Расчет и оптимизация мощных коаксиально-волноводных переходов зондового типа с использованием мультифизических моделей

А.С. Кондрашов; В.П. Мещанов; Н.Ф. Попова; В.М. Рожков; Я.В. Туркин

doi:10.18127/j00338486-201812-14

Расчет и оптимизация мощных коаксиально-волноводных переходов зондового типа с использованием мультифизических моделей

А.С. Кондрашов¹, В.П. Мещанов², Н.Ф. Попова³, В.М. Рожков⁴, Я.В. Туркин⁵

научная статья УДК 621.372.831.5 Страницы: 111-119 doi.org/10.18127/j00338486-201812-14

¹ к.т.н., начальник отделения, заместитель главного конструктора, АО «Российские космические системы» (Москва)
² Засл. деятель науки РФ, д.т.н., профессор, директор ООО НПП «НИКА-СВЧ» (г. Саратов)
³ к.т.н., начальник отдела, ООО НПП «НИКА-СВЧ» (г. Саратов)
⁴ к.т.н., начальник научно-исследовательского отдела, АО «Российские космические системы» (Москва)
⁵ ст. науч. сотрудник, ООО НПП «НИКА-СВЧ» (г. Саратов)

Ключевые слова: коаксиально-волноводный переход оптимизация тепловой пробой мультифизическая модель уравнение теплопроводности метод конечных элементов

Аннотация

Решена задача численной оптимизация типовой конструкции зондового коаксиально-волноводного перехода высокого уровня мощности. Для теоретической оценки нагрева конструктивных элементов перехода использована мультифизическая модель, которая учитывает возможность возникновения теплового пробоя в твердотельных диэлектрических материалах при их постепенном нагреве. Рассчитаны электродинамические и теплофизические параметры коаксиально-волноводного перехода c размерами поперечного мечения 61×10 мм в диапазоне частот 3419…3919 МГц, а также проанализированы условия возникновения теплового пробоя в разъеме типа TNC. Для первоначальной оценки пороговой мощности возникновения теплового пробоя получены аналитические выражения, основанные на эмпирической зависимости комплексной диэлектрической проницаемости полимерных диэлектриков от температуры.

Для цитирования

Кондрашов А.С., Мещанов В.П., Попова Н.Ф., Рожков В.М., Туркин Я.В. Расчет и оптимизация мощных коаксиально-волноводных переходов зондового типа с использованием мультифизических моделей // Радиотехника. 2018. № 12. С. 111–119. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-201812-14

Список источников

Воробьев А.В., Довгань А.А., Кац Б.М., Мещанов В.П., Попова Н.Ф. Теоретическое и экспериментальное исследование коаксиально-волноводных переходов для систем космической связи // Радиотехника. 2018. № 8. С. 58−62.
Заявка на изобретение. Регистрационный номер: 2018099414 от 16.03.2018. Соосный коаксиально-волноводный переход высокого уровня мощности. Комаров В.В., Мещанов В.П., Попова Н.Ф. Приоритет заявки 16.03.2018.
Комаров В.В., Мещанов В.П., Сыромятников А.В. Оптимизация коаксиально-волноводного перехода высокого уровня мощности // Радиотехника. 2018. № 8. С. 54−58.
Григорьев А.Д., Ребров А.Н., Уланова Т.А. Разработка коаксиально-волноводных переходов 8-мм диапазона длин волн // Известия ВУЗов России. Радиоэлектроника. 2012. № 4. С. 102−107.
Bejan A. Heat Transfer Handbook. John Wiley & Sons. 2003. 1470 p.
Григорьев А.Д. Методы вычислительной электродинамики. М.: Физматлит. 2013. 432 с.
Riddle B., Baker-Jarvis J., Krupka J. Complex permittivity measurements of common plastics over variable temperatures // IEEE Transactions on Microwave theory and techniques. 2003. V. 51. № 3. P. 727−733.
Krupka J. et al. A dielectric resonator for measurements of complex permittivity of low loss dielectric materials as a function of temperature // Measurement Science and Technology. 1998. V. 9. № 10. P. 1751.
Dissado L.A. Electrical degradation and breakdown in polymers. London: Peter Peregrinus Ltd. 1992. 612 p.
Davidson D.B. Computational electromagnetics for RF and microwave engineering. Cabmridge: Cambridge University Press. 2010. 532 p.
Salome. The Open Source Integration Platform for Numerical Simulation. OPEN CASCADE SAS. Электронный ресурс https://www.salome-platform.org/. Дата обращения 01.08.2018.
MUMPS – a Multifrontal Massively Parallel sparse direct Solver. The National Institute of Electrical engineering. Электронный ресурс http://mumps.enseeiht.fr/. Дата обращения 01.08.2018.
Бахтеев И.Ш., Довгань А.А., Кондрашев А.С., Мещанов В.П., Попова Н.Ф., Рожков В.М. Моделирование мультипакторного и коронного разрядов в мощных коаксиально-волноводных переходах для систем космической связи // Радиотехника. 2018. № 11. С. 47−51.
Conn A.R., Scheinberg K., Vicente L.N. Introduction to Derivative-Free Optimization. MPS-SIAM Series on Optimization, SIAM. 2009. 300 p.
Джуринский К.Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. М.: Техносфера. 2006. 228 с.
Прокимов А.А., Джуринский К.Б. Фазовая стабильность кабельных сборок СВЧ с диэлектриком PTFE // Компоненты и технологии. 2015. № 6. С. 122−127.
Джуринский К.Б. Выбираем радиочастотный соединитель // Компоненты и технологии. 2017. № 7. С. 230−233.

