Подавление паразитных радиочастотных колебаний в системах нагревательного и электромеханического типов

Козлов, Андрей Владимирович

Подавление паразитных радиочастотных колебаний в системах нагревательного и электромеханического типов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Козлов, Андрей Владимирович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Саратов МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Подавление паразитных радиочастотных колебаний в системах нагревательного и электромеханического типов»

Автореферат диссертации на тему "Подавление паразитных радиочастотных колебаний в системах нагревательного и электромеханического типов"

0046188У2

На правах рукописи

Козлов Андрей Владимирович

ПОДАВЛЕНИЕ ПАРАЗИТНЫХ РАДИОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В СИСТЕМАХ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ТИПОВ

01.04.03 Радиофизика, 05.13.18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы

программ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 ЗЯНВ2011

Саратов - 2010

004618892

Работа выполнена на кафедре прикладной физики Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского и в ООО НПФ «Этна»

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор

Давидович Михаил Владимирович доктор физико-математических наук, профессор Шаповалов Александр Степанович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Безручко Борис Петрович доктор технических наук, профессор Комаров Вячеслав Вячеславович

Ведущая организация: ОАО «Центральный НИИ измерительной аппаратуры» г. Саратов

Защита состоится 30 декабря 2010 года в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.243.01 при Саратовском государственном университете им. Н.Г. Чернышевского по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, III корпус, ауд. 34.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке СГУ Автореферат разослан 29 ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Аникин В.М.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Задачи минимизации паразитных колебаний, нелинейных искажений и их подавления остаются актуальными для различных радиофизических устройств в диапазоне от сверхнизких частот до СВЧ и КВЧ.

Достаточно отметить, что помехи в низкочастотной части радиодиапазона оказывают серьезное влияние на качество радио- и телекоммуникаций, сильно влияют на здоровье людей, наносят вред работе различных электротехнических изделий (например, помехи коммутационного происхождения в контактных сетях электротранспорта могут существенно отражаться на надежности и долговечности двигателей трамваев, троллейбусов и электровозов).

В этой связи разработка соответствующих математических моделей, методов экспериментальных исследований, позволяющих прогнозировать уровень генерируемых индустриальных радиопомех (ИРП) и побочных электромагнитных колебаний (ПЭМК), а также методов их снижения и подавления, представляется крайне важной задачей.

Проблеме электромагнитной совместимости (ЭМС) посвящено достаточно большое количество работ, имеющих как теоретический, так и прикладной характер. В частности, проведена классификация помех и исследовано их влияние на передачу сигналов и сообщений, подробно рассмотрены вопросы помехоустойчивости [Котельников В.А., Теория потенциальной помехоустойчивости, М.; JL: Государственное энергетическое издательство, 1956] и эмиссии помех [Хабигер Э., Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике. М., Энергоатомиздат, 1995]. Особое внимание в литературе уделено методам определения уровня паразитных колебаний [Дональд Р.Ж. Уайт, Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. М., Советское радио Т1-Т2, 1978], а также вопросам подавления помех, создаваемых радиоэлектронными и электротехническими устройствами [Отг Г., Методы подавления шумов и помех в электронных системах. Мир, 1979].

С целью борьбы с помехами практически с первых десятилетий появления и развития электротранспорта (в частности, горэлектротранспорта) были разработаны и внедрены реакторы помехоподавления (РП), выполняющие две функции. С одной стороны, они препятствовали попаданию спектра паразитных колебаний от двигателей подвижных средств электротранспорта в контактную сеть с возможностью излучения в эфир. Во-вторых, они затрудняли проникновение помех, возникающих за счет коммутационных процессов в контактной сети в электрические цепи самого трамвая, троллейбуса, электровоза.

Однако эти устройства традиционно выполнялись в виде массивных катушек индуктивности, выполненных из толстой и широкой алюминиевой, а

чаще - медной ленты, навиваемой в обкладке из своеобразного сердечника -тонкой ленты из электротехнической стали.

Поскольку РП включаются последовательно в сильноточные электрические цепи (для горэлектротранспорта - это сотни ампер, для железнодорожного транспорта - килоамперы), толщину и ширину ленты в существующих РП выбирают достаточно большой, что обуславливает большую массу и очень высокую стоимость этих устройств. Так РП для трамваев и троллейбусов имеют массу до 60 кг, причем основная (85+90 %) часть этой массы приходится на дорогостоящую медную ленту. Для электропоездов масса используемых РП (также на основе медной ленты) достигает зачастую более 1 т.

В этой связи разработка математических моделей, позволяющих корректно рассчитывать РП, осуществлять их оптимизацию с целью снижения стоимости и габаритов, а также повышения качества, представляется технически важной. Не решенной здесь до конца проблемой является строгое полевое математическое моделирование соленоидов различной формы с магнитными и электромагнитными экранами, позволяющее существенно минимизировать массу и стоимость подобных устройств, получая при этом, как минимум, не худшие характеристики подавления паразитных колебаний. Для задач фильтрации важен корректный учет распределенных межвитковых емкостей в соленоцде.

Схожей проблемой является миниатюризация и улучшение качества при проектировании электронагревательных устройств (ЭНУ) среднего и высокого уровней мощности. К улучшаемым характеристикам относятся: температура поверхности нагревательного элемента при стационарном режиме, равномерность распределения теплового потока, тепловая инерционность и эффективность обогрева, увеличенная скорость выхода на рабочий режим, надежность и долговечность. Это, в частности, достигается переходом от традиционных трубчатых электронагревателей (ТЭНов) к элементам на основе открытых спиралей, а также последующим введением в цепь нагрева силовых полупроводниковых диодов (СПД). При этом за счет снижения эффективных значений тока и мощности нагрева (при сохранении их амплитудных значений) удается примерно вдвое снизить активное сопротивление нагревательных элементов, т.е. их габариты и стоимость. Однако использование СПД приводит к появлению высших гармоник, ИРП в подводящих проводах и окружающем пространстве. Поэтому существенную задачу представляет исследование уровней высших гармоник в зависимости от характеристик СПД, схемотехнического решения электронагревательного устройства, а также определение уровня излучаемой мощности на гармониках. В литературе эти вопросы исследованы недостаточно.

Задачи моделирования паразитных колебаний и проведение их экспериментального исследования важны для технических приложений и при проектировании ЭНУ.

Не менее значима проблема снижения уровня высших колебаний в устройствах СВЧ нагрева, в которых необходимо, с одной стороны, максималь-

но сконцентрировать достаточно равномерное электромагнитное поле в рабочей области, где происходит термообработка (сушка) объектов микроволнового воздействия, а с другой - необходимо минимизировать уровень электромагнитного поля СВЧ в областях, откуда возможно его излучение в свободное пространство. При этом уровень высших мод в многомодовых резонаторах этих систем желательно существенно снизить. Рассматриваемые промышленные установки СВЧ нагрева имеют открытые окна для конвейерной подачи продукта, и встает задача подавления излучения из них путем использования заграждающих фильтров.

Важной задачей является проведение экспериментальных исследований, позволяющих, с одной стороны, оценить адекватность построенных моделей, а с другой - проверить фактическое распределение полей в различных вариантах построения разрабатываемой электродинамической системы. В этой связи ставилась задача разработки математических моделей на основе интегральных уравнений для распределения поля в системе, а также расчет фильтров по заданному значению интенсивности поля на апертуре окна Модель адаптирована к прямоугольной камере СВЧ нагрева, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения с продольной щелью.

