Аннотация
Введение 5
1 Литературный обзор 7
1.1 Радиотехнические материалы 7
1.2 Электромагнитные характеристики 9
1.3 Методы измерений электрофизических параметров 11
1.4 CST Microwave Studio 17
1.5 Анализ публикационной активности по измерениям электрофизических
параметров композитов 20
1.6 Выводы по литературному обзору 26
2 Моделирование 27
2.1 Материал 27
2.2 Моделирование измерений в коаксиальной ячейке 28
2.3 Моделирование измерений в свободном пространстве 36
3 Сравнение результатов моделирования в свободном пространстве с
экспериментом 50
3.1 Параметры образцов 50
3.2 Экспериментальная установка 51
3.3 Результаты моделирования и эксперимента 52
3.4 Сравнение экспериментальных результатов 59
Заключение 62
Список используемой литературы 63
В настоящее время как никогда ранее заметно ускоренное развитие передовой техники, в том числе радиоэлектронной аппаратуры. К такой аппаратуре относятся всевозможные беспроводные устройства связи и передачи данных, микроволновые печи, различная техника, используемая для радиолокации и отслеживания объектов в военной отрасли и т.п. Рабочий диапазон частот подавляющего большинства таких устройств приходится на СВЧ (3-30 ГГц) и продвигается в КВЧ. При этом возникают проблемы электромагнитной
безопасности и совместимости. Устройство считается электромагнитно
совместимым с окружающей средой, если оно не создает помех другим устройствам или самому себе, и на него не влияют излучения других устройств [1, 2, 3]. Таким образом, хороший экранирующий материал должен предотвращать как входящие, так и исходящие электромагнитные помехи. Также, ЭМ излучение способно оказывать негативное воздействие на биологические объекты. Поэтому имеется необходимость поиска новых радиотехнических материалов, позволяющих снизить нежелательное влияние высокочастотного излучения. Однако пока не существует однокомпонентного материала, обладающего высокой поглощающей и низкой отражающей способностями в широкой полосе частот микроволнового диапазона. Перспективными в данном направлении являются композиционные материалы. При правильном подборе составляющих композита они позволяют добиться требуемых ЭМ свойств (высоких значений коэффициента поглощения и малого коэффициента отражения), получить низкий вес и высокую прочность материала.
В связи с этим, перед данной работой поставлена следующая цель: разработка и исследование композиционных структур с технологическими неоднородностями в сверхвысоких и крайне высоких диапазонах частот для использования в СВЧ и КВЧ аппаратуре.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
а) Проведение аналитического обзора литературы.
б) Освоение программного продукта CST Studio.
в) Моделирование электромагнитных характеристик композиционных структур с технологическими неоднородностями на СВЧ и КВЧ
г) Изготовление образцов с технологическими неоднородностями.
д) Измерение электрофизических параметров образцов с технологическими неоднородностями на СВЧ и КВЧ.
е) Написание ВКР и подготовка презентации работы.
В ходе выполнения работы получены следующие результаты:
а) Проведен анализ литературных источников по тематике композиционных материалов и измерениям и моделированию измерений электрофизических параметров и анализ активности публикаций по данной теме. Также разобрано несколько статей по вышеупомянутым тематикам.
б) Освоены основные принципы работы в программном продукте CST Studio.
в) Проведено моделирование в специализированном программном продукте двух методов измерений электрофизических параметров: волноводного метода с использованием коаксиальной ячейки и метода измерений в свободном пространстве. Оценено влияние различных дефектов формы образца на результаты измерений
г) Проведено экспериментальное исследование моделируемых неоднородностей геометрии и сопоставлены результаты модельного и натурного эксперимента.
д) Проведен анализ полученных результатов и сделаны выводы о критичности наличия дефектов геометрии образца по отношению к результатам измерения.
Результаты, полученные в ходе выполнения работы, были представлены на 5-ом Российско-Белорусском семинаре - конференции, по итогу которой получен диплом второй степени за конкурс докладов и поданы в печать три статьи в издание, индексируемое в РИНЦ. Основные результаты дипломной работы представлены в 2-х публикациях индексируемых в базе данных Scopus.
Выражается благодарность ЦКП «Центр радиоизмерений ТГУ» за предоставленное оборудование. Выражаю благодарность за оказанную помощь в проведении измерений Дорожкину К.В., Журавлеву В.А., Бадьину А. В. и Москаленко В.Д.
