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

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОЛН В ДВУХСЛОЙНОМ ЗАПРЕДЕЛЬНОМ ВОЛНОВОДЕ С СИЛЬНО ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СРЕДОЙ В ДИАПАЗОНЕ 5…30 ГГц

Еременко, ЗЕ, Кузнецова, ЕС
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: zoya_eremenko@gmail.com

https://doi.org/10.15407/rej2016.03.074
Язык: Русский
Аннотация: 

Методы определения комплексной диэлектрической проницаемости сильно поглощающих жидкостей востребованы в различных областях науки и техники. Рассмотрено распространение электромагнитных волн в круглом двухслойном металлическом волноводе с центральным диэлектрическим стержнем с малыми диэлектрическими потерями, окруженным сильно поглощающей жидкостью, в СВЧ-диапазоне. Исследована зависимость комплексной постоянной распространения волны от частоты и толщины слоя жидкости. Наличие сильно поглощающей жидкости, окружающей диэлектрический стержень, позволяет расширить диапазон рабочих длин волн от миллиметрового до сантиметрового диапазона. При этом значение постоянной затухания остается сравнительно малым. Благодаря сильно поглощающей среде данная волноводная структура не имеет фиксированной величины частоты отсечки. Обнаружено аномально малое значение постоянной затухания электромагнитной волны в сантиметровом диапазоне длин волн для определенных частот и толщин слоя жидкости. Предложенная структура может быть применима в качестве измерительной ячейки для определения комплексной диэлектрической проницаемости сильно поглощающих жидкостей в малом объеме. 

Ключевые слова: комплексная диэлектрическая проницаемость, круглый слоистый волновод, миллиметровые волны, постоянная затухания, сантиметровый диапазон длин волн, сильно поглощающая жидкость, частота отсечки

Статья поступила 13.05.2016
PACS 41.20.Jb; 42.25.Dd
УДК 621.372.413–434.1.004.14+664
Radiofiz. elektron. 2016, 21(3): 74-82
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Alekseev S. I. Millimeter wave reflectivity used for measurement of skin hydration with different moisturizers / S. I. Alek-seev, I. Szabo, M. C. Ziskin // Skin Res. Technol. – 2008. – 14, Iss. 4. – P. 390–396.
  2. Квазиоптические твердотельные резонаторы / А. Я. Кириченко, Ю. В. Прокопенко, Ю. Ф. Филиппов, Н. Т. Черпак. – К.: Наук. думка, 2008. – 296 с.
  3. Мериакри В. В. Контроль влагосодержания в средах и материалах с помощью миллиметровых волн / В. В. Мери-акри, М. П. Пархоменко, Е. Е. Чигряй // Радиотехника. – 1996. – № 21. – С. 98–101.  
  4. Kaatze U. A new automated waveguide system for the precise measurement of complex permittivity of low-to-high-loss liquids at microwave frequencies / U. Kaatze, R. Pottel, A. Wallush // Meas. Sci. Technol. – 1995. – 6, N 8. – P. 1201–1207. 
  5. Krupka J. Frequency domain complex permittivity measurements at microwave frequencies / J. Krupka // Meas. Sci. Technol. – 2006. – 17, N 6. – P. R55–R70.
  6. Two-layered disc quasi-optical dielectric resonators: electro-dynamics and application perspectives for complex permittivity measurements of lossy liquids / A. A. Barannik, N. T. Cherpak, Yu. V. Prokopenko et al. // Meas. Sci. Technol. – 2007. – 18, N 7. – P. 2231–2238.
  7. Gatash S. V. Very high frequency dielectrometer for the study of dynamical properties in disperse water systems / S. V. Gatash // Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. /   Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. – 1999. – 4, N 1. – С. 129–132.
  8. Afsar M. A novel open-resonator system for precise measurement of permittivity and loss-tangent / M. Afsar, H. Ding // IEEE Trans. on Instumentation and Measurement. – 2001. – 50, N 2. – P. 402–405.
  9. Complex Permittivity Measurement of High Loss Liquids and Its Application to Wine Analysis / Z. E. Eremenko, V. N. Skre-sanov, A. I. Shubnyi et al. // Electromagnetic Waves / ed. by V. Zhurbenko. – Rijeka: Publ. InTech., 2011. – Chap. 19. – P. 403–422.
  10. Nyfors E. G. Cylindrical Microwave Resonator Sensors for Measuring Materials under Flow: diss. … Dr. Sci. in Technol. / E. G. Nyfors; Helsinki University of Technology. – Espoo, 2000. – 181 p.
  11. Improved differential Ka band dielectrometer based on the wave propagation in a quartz cylinder surrounded by the high loss liquid under test // V. N. Skresanov, Z. E. Eremenko, V. V. Glamazdin, A. I. Shubnyi // Meas. Sci. Technol. – 2011. – 22, N 6. – P. 065403 (10 p.).
  12. Circular Layered Waveguide Use for Wideband Complex Permittivity Measurement of Lossy Liquids / V. N. Skresanov, Z. E. Eremenko, E. S. Kuznetsova // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2014. – 63, N 3. – P. 694–701.
  13. Wang Y. Measurement of complex permittivity of liquids using waveguide techniques / Y. Wang, M. N. Afsar // Progress in Electromagnetic Research (PIER). – 2003. – 42. – P. 131–142.
  14. Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны / Л. А. Вайнштейн. – М.: Радио и связь, 1988. – 440 с.
  15. Eremenko  Z.E., Ganapolskii E.M., Vasilchenko V.V. Exact-calculated Resonator Method for Permittivity Measurement of High Loss Liquids at Millimeter Wavelength / Z. E. Eremenko, E. M. Ganapolskii, V. V. Vasilchenko // Meas. Sci. Technol. –2005. – 16, N 8. – Р. 1619–1627.
  16. Раевский А. С. Комплексные волны / А. С. Раевский, С. Б. Раевский. – М.: Радиотехника, 2010. – 224 c.