Сформулированные выше вопросы определили актуальность проведенных в настоящей диссертационной работе исследований и позволили сформулировать общую цель диссертационной работы: определение уровней паразитных электромагнитных колебаний и излучений в системах нагревательного и электромеханического типов, включая системы СВЧ обработки материалов, и разработка методов их подавления.

Для достижения указанной цели представлялось необходимым решить следующие основные задачи:

1. Разработка математических моделей, адекватно описывающих стационарный и нестационарный режимы работы электронагревательных устройств различного типа с нелинейным полупроводниковым элементом и с учетом нелинейности тепловых процессов (т.е. излучения по закону Стефана-Больцмана), методов их экспериментального исследования.

2. Разработка теоретических и экспериментальных методов оценки уровня напряжения радиопомех, создаваемого СПД, методов определения корреляции уровня создаваемых радиопомех с собственными характеристиками диодов, определение влияния выбора схемного решения (способа и места включения СПД в схему сложного электронагревательного устройства) на уровень создаваемых радиопомех.

3. Выбор типа ЭНУ и их элементной базы на основе моделирования и экспериментов.

4. Разработка математической модели для анализа и синтеза реакторов по-мехоподавления, учитывающей связь их индуктивности с конфигурацией токопроводящей ленты, конфигурацией и магнитной проницаемостью материала электромагнитного экрана, и выполнение на этой основе расчета различных конфигураций РП с электромагнитными экранами с уче-

том межвитковых и специально введенных емкостей, и без них; проведение экспериментального исследования синтезированных конфигураций реакторов помехоподавления. 5. Моделирование и экспериментальное исследование прямоугольной камеры СВЧ нагрева с распределенным вводом мощности; исследование уровня паразитных излучений из окон подачи продукта.

Научная новизна результатов работы:

•Впервые в задаче для цилиндрических электронагревательных эле. ментов с несколькими концентрическими слоями получено решение уравнения теплового баланса с учетом конвекции и закона излучения Стефана-Больцмана в уравнениях теплопроводности и интегрального баланса, описывающее нестационарные процессы остывания и нагрева, динамику распределения температуры и позволившее оценить различие в поведении сравниваемых систем.

•Впервые с учетом нелинейных барьерной и диффузионной емкостей, а также влияния технологического разброса характеристик СПД в составе ЭНУ проведен расчет уровня нелинейных искажений в цепи переменного тока и создаваемых индустриальных радиопомех. Проведено экспериментальное исследование уровней ИРП от сверхнизких частот до УВЧ, создаваемых разными отечественными и зарубежными СПД, включенными по различным схемам в цепи электронагревательных элементов.

•На основе экспериментальных исследований и теоретических расчетов индуктивности с электромагнитными экранами определена дисперсия магнитной проницаемости электротехнической стали ц, а также ее влияние на частотную характеристику подавления РП для слабых токов. Для импульсов сильных токов исследовано влияние нелинейности и насыщения ц на подавление гармонических составляющих, а также исследовано помехоподав-ление вплоть до СВЧ диапазона.

•На основе интегро-дифференциальных уравнений для электрического вектор-потенциала впервые получены соотношения для определения индуктивности реакторов помехоподавления (РП). Методом последовательных приближений проведен расчет индуктивностей с учетом электромагнитных экранов для нескольких конфигураций РП.

•Проведено экспериментальное и теоретическое исследование распределения электромагнитного поля в прямоугольной резонансной камере, возбуждаемой через щель связи прямоугольным волноводом переменного сечения. Измерение проведено по впервые разработанной оригинальной методике, использующей косвенный подход - путем измерения излучения из боковой плоскости камеры через отверстия в металлической пластине, закрывающей соответствующую ей плоскость.

Достоверность научных результатов и выводов работы подтверждается соответствием проведенных экспериментальных исследований с данными численного моделирования, применением строгих в рамках постановки

задачи моделей, а в ряде случаев совпадением этих данных с аналитическими

результатами.

Положения и результаты, выносимые на защиту

1. Одновременное отключение источника нагрева и теплосъема с цилиндрического композитного электронагревательного элемента приводит к кратковременному резкому повышению, а затем спаду температуры его оболочки по сравнению со стационарным режимом одновременного нагрева и теплосъема, при этом учет закона Стефана-Больцмана при моделировании этого эффекта играет определяющую роль и позволяет существенно улучшить соответствие теоретических и экспериментальных данных.

2. Коэффициент гармонических искажений в цепях со встречно включенными и расположенными в параллельных ветвях с нагревательными элементами силовыми диодами существенно меньше, чем в каждой из ветвей в отдельности. При этом реализуются следующие закономерности: величина коэффициента растет с ростом диффузионной емкости и уменьшается с ростом барьерной емкости и обратного тока диодов; с ростом напряжения питания, когда угол отсечки близок к 90°, вклад нелинейности барьерной емкости компенсируется нелинейностью вольт-амперной характеристики; для типичных параметров нагревательных элементов с силовыми диодами коэффициент гармонических искажений не превышает 0,05.

3. Решение интегро-дифференциальных уравнений магнитостатики для электрического вектор-потенциала методом последовательных приближений приводит к соленоидальному потенциалу, т.е. дает условие калибровки без его первоначального наложения, и корректно учитывает наличие электромагнитных экранов, определяя уже в первом приближении индуктивность с погрешностью не выше 7% относительно экспериментальных данных.

4. В электродинамической системе в виде прямоугольного резонатора, нагруженного диэлектрической пластиной и возбуждаемого в плоскости одной из стенок двумя отрезками прямоугольных волноводов с длинными неоднородными щелями в узких стенках вдоль всей длины этих волноводов, средняя оптимальная (по критерию минимума квадрата модуля коэффициента отражения) ширина щелей имеет порядок , где X - длина

волны, Ь - ширина узкой стенки, а / - длина отрезка волновода.

5. Модели, методы, результаты расчетов и экспериментов для систем нагревательного и электромеханического типов.

Научно-практическая значимость результатов

1. Введение дополнительных шунтирующих емкостей катушки индуктивности реактора помехоподавления позволяет в несколько раз уменьшить число ее витков при одновременном увеличении подавления помех, при этом влияние межвитковых емкостей в виде всплесков на частотной ха-

рактеристике подавления уменьшается. Показано, что использование дополнительных шунтирующих емкостей на порядок увеличивает помехо-подавление и позволяет, как минимум, на порядок снизить габариты и стоимость.

Используемая в стандартных реакторах лента из электротехнической стали приводит к незначительному (порядка нескольких процентов) увеличению индуктивности, тогда как внешние электромагнитные экраны позволяют увеличить ее в несколько раз. :2. Решение нелинейного одномерного уравнения теплового баланса с учетом излучения прямыми методами показывает возможность значительного (порядка двух раз) возрастания температуры ТЭНов в малом временном промежутке после отключения питания ЭНУ и одновременном прекращении искусственного теплосъема, что является их одним из основных недостатков при сравнении с открытыми спиралями.

3. Разработанная математическая модель для анализа частотной характеристики квазипиковых значений радиопомех, построенная на основе итерационного решения нелинейного уравнения для тока, позволяет оценивать спектр радиопомех.

4. Разработанная на основе метода поверхностных интегралов в приближении заданного поля на щелях модель прямоугольной резонансной камеры СВЧ нагрева с тремя диэлектрическими слоями, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения, позволяет получить распределение квадрата амплитуды электрического поля в нагреваемом слое с перепадом не более 50% по всей длине.

