Исследование нагруженного на круглые отверстия прямоугольного резонатора в рамках теории возмущений

Abstract

В настоящей работе приводится детальное описание исследования, проведенного для конкретной электродинамической системы: прямоугольного резонатора выполненного на участке волновода WR90, возбуждаемого диафрагмой и нагруженного на круглые отверстия, прорезанные в его узкой стенке. Данная структура имеет определенную практическую значимость, особенно в рамках восстановления электрофизических параметров образцов, помещаемых в полость резонатора через сквозные отверстия. Таким образом данное предметное исследование, ко всему прочему, затрагивает основные моменты теории возмущений объемных резонаторов. Рассматриваемое устройство изучалось как в рамках натурного эксперимента, так и в процессе модельных исследований, которые проводились в различных решателях для нахождения собственных частот электродинамической системы. В статье приводится описание рассматриваемой структуры, ее практическая значимость; приводится исследование влияния шероховатостей внутренней поверхности волновода на основные параметры резонатора; описывается методика экспериментального определения добротности резонатора по характеристикам цепи. Предлагается алгоритм расчета нагруженной добротности резонатора, который был подтвержден экспериментально. Приводятся значения коэффициентов связи резонатора как с возбуждающем устройством, так и с нагрузкой. Также рассматривается ситуация внесения в полость резонатора возмущения цилиндрической формы. Приводится значение коэффициента формы образца, а также обрисовываются границы применимости метода возмущений в рамках данного предметного исследования.

In this paper, a detailed description of a case study carried out for a specific electrodynamic system is given: a rectangular resonator made on a section of the WR90 waveguide, excited by a diaphragm and loaded onto round holes cut in its narrow wall. Considered structure has a certain practical significance, especially within the limits of restoring the electrophysical parameters of the samples placed in the cavity of the resonator by through holes. Thus, this case study, among other things, touches upon the main provisions of the resonator’s cavity perturbation method. The considered device was studied both in the natural experiment installation and in the process of model studies, which were carried out in various eigenfrequencies and eigenmodes numerical solvers for an electrodynamic system. The article provides a full description of the structure under consideration, its practical significance; the study of the waveguide inner surface roughness influence on the main parameters of the resonator is given; describes the technique for the experimental determination of the resonator Q-factor from the circuit characteristics. An algorithm for the loaded resonator Q-factor calculating is proposed and experimentally verified. Additionally, the specific situation of inserting a cylindrical perturbation into the cavity of the resonator is considered. We provide the value of the sample shape factor, and outline the applicability boundaries of the perturbation method in this case study.