Исследования метрологических характеристик измерительных преобразователей в виде ступенчатого коаксиального неоднородного резонатора для диэлькометрии жидких сред в СВЧ диапазоне

Abstract

Проведены исследования электромагнитных процессов в ступенчатом неоднородном коаксиальном резонаторе. Исследования проведены для случая идеальных линий, по которым распространяется исключительно электромагнитные волны Т-типа. Получено обобщенное выражение для спектра резонансных частот, которое позволяет определить частоты резонанса при любых сочетаниях геометрических параметров и электрических характеристик элементов резонатора. Усовершенствована конструкции резонатора с целью получения минимального значения первой резонансной частоты при его минимальных размерах. Получено точное выражение для первой резонансной частоты исследуемого резонатора. Показано полное совпадение результатов исследований с полученными ранее результатами имитационного моделирования. Определена метрологическая характеристика резонатора – зависимость частоты первого резонанса от диэлектрической проницаемости исследуемой жидкости, что позволяет применять его для диэлькометрии жидких сред в СВЧ диапазоне.

The researches of electromagnetic processes in inhomogeneous stepped coaxial resonator have been investigated. Investigations are carried out for the case of ideal lines, which covers only the T - type electromagnetic waves. A generalized expression for the spectrum of resonance frequencies, which allows you to determine the frequency of resonance with any combination of geometric parameters and electrical characteristics of the resonator elements, is obtained. The resonator design is optimized in order to obtain the minimum value of the first resonant frequency by it’s the minimum size. The first resonance frequency has a minimum value when length of a short-circuit and open at the end lines are equal. An exact expression for the first resonant frequency of the optimized resonator is received. The ratio of the impedances of short-circuits and open at the end lines has the most impact on the first resonant frequency. With an increase in this ratio the value first resonance frequency decreases. Full match research results with previous simulation results shown. The metrological characteristics of the resonator are determined as the first resonance frequency dependence of the dielectric constant of the liquid sample, so thatit can be used for liquids dielcometric measurements in the UHF range.