Разработанные математические модели могут использоваться исследователями и инженерами-разработчиками электротехнического и электронного оборудования рассматриваемого типа.

Полученные результаты теоретического и экспериментального исследования практически полностью использованы в научно-производственной фирме «Этна» при проектировании и разработке мощных электронагревательных приборов, реакторов помехоподавления для горэлектротранспорта и промышленного оборудования микроволновой сушки.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались на международных и всероссийских конференциях, в том числе на 4-й международной научно-технической конференции «Радиотехника и связь» (Саратов, 2007), 9-й международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Саратов, 2010), 10-м международном семинаре "Electromagnetics of Microwaves, Submillimeter and Optical Waves" (Саратов, 2010) и обсуждались на научных семинарах кафедры прикладной физики СГУ.

Материалы диссертации представлены в 17 опубликованных работах. Из них 3 статьи в реферируемых изданиях, входящих в список ВАК, 2 труда конференций, 6 патентов РФ.

Личиый вклад автора. Все основные результаты, включенные в диссертацию, получены лично автором. Соискателем проведены численные и натурные эксперименты, выполнен теоретический анализ упрощенных моделей.

Содержание работы

Материалы диссертации изложены на 140 страницах, содержат 43 рисунка и список цитированной литературы из 107 наименований. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списков цитированной литературы к собственных работ автора.

Во введении: сформулированы цель и основные задачи данной диссертационной работы. На базе имеющейся литературы и другой информации обоснованы актуальность описанных в диссертации теоретических и экспериментальных исследований, а также достоверность, научная новизна и практическая значимость полученных результатов. Приводятся положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе анализа имеющейся литературы рассматриваются проблемы электромагнитной совместимости, в том числе применительно к трем классам исследуемого в настоящей работе электронного и электротехнического оборудования:

- электронагревательным приборам среднего и высокого уровня мощности, в которых с целью миниатюризации и снижения себестоимости используются создающие нелинейные искажения полупроводниковые элементы;

- реакторам помехоподавления - специальным устройствам, включаемым в цепи электропитания подвижных средств электротранспорта для подавления паразитных колебаний, создаваемых вне этих средств в контактной сети, а также паразитных колебаний, генерируемых внутренними электромеханическими системами этих подвижных средств и передаваемых от них в контактную сеть;

- промышленным установкам СВЧ нагрева, в которых необходимо принимать адекватные меры для удовлетворения требований санитарно-гигиенических норм по уровню излучаемой в пространство СВЧ энергии.

Проводится классификация как самих источников нелинейных искажений, паразитных колебаний в системах, так технического и медико-биологического характера, связанных с появлением повышенных уровней индустриальных радиопомех (ИРП) в цепях постоянного и переменного тока, а также паразитных электромагнитных колебаний в эфире.

Большое внимание уделяется в главе приемам и методам подавления (снижения уровня) паразитных колебаний, в частности, методам снижения неоднородности и локализации электромагнитных полей в системах СВЧ нагрева.

В заключении главы приводится расширенная формулировка поставленных в работе основных задач.

Во второй главе постановка изучаемой проблемы основывается на конкретной технической задаче - миниатюризации и снижения себестоимости электронагревательных приборов среднего и высокого уровня мощности.

В начале главы приводится ряд теоретических и экспериментальных исследований, направленных на научно-обоснованный выбор электронагревательного элемента. Локализуется этот выбор на двух основных типах таких элементов — трубчатых электронагревателях (ТЭНах) и открытых спиралях. Сравнение проводится по целому набору параметров: локализации мощности, эффективности теплосъема, температуре поверхности нагревательных элементов, скорости нагрева и остывания (длительности переходных процессов) и т.п.

Анализ нестационарных режимов работы нагревательных элементов проводится на основе разработанной в диссертационной работе математической модели. Она построена на основе решения уравнения теплового баланса, полученного с использованием метода Рунге-Кутга. Результаты сравнительного анализа этих систем проверены экспериментально.

Показано, что по всему рассматриваемому набору технических и потребительских характеристик открытые спирали имеют значительные преимущества перед ТЭНами.

1,5

Рис. 1 Экспериментальные температурно-временные зависимости поверхности ТЭНа (кривая 1 соответствует случаю одновременного отключения напряжения и искусственного теплосъема, 2 - случаю отключения напряжения) и открытой спирали (кривая 3 получена при аналогичных условиях для кривой 1). Г - теоретическая кривая для ТЭНа. Отсчет времени во всех измерениях начинается с момента отключения напряжения питания нагревательного блока.

Для этого типа нагревательных элементов рассматривается еще один вариант дальнейшей миниатюризации и снижения себестоимости системы за счет введения последовательно с нагревательными элементами устройства силовых полупроводниковых диодов.

Смысл этого приема заключается в том, что при введении диода можно перейти от требуемых эффективных значений переменного тока на двух полупериодах синусоидального напряжения к идентичному среднему значению тока при поступлении продетектированного однополупериодного напряжения. Это может вдвое снизить активное сопротивление нагревательных элементов, а соответственно габаритные размеры и стоимость электронагревательного оборудования.

Рис. 2 Диод в схеме нагревателя. С6, Сд - соответственно барьерная и диффузионная емкости р-п перехода.

Однако диоды в электрических цепях являются источником нелинейных искажений. В этой связи основной задачей, решаемой во второй главе, является задача анализа уровня индустриальных радиопомех (ИРП), создаваемых диодом в цепи переменного тока, а также задача минимизации уровня ИРП.

С этой целью во второй главе диссертационной работы разработана математическая модель для анализа частотных характеристик квазипиковых значений радиопомех. Модель построена с использованием функций Берга и позволяет устанавливать взаимосвязь между собственными характеристиками диода и уровнем ИРП, создаваемых ими в цепях переменного тока во всем диапазоне частот, в которых уровень радиопомех нормируется и подлежит минимизации.

На основе проведенного анализа показано, что данная проблема действительно существует, и требуются действенные меры для снижения уровня ИРП ниже установленных действующими нормативами границ.

---Д-112-25

-ЮР23Е60

■—Но

-1

12.5

Рис. 3 Частотные зависимости напряжений радиопомех, создаваемых исследуемыми диодами. U„6 показывает предельно допустимый уровень напряжения ИРП по бытовым нормам

F, МГц

Далее в главе рассматриваются два возможных и не исключающих друг друга подхода к снижению уровня ИРП. Первый из них основан на установленных взаимосвязях уровня ИРП с собственными характеристиками диодов. На основании проведенных расчетов показано, что диоды, изготовленные на основе полупроводниковых структур, выполненных по планарной технологии, с малым временем восстановления, характеризуются существенно (на 15+17<1Ь) меньшим уровнем вносимых ими нелинейных искажений, чем диоды, изготовленные по традиционным технологиям.

Вторым резервом снижения уровня ИРП являются схемные решения. Как правило, электронагревательные приборы среднего, а тем более высокого уровня мощности строятся по сложным схемам, в которых между каждой парой потенциальных точек (фаза-фаза, либо фаза-нейтраль) включаются две и более параллельных ветви нагревателей. При включении диодов в этих параллельных ветках навстречу друг другу паразитные колебания соседних ветвей складываются в противофазе. Рассмотрены и иные схемные подходы к снижению уровня ИРП ниже установленных норм.