[1] Воробьев А.В., Довгань А.А., Кац Б.М., Мещанов В.П., Попова Н.Ф. Теоретическое и экспериментальное исследование коаксиально-волноводных переходов для систем космической связи // Радиотехника. 2018. № 8. С. 58−62.

[2] Заявка на изобретение. Регистрационный номер: 2018099414 от 16.03.2018. Соосный коаксиально-волноводный переход высокого уровня мощности. Комаров В.В., Мещанов В.П., Попова Н.Ф. Приоритет заявки 16.03.2018.

[3] Комаров В.В., Мещанов В.П., Сыромятников А.В. Оптимизация коаксиально-волноводного перехода высокого уровня мощности // Радиотехника. 2018. № 8. С. 54−58.

[4] Григорьев А.Д., Ребров А.Н., Уланова Т.А. Разработка коаксиально-волноводных переходов 8-мм диапазона длин волн // Известия ВУЗов России. Радиоэлектроника. 2012. № 4. С. 102−107.

[5] Bejan A. Heat Transfer Handbook. John Wiley & Sons. 2003. 1470 p.

[6] Григорьев А.Д. Методы вычислительной электродинамики. М.: Физматлит. 2013. 432 с.

[7] Riddle B., Baker-Jarvis J., Krupka J. Complex permittivity measurements of common plastics over variable temperatures // IEEE Transactions on Microwave theory and techniques. 2003. V. 51. № 3. P. 727−733.

[8] Krupka J. et al. A dielectric resonator for measurements of complex permittivity of low loss dielectric materials as a function of temperature // Measurement Science and Technology. 1998. V. 9. № 10. P. 1751.

[9] Dissado L.A. Electrical degradation and breakdown in polymers. London: Peter Peregrinus Ltd. 1992. 612 p.

[10] Davidson D.B. Computational electromagnetics for RF and microwave engineering. Cabmridge: Cambridge University Press. 2010. 532 p.

[11] Salome. The Open Source Integration Platform for Numerical Simulation. OPEN CASCADE SAS. Электронный ресурс https://www.salome-platform.org/. Дата обращения 01.08.2018.

[12] MUMPS – a Multifrontal Massively Parallel sparse direct Solver. The National Institute of Electrical engineering. Электронный ресурс http://mumps.enseeiht.fr/. Дата обращения 01.08.2018.

[13] Бахтеев И.Ш., Довгань А.А., Кондрашев А.С., Мещанов В.П., Попова Н.Ф., Рожков В.М. Моделирование мультипакторного и коронного разрядов в мощных коаксиально-волноводных переходах для систем космической связи // Радиотехника. 2018. № 11. С. 47−51.

[14] Conn A.R., Scheinberg K., Vicente L.N. Introduction to Derivative-Free Optimization. MPS-SIAM Series on Optimization, SIAM. 2009. 300 p.

[15] Джуринский К.Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. М.: Техносфера. 2006. 228 с.

[16] Прокимов А.А., Джуринский К.Б. Фазовая стабильность кабельных сборок СВЧ с диэлектриком PTFE // Компоненты и технологии. 2015. № 6. С. 122−127.

[17] Джуринский К.Б. Выбираем радиочастотный соединитель // Компоненты и технологии. 2017. № 7. С. 230−233.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи