В.А. Коломейцев1, П.В. Ковряков2, В.П. Мещанов3, К.А. Саяпин4

1,3 ООО «НПП «НИКА-СВЧ» (г. Саратов, Россия)

2 Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. (г. Саратов, Россия)

1,3 nika373@bk.ru; 2 Privne@mail.ru; 4 sayapin.k.a@mail.ru

Постановка проблемы. В [1] проведено исследование дисперсионных свойств электродинамических параметров и структуры электрического поля (ЭП) прямоугольного волновода (ПрВ) с диэлектрической пластиной (ДП) расположенной в центре широкой стенки в максимуме ЭП основной продольной Н10-волны. Показано, что максимум энергии ЭП в ДП достигается на длине волны λтр1, на которой начинается стягивание ЭП в воздушной прослойке к поверхности ДП. При этом данное положение не зависит от размеров ПрВ и ДП и ее электрической проницаемости Е2. Однако не проведено исследование влияния положения ДПВ ПрВ на условие достижения Wэ2max, что не позволяет использовать его для оптимизации размеров ПрВ для конкретной ДП.

Цель. Исследовать дисперсионные свойства энергии ЭП основной продольной Н10-волны, распространяющей в ПрВ с ДП, расположенной у узкой стенки ПрВ, в минимуме ее ЭП и определить длину волны, на которой достигается Wэ2max.

Результаты. Проведено исследование трансформации ЭМ-поля в воздушной среде ПрВ с диэлектрической пластиной в
Е-плоскости ПрВ, при которой электрическое поле основной продольной Н10-волны стягивается к поверхности раздела, что приводит к повешению концентрации энергии электрического поля в пластине. Показано, что максимальный уровень энергии достигается при длине волны λтр1, на которой происходит переход быстрой Н10-волны в медленную, а энергия  полностью сосредотачивается в диэлектрической пластине. Выявлено, что трансформация ЭМ-поля в воздушной среде ПрВ возможна только в диапазоне длин волн, в котором распространяется медленная волна. Определен основной критерий оптимизации конструкции рабочей камеры, направленной на достижение предельно допустимого уровня энергии  для конкретного листового материала на заданной рабочей длине волны, на которой осуществляется термообработка.

Практическая значимость. Полученные в работе результаты позволяют сформулировать практические рекомендации в виде оптимальных значений электрофизических параметров волновода с диэлектрической пластиной, при которых наиболее эффективно с точки зрения затрат ЭМ-энергии реализуются технологии микроволновой сушки шпона ценных пород древесины, паркетной доски, набивных тканей, кинопленки и стерилизации хирургических инструментов.

1. Егоров Ю.В. Частично заполненные прямоугольные волноводы. М.: Энергия. 1967. 216 с.
2. Баринов Д.А., Коломейцев В.А., Ковряков П.В., Кузьмин Ю.А. Электродинамические свойства прямоугольного волновода с диэлектрической пластиной в Е-плоскости // Радиотехника. 2020. Т. 84. №7(14). С. 59-67. DOI: 10.18127/j00338486-202007(14)-08.
3. Баринов Д.А., Гапонов Д.В., Коломейцев В.А., Тосканов С.А. Собственные электродинамические параметры прямоугольного волновода с диэлектрической пластиной, расположенной в центре широкой стенки волновода // Вопросы электротехнологии. 2017. № 1(14). С. 107-114.
4. Коломейцев В.А., Ковряков П.В., Лойко В.А., Салимов И.И. Определение спектра собственных резонансных частот и структуры электромагнитного поля прямоугольного резонатора с частичным диэлектрическим заполнением// Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 6. С. 69-80.
5. Баринов Д.А., Коломейцев В.А., Ковряков П.В., Кузьмин Ю.А. Аналитическое определение собственных электродинамических параметров медленных волнв прямоугольном волноводе с диэлектрической пластиной в Е-плоскости у боковой стенки волновода // Вопросы электротехнологии. 2019. № 4(25). С. 91-100.
6. Вольман В.И., Пименков Ю.В. Техническая электродинамика. М.: Радиосвязь. 2000.
7. Анго А. Математика для электро-и радиоинженеров. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит-ры. 1965. 678 с.
8. Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р., Смирнов В.П. Справочник по элементам волноводной техники. М.: Советское радио. 1967. 652 с.