г—-ы-сю-

-пгна—

Рис. 4. Схема подключения диодов в параллельных ветвях во встречных направлениях

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили предсказанную теоретически возможность уменьшения величин ИРП в цепях электронагревательных устройств, использующих силовые полупроводниковые диоды, существенно ниже установленных норм.

Третья глава диссертационной работы посвящена исследованию и улучшению параметров специального класса устройств, используемых непосредственно для снижения уровня ИРП - реакторов помехоподавления (РП). Эти устройства традиционно используются в подвижных средствах электротранспорта - электропоездах и в горэлектротранспорте (троллейбусах, трамваях) для двух назначений.

Во-первых, они гасят паразитные колебания, возникающие в контактных цепях при любых коммутационных процессах, изменениях качества механического прилегания токоприемника к контактному проводу, защищают от них электродвигатели и другие электротехнические и электронные устройства транспортного средства.

Во-вторых, они осуществляют подавление паразитных колебаний, возникающих при работе двигателя транспортного средства и поступающее оттуда в контактную сеть, а далее излучаемые в эфир.

Основной проблемой, связанной с этими устройствами, являются (в их существующей конструкции) габариты, масса и стоимость реакторов. Дело в том, что они традиционно выполняются в виде торроида, получающегося при скручивании ленточного токопровода. Сам токопровод представляет собой широкую, как правило, медную ленту, толщина которой определяется величиной протекающего по ней тока (в электропроводах - до нескольких кило-ампер). Перед скручиванием в торроид медная лента с двух сторон обкладывается ровной по ширине лентой из электротехнической стали, образующей в конструкции РП своеобразный магнитный экран.

В подвижных средствах горэлектротранспорта вес меди в таких устройствах достигает 50 кг, в электропоездах - более одной тонны.

Рис. 5 Эквивалентная схема РП с учетом межвитковых емкостей (а) и ее приближенная замена (б) при числе витков п = 4

Ставилась задача на основе современных радиофизических подходов максимально снизить массу, габариты и себестоимость реакторов помехопо-давления.

Для анализа этих устройств была разработана математическая модель, построенная на основе интегро-дифференциальных уравнений для электрического вектор-потенциала. Были получены общие соотношения для определения индуктивности нескольких принципиально различающихся конструк-

а)

б)

ций РП с учетом входящих в них межвитковых емкостей и позволяющие оценить влияние дополнительных шунтирующих емкостей.

Модель позволяет учитывать также влияние нелинейности намагничивания материала магнитного экрана, частотной дисперсии его магнитной проницаемости и конфигурацию экрана.

Расчеты, проведенные по этой модели, позволили осуществить синтез вариантов РП, имеющих в несколько раз меньшие габариты и массу по сравнению с традиционными конструкциями реакторов помехоподавления. Проведенные в этой главе экспериментальные исследования полностью подтвердили расчетные характеристики синтезированных теоретически вариантов конструкции.

Следует особо отметить, что поиск искомых соотношений для индуктивности РП при наличии магнитных и электромагнитных экранов проводился методом последовательных приближений. При этом было показано, что обычно налагаемое условие калибровки потенциала в виде его соленои-дальности следует как результат метода последовательных приближений.

В заключении главы приведено описание синтезированного расчетным путем и разработанного реактора помехоподавления.

Рис. 6 Коэффициенты передачи Та (1) и Т (2-6) для ¿ = 130 мкГн (1-6) и 13мкГн (7) при емкостях С соответственно 1.92-КГ9 (2, 5), 10"7(3), 10"6(4), 10"5 (6) Ф. Кривые 5 и 7 построены с учетом межвитковых емкостей.

В четвертой главе рассматриваются близкие к задачам минимизации уровня паразитных излучений задачи анализа и синтеза конфигурации электромагнитного поля в электродинамической камере промышленной установки СВЧ нагрева. Связь их очевидна. Чем лучше локализовано поле в рабочей камере такой , системы в области подвергаемого СВЧ воздействию диэлектрика, чем больше мощности в нем выделяется, тем меньше ее переизлучится в объем рабочей камеры и тем меньше, соответственно, попадет в пространство вне установки через дефекты радиогерметичных соединений элементов

1Е-1 1Е*0 1Е+1 1Е+2 1Е+3 1Е+4 1Е+3 К_*4 1Е+7 1Е*в 1Ы

I Гц

рабочей камеры и радиоэкранированные каналы для прохода транспортерной ленты. При этом, разумеется, необходимо одновременно обеспечить максимальную однородность распределения электромагнитного поля СВЧ в области прохождения облучаемого диэлектрика.

Моделирование электродинамической системы осуществлялось на основе строгой модели, основанной на методе интегральных уравнений поля. Анализ проводился для одного из возможных вариантов такой системы -прямоугольной резонансной камеры, возбуждаемой прямоугольными волноводами переменного сечения через щель связи, ширина которой изменяется по длине волновода.

Рис. 7 Исследуемая система СВЧ нагрева и расположение диэлектрического слоя в резонаторе.

Представляя поле на щелях в виде бегущих в противоположные направления волн, модулируемых полусинусоидой, и определяя поля внутри камеры через электрический и магнитный векторы Герца, а затем, сшивая поля на границе возбуждающего волновода и возбуждаемой резонансной камеры, имеем интегральные соотношения для электрического поля внутри камеры в виде

Х|+5С Л *,+»С л

Ё(х,у,г)= | д:',г')?,(х',+ | ^£(х,у,2\х',г')ё2(х',2')с1х'аЬ'

^ О О

с тензорным ядром, имеющим компоненты КаР, а = х,у,г,р = х,2.

В подтверждение полученных теоретически результатов проводилось экспериментальное исследование распределения поля в системах этого типа. Для этого была разработана оригинальная методика, основанная на косвенном подходе. Фактически измерялось излучение на боковой плоскости исследуемой резонансной камеры через одинакового размера отверстия в закрывающей эту плоскость металлической пластине. Эксперимент подтвердил основные полученные теоретически закономерности.

На основе полученных результатов можно сделать вывод о возможности проектирования систем такого типа, поскольку в них реализуется приемлемое согласование волноводов с электродинамической камерой и относительно неплохая равномерность распределения электромагнитного поля в электродинамической камере. Это позволяет говорить о принципиальной применимости исследуемой системы для использования в установках интенсивного микроволнового воздействия.

Рис.8 Распределение амплитуды электрического поля в плоскости У2 при Хо=25 см внутри образца толщины 10 см (далее все размеры в см), находящегося в камере с размерами а=60, 6=20, с=90 на расстоянии <£=10 от щелей х,=15.5, *2=40.5: а) й=4, 8-5, е"=0.5; б) /г=2, е'=5, е"=0,5; в) й=2, е-5, £"=0.1. Волновод а0=9, Ь0=4.5, амплитуды полей на щелях одинаковы, сдвиг фаз отсутствует.

Рис.9 Распределение поля в системе на дальней (а) и ближней (б) стенках относительно возбуждающего волновода при размере щели связи 1-3 мм, 2-8 мм, 3-10 мм.

В Заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

Основные результаты и выводы.

1. Уровень паразитных гармоник тока в цепях с нагревательными элементами и диодами уменьшается с уменьшением диффузионной емкости и увеличением барьерной емкости, и обратного тока диода.

