверхностный импеданс монокристаллов ВТСП в микроволновом диапазоне / М.П. Трунин // Успехи физ. наук. – 168, № 9. – С. 931–952.
  4. ГинзтонЭ. Л. Измерения на сантиметровых волнах / Э. Л. Гинзтон; – М.: Изд-во иностр. лит., 1960. – 620 с.
  5. ВалитовР.А. Измерение добротности // Измерение на миллиметровых и субмиллиметровых волнах: Методы и техника / Р.А. Валитов, В.Н. Скресанов, А. И. Фисун / под ред. Р. А. Валитова и Б. И. Макаренко. – М.: Радио и связь, 1984. – С. 221–236.
  6. Мирошниченко В.С. Экспериментальное определение параметров эквивалентной цепи открытого резонатора, связанного с линиями передачи / В.С. Мирошниченко, Е.Б. Сенкевич // Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / 7, № 2. – С. 301–311.
  7. Нові пристрої зв’язку високодобротних НДВЧ резонаторів з хвилеводами: теорія, проектування, експеримент // Пріоритети наукової співпраці ДФФД і БРФФД: Матеріали спільних конкурсних проектів Державного фонду фундаментальних досліджень і Білоруського республіканського фонду фундаментальних досліджень / В. М. Скреса-нов, В. В. Гламаздін, М. П. Натаров, О. І. Шубний. – К.: ДІА, 2007. – С. 177–190.
  8. Characteristics of waveguide to quasioptical or dielectric resonator coupling / V. N. Skresanov, V. V. Glamazdin , M. P. Natarov, A. I. Shubny // 2010 Int. Kharkov Symp. on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW’2010). – Kharkov, 2010. – [Electronic Manuscript].
  9. Радиационные потери сосредоточенных элементов связи открытых резонаторов / В.В.Гламаздин, М.П.Натаров, В.Н.Скресанов, А.И.Шубный // Радиофизика и электрон. – 2011. – 2(16), №3. – С.12–25.
  10. Kajfez D. Q Factor / D. Kajfez. – Oxford, MS: Vector Fields, 1994. – 174 p.
  11. Kajfez D. Linear fractional curve fitting for measurement of high Q-factors / D. Kajfez // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. – 1994. – 42, N 7. – P. 1149–1153.
  12. Leong K. Accurate Measurements of Surface Resistance of HTS Films using a Novel Transmission Mode Q-factor Technique / K. Leong, J. Mazierska // J. of Superconductivity. –2001. – 14, N 1. – P. 93–103.
  13. Leong K. Precise Measurements of the Q-factor of Transmission Mode Dielectric Resonators: Accounting for Noise, Crosstalk, Coupling Loss and Reactance, and Uncalibrated Transmission Lines / K. Leong, J. Mazierska // Int. Microwave Symp. (IMS2002). TH2E-3: Microwave Measurements I. –   Seattle, Washington, 2002. – [Electronic Manuscript].
  14. Аппаратно-вычислительный комплекс для измерения характеристик низко и высокодобротных резонаторов в А.И.Шубный, З.Е. Еременко // Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / 2009. – 14, №3. – 389–400.
  15. Microwave Study of FeSe0.3Te0.7 Thin Film by TE011-Mode Sapphire Dielectric Resonator / Yun Wu, Shuyu Zhou, Xiyuan Wang et al. // IEEE Trans. Appl. Supercond. – 2011. – 21, N 3, part 1. – P. 599–603.
  16. Millimeter-wave surface impedance of optimally-doped Ba(Fe1−xCox)2As2 single crystals / A. Barannik, N. T. Cher-pak, M. A. Tanatar et al. // Phys. Rev. B. – 2013. – 87, Iss. 1. – P.  0145067.
  17. АндреевВ.М. Определение резонансной частоты и добротности полудискового диэлектрического резонатора при помощи дробно-рациональной аппроксимации / В.М.Андреев, О.О.Дробахин, Д.Ю.Салтыков //
  18. Квазиоптические твердотельные резонаторы / А. Я. Кириченко, Ю. В. Прокопенко, Ю. Ф. Филиппов, Н. Т. Черпак. – К.: Наук. думка, 2008. – 296 с.
  19. Montgomery C. G. Principles of Microwave Circuits / C. G. Montgomery, R. H. Dick, E. M. Purcell. – N. Y.-Toronto-L.: McGraw-Hill Book Company Inc., 1948. – 486 p.
  20. Вайнштейн Л. А. Открытые резонаторы и открытые волноводы / Л. А.Вайнштейн. – М: Сов. радио. 1966. – 475 с.
  21. Штейншлейгер В.Б. Явления взаимодействия волн в электродинамических резонаторах / В. Б. Штейншлейгер. – М: Гос. изд-во оборонной промышленности, 1955. – 114 с.
  22. Гламаздин В.В. Метод импеданса в исследовании характеристик открытых резонаторов при возбуждении гибрид-ных типов колебаний / В.В.Гламаздин, В.Н.Скресанов, А.И.Шубный // Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / 2008. – 13, № 1. – . 9–19.
  23. Skresanov V. N. The Novel Approach to Coupled Mode Parameters Recovery from Microwave Resonator Amplitude-Frequency Response / V. N. Skresanov, V. V. Glamazdin, N. T. Cherpac // 41th European Microwave Conf. (EuMW 2011): Proc. – Manchester, 2011. – P. 826–829.
  24. ИсаковаО.П. Обработка и визуализация данных физических экспериментов с помощью пакета . Анализ и обработка спектров / О.П.Исакова, Ю.Ю.Тарасевич, Ю.И.Юзюк // Учеб.-метод. пособ. – Ростов-на-Дону, Изд-во Южного федерального ун-та, 2007. – 76.
  25. Егоров В. Н. Характеристики резонаторов сверхвысоких частот с нерезонансным просачиванием мощности / В. Н. Егоров  // Изв. вузов. Радиофизика. – 2010. – 53, № 8. – С. 493–503.