2. Две параллельные ветви с нагревательными элементами и полупроводниковыми диодами, включенными в противоположных направлениях, образуют цепь, коэффициент гармоник которой на порядок меньше коэффициента гармоник каждой из ветвей и не превышает 0,05.

3. Лента из электротехнической стали, проложенная между токоведущими витками, практически не оказывает влияния на индуктивность РП, тогда как внешние магнитные экраны позволяют ее увеличить в 2 раза.

4. Расчет, проведенный по основанной на методе интегральных уравнений электромагнитного поля строгой модели прямоугольной резонансной камеры СВЧ нагрева, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения, показывает, что уменьшение ширины щели (в диапазоне значений до 3 мм) приводит к увеличению амплитуды высокочастотного электрического поля в обрабатываемом диэлектрическом слое при одновременном увеличении однородности распределения поля вдоль щели, однако при этом несколько уменьшается КПД передачи энергии из возбуждающего волновода в камеру.

5. Принципиального различия в распределении поля для случаев однонаправленного и противоположно направленного распространения мощности в соседних возбуждающих волноводах не наблюдается, однако развязка между волноводами в последнем случае лучше.

6. В случае малых щелей имеется большая локализация поля вблизи щелей, однако равномерность распределения поля вдоль щели значительно возрастает.

Содержание диссертации изложено в следующих работах:

В изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Давидович М.В., Козлов A.B. Интегро-дифференциальные уравнения и индуктивность при наличии электромагнитных экранов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2010, №2, С. 46-51.

2. Козлов A.B., Шаповалов A.C. О возможности использования силовых полупроводниковых диодов в электронагревательных приборах // Естественные и технические науки. 2010. №3, С. 35-43.

3. Козлов A.B. Исследование нелинейных теплофизических характеристик открытых спиралей и трубчатых электронагревателей, реализуемых в нестационарных режимах их работы.// Естественные и технические науки. 2010 г. № 4, С. 41.-45.

В других изданиях:

4. Ветров В.Б., Давидович М.В., Козлов A.B. Моделирование и экспериментальное исследование прямоугольной камеры СВЧ нагрева с распределенным вводом мощности // Радиотехника и связь. Материалы 4-й межд. н-т. конф. Саратов: СГТУ. 2007. С. 179-185.

5. Ветров В.Б., Давидович М.В., Козлов A.B., Шаповалов А. С. Моделирование и экспериментальное исследование прямоугольной резонансной камеры СВЧ нагрева, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения. Часть 1. Моделирование и теоретический анализ // Вопросы прикладной физики. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. Вып. 14. 2007. С. 60-63.

6. Ветров В.Б., Давидович М.В., Козлов A.B., Шаповалов А. С. Моделирование и экспериментальное исследование прямоугольной резонансной камеры СВЧ нагрева, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения. Часть 2. Экспериментальное исследование // Вопросы прикладной физики. Саратов: Изд-во Capar. ун-та. Вып. 14.2007. С. 64-68.

7. Козлов A.B., Шаповалов A.C., Явчуиовский В.Я. Сравнительный анализ характеристик открытых спиралей и ТЭНов в составе электронагревательных приборов. Часть 1. Расчет тепловых полей в стационарных и нестационарных тепловых режимах// Вопросы прикладной физики. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та Вып. 15. 2008. С. 53-58.

8. Козлов A.B., Шаповалов A.C., Явчуновский В.Я. Сравнительный анализ характеристик открытых спиралей и ТЭНов в составе электронагревательных приборов. Часть 2. Экспериментальное исследование стационарных и нестационарных режимов// Вопросы прикладной физики. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. Вып. 15. 2008. С. 58-63.

9. Козлов А.В, Скрипаль A.B., Шаповалов A.C., Явчуновский В.Я. Оценка уровней паразитных колебаний, создаваемых в цепи переменного тока силовыми полупроводниковыми диодами в составе электронагревательных устройств. Часть 1.// Вопросы прикладной физики. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2009. Вып. 16. С.48-54.

10. Козлов A.B. Оценка уровней паразитных колебаний, создаваемых в цепи переменного тока силовыми полупроводниковыми диодами в составе электронагревательных устройств. Часть 2.// Вопросы прикладной физики. Саратов: Изд-во Сарат. унта, 2009. Вып. 16. С.55-56.

11. Давидович М.В., Козлов A.B. Сравнительный анализ методик оценки и моделирование спектров высших гармоник силовых полупроводниковых диодов.// Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП). Материалы межд. н-т. конф. Саратов: СГТУ. 2010. С.464-470.

В патентах РФ:

12. Козлов A.B., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я Воздухоподогреватель салона электротранспорта Патент на изобретение 2008102712 от 29.01.08.

13. Козлов A.B., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я. Устройство для подогрева воздуха салона электротранспорта. Патент на полезную модель 2008102714 от 29.01.08.

14. Козлов A.B., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я. Отопитель электротранспортный. Патент на промышленный образец 2008500244 от 29.01.08.

15. Козлов A.B., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я. Воздухоподогреватель кабины водителя электротранспорта. Патент на изобретение 2008102711 от 29.01.08.

16. Козлов A.B., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я. Устройство для подогрева воздуха кабины электротранспорта. Патент на полезную модель 2008102713 от 29.01.08.

17. Козлов A.B., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я. Отопитель кабины водителя электротранспорта. Патент на промышленный образец. 2008500245 от 29.01.08.

Подписано к печати 25.11.2010г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл.печ.л.1. Тираж 100. Заказ № 1040.

Отпечатано с оригинал-макета в ООО «Принт-Клуб» 410026, г.Саратов, ул.Московская 160. Тел.: (845-2) 508-617

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Козлов, Андрей Владимирович

Введение

Глава* 1. Методы анализа электромагнитной совместимости, нелинейных искажений, подавления паразитных колебаний и излучений

1.1. Методы анализа! преобразования сигналов в безынерционных нелинейных цепях.

1.2. Методы анализа преобразования сигналов в инерционных нелинейных цепях.

1.3. Методы анализа и подавление паразитных излучений.

1.4. Подавление паразитных (высших) колебаний, в многомодовых резонансных камерах СВЧ> нагрева.

1.5. Выводы.

Глава 2. Теоретическое и экспериментальное исследование электронагревательных установок

2.1. Теоретический анализ тепловых полей в стационарных режимах электронагревательных элементов.

2.2: Разработка методов экспериментального исследования. Основные результаты анализа стационарных и нестационарных тепловых режимов. Выбор типа электронагревательного элемента.

2.2.1. Экспериментальное исследование температурных зависимостей нагревательного блока на открытых спиралях в стационарном и нестационарном режимах.

2.2.2. Экспериментальное исследование температурных зависимостей нагревательного блока на ТЭНах в стационарном и нестационарном режимах и сравнение их с данными, полученными для блока нагрева на открытых спиралях.

2.2.3. Сравнение однородности температурного поля по сечению нагреваемого воздушного потока.

2.3. Сравнение режимов остывания ТЭНов и нагревательных блоков на открытых спиралях с учетом нелинейных нестационарных тепловых процессов.

2.4. Постановка задачи расчета, проектирования и разработки электронагревательных приборов с включенными в их электрическую схему силовыми диодами.

2.5. Теоретический анализ уровня" паразитных колебаний, создаваемых в цепи переменного тока силовыми, полупроводниковыми диодами (СПД) в составе ЭНУ.

2.6. Расчет уровней ИРП для схем с одним диодом3, с исследованием^ влияния* технологического^ разброса характеристик диодов на уровни индустриальных радиопомех. 59'

2.7. Определение влияния*выбора схемного решения, (способа и места включения СПД в схему сложного ЭНУ) на уровень создаваемых, радиопомех.

2.8. Сравнительный анализ методов определения* уровня создаваемых радиопомех диодов. Учет нелинейных барьерной и диффузионной емкостей СПД в составе ЭНУ на уровень» создаваемых ими нелинейных искажений. Сравнение результатов расчета по модели, использующей кусочно-линейную аппроксимацию' В АХ СПД с результатами расчета по модели, использующей нелинейные емкости диода.

2.9. Экспериментальное исследование уровней ИРП, создаваемых различными отечественными и зарубежными' СПД, включенными по различным схемам в цепи электронагревательных элементов.

2.9.1. Оборудование и методика эксперимента.

2.9.2. Результаты измерений.76<

2.10. Выводы.

Глава 3. Улучшение частотных характеристик реакторов помехоподавления и снижение уровня индустриальных радиопомех электротранспорта

3.1. Анализ конструкции и электрических параметров реакторов помехоподавления. Постановка задачи исследований.

3.2. Расчет индуктивности РП.

3.3. Анализ формы импульса напряжения.

3.4. Анализ подавления и синтез фильтра для РП.

3.5. Помехоподавление с учетом дисперсии и нелинейности.

3.6. Экспериментальные исследования реактора помехоподавления.

3.7. Выводы.

Глава 4. Моделирование и экспериментальное исследование прямоугольной резонаторной камеры СВЧ нагрева, возбуждаемой прямоугольным- волноводом переменного сечения, с длинной щелью

4.1. Описание электродинамической системы для промышленного оборудования СВЧ нагрева. Постановка задачи исследований.

4.2. Моделирование электродинамической системы.

4.3. Результаты расчета.

4.4. Экспериментальное исследование* зависимостей коэффициента передачи из возбуждающего волновода в резонансную камеру от геометрических размеров волновода и щели связи.

4.5. Методика измерения распределения поля.

4.6. Результаты измерения распределения электромагнитного поля.

4.7. Связь распределения электромагнитного поля внутри резонансной камеры с уровнем излучения из нее в открытое пространство.

4.8. Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Подавление паразитных радиочастотных колебаний в системах нагревательного и электромеханического типов"

Актуальность проблемы: Задачи обеспечения электромагнитной совместимости; в* том числе минимизациишобочных-(паразитных) колебаний; снижениям и подавления уровня?; нелинейных искажений имеют непреходящее значение для? самых различных отраслей радиофизики; а также электро- и радиотехники. Несмотря- на бурное продвижение в миллиметровый; инфракрасный, терагерцевый и оптический диапазоны, дефицит радиочастотных и СВЧ каналов снязи не уменьшается, а растет за счет быстрого развития« и применения различных радиотехнических устройств.

Поэтому задачах обеспечения чистоты генерируемых, усиливаемых и передаваемых сигналов; минимизации? побочных колебаний; уровня индустриальных радиопомех (ИРП) в промышленных электрических цепях И: паразитных электромагнитных колебаний (ИЭМК) в эфире является задачей' непреходящей актуальности. Эти- задачи минимизации паразитных колебаний, нелинейных искажений» и их подавления; в настоящее время» актуальны» для' диапазона от сверхнизких частот до €ВЧ и КВЧ.

В' этой связи- разработка^ соответствующих математических моделей,, методов экспериментальных исследований; позволяющих прогнозировать уровень генерируемых ИРП и ПЭМК в промышленных и бытовых установках, осуществлять поиск методов их снижения и подавления, представляется актуальной и: практически значимой. Достаточно отметить, что помехи в низкочастотной части радиодиапазона оказывают серьезное влияние на качество радио- и телекоммуникаций, сильно влияют на здоровье людей, наносят вред работе различных электротехнических изделий (например, помехи коммутационного происхождения в контактных сетях электротранспорта могут существенно отражаться на надежности и долговечности двигателей трамваев, троллейбусов и электровозов).

С целью борьбы с этими помехами практически с первых десятилетий появления и развития электротранспорта (в частности; горэлектротранспорта) были разработаны и внедрены реакторы помехоподавления (РП), выполняющие две функции. С одной стороны, они препятствовали попаданию спектра паразитных колебаний от двигателей подвижных средств электротранспорта в контактную сеть с возможностью излучения в эфир. Во-вторых, они затрудняли проникновение помех, возникающих за счет, коммутационных процессов в контактной сети* в электрические цепи самого трамвая, троллейбуса, электровоза:

Однако эти устройства традиционно выполнялись в виде массивных катушек индуктивности, выполненных из толстой и широкой-алюминиевой, а чаще - медной ленты, навиваемой в обкладке из своеобразного сердечника.— тонкой ленты из электротехнической'стали.

Поскольку РП включаются последовательно'в сильноточные электрические цепи (для горэлектротранспорта - это сотни ампер, для железнодорожного транспорта - килоамперы) толщину и ширину ленты в существующих РП выбирают достаточно-большой, что обусловливает большую массу и очень высокую стоимость этих устройств. Так РП для'трамваев и троллейбусов имеют массу до 60 кг, причем основная*(85+90 %) ее часть приходится на дорогостоящую медную ленту. Для электропоездов^ масса используемых РП (также на основе медной ленты) достигает зачастую более 1 т.

В. этой связи задача'разработки математических моделей, позволяющих корректно рассчитывать РП, осуществлять их оптимизацию с целью снижения стоимости и габаритов, а также повышения качества, представляется^ технически важной и актуальной. Не решенной здесь, до конца проблемой является строгое полевое математическое моделирование соленоидов различной формы с магнитными и электромагнитными экранами, позволяющее существенно (многократно) минимизировать массу и стоимость подобных устройств, получая при этом, как минимум, не худшие характеристики подавления паразитных колебаний. Для задач фильтрации важен корректный учет распределенных межвитковых емкостей в соленоиде.

Актуальной проблемой является миниатюризация и улучшение качества при проектировании электронагревательных устройств (ЭНУ) среднего и высокого уровней мощности. К улучшаемым характеристикам относятся: температура поверхности нагревательного элемента при стационарном режиме, равномерность распределения теплового потока, тепловая инерционность и эффективность обогрева, увеличенная скорость выхода на рабочий режим, надежность и долговечность. Это, в частности, достигается переходом от традиционных трубчатых электронагревателей (ТЭНов) к элементам* на основе открытых спиралей, а также последующим введением в цепь нагрева силовых полупроводниковых диодов (СГТД): При этом за счет снижения эффективных значений тока и мощности нагрева (при сохранении их амплитудных значений) удается примерно-вдвое снизить активное сопротивление нагревательных элементов, т.е. габариты и стоимость ЭНУ. Однако-использование СПД приводит к появлению высших гармоник и ИРП в подводящих проводах и окружающем пространстве; Поэтому актуальной задачей является исследование уровней высших гармоник в зависимости- от характеристик СПД, схемотехнического решения электронагревательного устройства, а также определение уровня излучаемой» мощности на гармониках. В литературе эти вопросы исследованы недостаточно.

Задачи моделирования паразитных колебаний и проведение их экспериментального исследования» являются актуальными для технических приложений и проектировании ЭНУ.

Не менее актуальна и проблема снижения уровня высших колебаний в устройствах СВЧ нагрева, в которых необходимо, с одной стороны, максимально сконцентрировать достаточно равномерное электромагнитное поле в рабочей области, где происходит термообработка (сушка) объектов микроволнового воздействия, а с другой - необходимо минимизировать уровень электромагнитного поля СВЧ в областях, откуда возможно его излучение в свободное пространство. При этом уровень высших мод в многомодовых резонаторах этих установок желательно существенно снизить. Рассматривавмые промышленные установки СВЧ нагрева имеют открытые окна для конвейерной подачи продукта, и встает задача подавления излучения из них путем использования заграждающих фильтров.

Важной задачей является проведение экспериментальных исследований, позволяющих, с одной стороны оценить адекватность построенных моделей, а с другой проверить фактическое распределение полей в различных вариантах построения- разрабатываемой электродинамической- системы. В этой связи- ставилась задача разработки математических» моделей на основе* интегральных уравнений для распределения поля в установке, а также расчет фильтров по-заданному значению интенсивности поля на апертуре окна. Модель адаптирована к прямоугольной камере СВЧ нагрева, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения с продольной щелью.

Для достижения указанной цели представлялось необходимым решить следующие основные задачи:

1. Разработать математические модели, адекватно описывающие стационарный и нестационарный режимы работы электронагревательных устройств различного типа с нелинейным полупроводниковым элементом и с учетом нелинейных тепловых процессов, т.е. излучения по закону Стефана-Больцмана, методы их экспериментального исследования, и на этой основе осуществить выбор типа электронагревательных элементов, наиболее полно удовлетворяющих современной системе требований к таким устройствам.

2. Разработать теоретические и экспериментальные методы оценки уровня напряжения радиопомех, создаваемого СПД, методы определения 8 корреляции уровня генерируемых радиопомех с собственными характеристиками диодов, определить влияние выбора схемного решения (способа и места включения СПД в схему сложного электронагревательного устройства) на уровень создаваемых радиопомех.

3. Разработать математическую модель для анализа и синтеза реакторов помехоподавления; учитывающую связь их индуктивности с конфигурацией. токопроводящей ленты,, конфигурацией и магнитной проницаемостью материала магнитного экрана; и произвести на этой основе-расчет различных конфигураций РП с магнитными экранами с учетом межвитковых и специально введенных емкостей и без них; провести экспериментальное исследование синтезированных конфигураций реакторов помехоподавления.

4. Провести моделирование и экспериментальное исследование прямоугольной камеры СВЧ нагрева с распределенным вводом мощности; исследование уровня паразитных излучений из окон подачи продукта.

Научная новизна результатов работы:

•Впервые в задаче для цилиндрических электронагревательных элементов с несколькими концентрическими слоями получено решение уравнения теплового баланса с учетом конвекции и закона излучения Стефана-Больцмана в уравнении теплопроводности и в интегральном балансе, описывающее нестационарные процессы остывания и нагрева, динамику распределения температуры и позволившее оценить различие в поведении сравниваемых систем.

• Впервые с учетом нелинейных барьерной и диффузионной емкостей, а также влияния технологического разброса характеристик СПД в составе ЭНУ проведен расчет уровня нелинейных искажений в цепи переменного тока и создаваемых индустриальных радиопомех. Проведено экспериментальное исследование уровней ИРП от сверхнизких частот до УВЧ, создаваемых разными отечественными и зарубежными СПД, включенными по различным схемам в цепи электронагревательных элементов.

•Разработанная математическая модель для анализа частотной характеристики квазипиковых значений радиопомех, построенная на основе итерационного решения нелинейного уравнения для тока, позволяет оценивать спектр радиопомех. В случае кусочно-линейной аппроксимации ВАХ СПД эта модель согласуется с аналогичными расчетами на основе функций Берга.

•На^ основе экспериментальных исследований и теоретических расчетов- индуктивности с электромагнитными экранами определена дисперсия^ магнитной проницаемости электротехнической стали \х, а также ее влияние на частотную характеристику подавления РП для слабых токов. Для импульсов сильных токовшсследовано1 влияние нелинейности и насыщения р, на подавление гармонических составляющих, а также исследовано помехоподав-ление вплоть до СВЧ диапазона.

•На основе интегро-дифференциальных уравнений для электрического вектор-потенциала впервые получены соотношения-для определения индуктивности реакторов помехоподавления (РП). Методом последовательных приближений проведен расчет индуктивностей с учетом электромагнитных экранов для нескольких конфигураций РП.

•Разработанная на основе метода поверхностных интегральных уравнений строгая модель прямоугольной резонансной камеры СВЧ нагрева с тремя диэлектрическими слоями, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения, позволяет получить распределение квадрата амплитуды электрического поля в нагреваемом слое с перепадом не более 50% по всей длине.

•Расчет, проведенный по основанной на методе интегральных уравнений электромагнитного поля, строгой модели прямоугольной резонансной камеры СВЧ нагрева, возбуждаемой- прямоугольным волноводом переменного сечения, показывает, что уменьшение ширины, щели, приводит к-увеличению амплитуды высокочастотного, электрического поля в обрабатываемом. СВЧ полем диэлектрическом слое, при одновременном увеличении* однородности распределения^ поля вдоль щели, однако при этом несколько уменыпа-ется КПД передачи энергии из возбуждающего волновода в камеру.

Достоверность научных результатов и выводов работы подтверждается» соответствием проведенных экспериментальных исследований с данными численного моделирования, применением строгих в рамках постановки задачи моделей, а в ряде случаев совпадением этих данных с аналитическими результатами.

Научно-практическая значимость результатов. Особую научно-практическую значимость работы представляют следующие ее результаты:

1. Введение дополнительных шунтирующих емкостей катушки индуктивности реактора помехоподавления позволяет в несколько* раз уменьшить число ее витков при одновременном увеличении подавления помех, при этом влияние межвитковых емкостей в виде всплесков на* частотной характеристике подавления уменьшается. Показано, что использование дополнительных шунтирующих емкостей на порядок увеличивает помехо-подавление и позволяет, как минимум, на порядок снизить габариты и стоимость.

2. Решение нелинейного одномерного уравнения теплового баланса с учетом излучения прямыми методами показывает возможность значительного (порядка двух раз) возрастания температуры ТЭНов в-малом, временном промежутке после отключения питания ЭНУ и одновременном прекращении искусственного' теплосъема, что является одним из основных недостатков ТЭНов при сравнении их с открытыми спиралями.

Разработанные математические модели- могут в, силу своей общности использоваться^ исследователями, и инженерами-разработчиками электротехнического и электронного оборудования рассматриваемого типа.

Полученные результаты, теоретического и экспериментального исследования1 практически полностью использованы в научно-производственной фирме «Этна» при проектировании и разработке мощных электронагревательных приборов, реакторов помехоподавления для горэлектротранспорта и-промышленного оборудования микроволновой сушки.

Апробация,работы и публикации. Результаты выполненных исследований обсуждались на научных семинарах кафедры прикладной- физики СГУ и докладывались на международных и всероссийских конференциях, в том числе* на 4-й международной научно-технической конференции «Радиотехника и связь» (Саратов, 2007), 9-й международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Саратов, 2010), 10-м международном семинаре "Electromagnetics of Microwaves, Submillimeter and Optical Waves" (Саратов, 2010).

Личный вклад* автора. Все основные результаты, включенные в диссертацию, получены лично автором. Соискателем проведены численные и натурные эксперименты, выполнен теоретический анализ упрощенных моделей.

Содержание работы

Заключение диссертации по теме "Радиофизика"

4.8. Выводы

Таким образом, в настоящей главе выполнено моделирование и экспериментальное исследование прямоугольной камеры СВЧ нагрева с

125 распределенным вводом мощности; исследование уровня, паразитных излучений из окон подачи продукта.

В результате проведенного теоретического и экспериментального анализа* установлен ряд закономерностей, принципиально важных для проектирования электродинамических систем такого типа:

1. С уменьшением ширины щели амплитуда^ высокочастотного? электрического поля! в обрабатываемом диэлектрическом слое увеличивается. Увеличение диэлектрической' нагрузки также приводит к росту амплитуды-поля*.

2. Принципиального различиям в распределении поля для случаев однонаправленного1 и противоположно направленного распространения* мощности- в- соседних возбуждающих волноводах не- наблюдается; однако-развязка между волноводами'в последнем-случае лучше.

3; В случае малых щелей имеется большая локализация-поля вблизи щелей; однако равномерность распределения- поля вдоль щели значительно' возрастает.

В результате проведенных в настоящей главе исследований:

- впервые на основе строгой модели;, основанной на методе поверхностных интегральных уравнений-для электрического'поля проведено моделирование электродинамической? системы установок СВЧ нагрева диэлектрических материалов в виде прямоугольной резонансной- камеры, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения через щель связи, ширина которой изменяется по длине волновода. проведено экспериментальное исследование распределения электромагнитного поля в прямоугольной резонансной камере, возбуждаемой через щель связи прямоугольным волноводом переменного сечения. Измерение проведено по впервые разработанной методике, использующей косвенный подход - путем измерения излучения из боковой плоскости камеры через отверстия в металлической пластине, закрывающей эту плоскость.

Разработанная на основе метода поверхностных интегральных уравнений строгая модель прямоугольной резонансной камеры СВЧ нагрева с тремя диэлектрическими слоями, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения, позволяет получить распределение квадрата амплитуды электрического поля в нагреваемом слое с перепадом не более 50% по всей длине. Расчет, проведенный по такой, модели для прямоугольной резонансной камеры СВЧ нагрева, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения, показывает, что уменьшение ширины-щели (в диапазоне значений до 3 мм) приводит к увеличению амплитуды высокочастотного электрического поля в обрабатываемом СВЧ полем диэлектрическом слое, при одновременном увеличении однородности распределения поля-вдоль щели, однако при этом несколько уменьшается? КПД'передачи энергии из «возбуждающего волновода в камеру.

Окна связи с резонаторными камерами обычно имеют фильтры в виде отрезков прямоугольного волновода большого сечения (по сечению окна), на стенках которого выполнены металлические ребра (диафрагмы) и расположен поглотитель в виде специального сорта поглощающей'резины. Таким образом, указанная секция представляет собой диссипативный фильтр мод. Снижение уровня« излучений достигается увеличением длины-секции и числа диафрагм. Поскольку указанная секция1 существенно многомодовая с числом возможных распространяющихся мод до десятка, ее синтез осуществлялся-по разработанной программе расчета одномодового фильтра, позволяющей работать на любом из типов волн Нпт и Епт. Программа основана на формулах длинных линий с потерями с учетом вносимых реактивных проводимостей диафрагм, связанных с возбуждаемых на них высших реактивных типах волн. Соответствующие реактивности определялись приближенно по вариационному методу Швингера. Также использовалось приближение, что типы волн Нпт и Епт не связаны друг с другом, хотя в системах с потерями такая связь имеется. Синтез фильтра осуществлялся численно по нескольким типам волн, включая и волны разной

127 поляризации, например, Ню и Ноь Если на окне задано распределение электрического поля, его можно разложить по модам [107], а затем для каждой из них пересчитать его в плоскость выхода фильтра, т.е. на границу с внешним пространством. Для всех распространяющихся мод отношение указанных величин при длине секции около метра составляло порядка 100 дБ, что вполне обеспечивает требуемый уровень ЭМС по норме 10 мкВт/ см2.

Разработанные математические модели могут в силу своей общности использоваться исследователями и инженерами-разработчиками электротехнического и электронного оборудования рассматриваемого типа. Полученные результаты теоретического и экспериментального исследования практически полностью использованы в научно-производственной фирме «Этна» при проектировании и разработке мощного промышленного оборудования микроволновой сушки.

Заключение

В настоящей диссертации» исследуются электромагнитные колебания и волны, являющиеся побочными (паразитными) в системах СВЧ нагрева, электронагревательных приборах, электротранспорте. В итоге выполненных исследований получены следующие теоретические положениями результаты прикладного характера:

1. Проведено теоретическое и экспериментальное исследование различных типов нагревательных элементов в стационарном и нестационарном, режимах работы, на основании которого по большинству параметров, предпочтение отдается'открытым спиралям.

2. На основе решения» нелинейного уравнения теплового баланса, а также экспериментального исследования показано, что ТЭНам в отличие от открытых спиралей свойственно значительное повышение температуры поверхности при прекращении искусственного теплосъема.

3. На основании' теоретических расчетов и ряда экспериментов показано, что независимо от типа диода, при последовательном включении в цепь питания нагревательного элемента в последней образуются высшие гармонические составляющие тока, создающие соответствующий уровень индустриальных радиопомех, основное влияние на который оказывают электрические параметры диода - крутизна и угол отсечки, определяющие вид его вольт-амперной характеристики, а также диффузионная и барьерная емкости.

4. Проведен сравнительный анализ методик оценки уровней индустриальных радиопомех, создаваемых силовыми полупроводниковыми диодами в составе электронагревательных устройств среднего и высокого уровней мощности. Построена модель, учитывающая нелинейные емкости перехода диода.

5. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований выполнен сравнительный анализ двух типов диодов, различающихся по своей структуре и, как следствие, имеющих различный разброс ветвей В АХ. Показано;, что быстро-восстанавливающиеся ЕшСоп диоды имеют значительные преимущества перед: диодами типшДЛ-1Т2-25*

6; Исследовано влияние разброса ветвей ВАХ на уровни ИРП. Рассмотрено несколько;' вариантов, включения5 диодов?■■•в? цепи- ЭНУ. На; основе: теоретического5 обоснования и последующего? экспериментального подтверждения сделан вывод о существенном влиянии; места; и способа включения диодов в схеме ЭНУ.

7. Проведено исследование частотных зависимостей индустриальных радиопомех, генерируемых нагревательными схемами, содержащими8 встречно направленные диоды, расположенные в параллельных нагревательных линиях. Также исследовано подавление уровней ИРП, создаваемых схемами типа «звезда» и «треугольник».

8. На основе теоретических и экспериментальных исследований выполнен сравнительный анализ стандартной ш синтезированной конструкций реакторов помехоподавления;

9: Применительно к проблеме: расчета индуктивности- радиореактора: помехоподавлениян рассмотрены интегро-дифференциальные уравнения магнитостатики г относительно электрического вектор-потенциала» и магнитного поля. Методом: последовательных приближений; найдены соотношения для индуктивности при наличии электромагнитных экранов; Показано; что обычно налагаемое условие калибровки потенциала в виде его соленоидальности следует как результат метода последовательных приближений.

Ю.Проведено исследование частотной характеристики РП. Учет межвитковых емкостей при расчете коэффициентов передачи приводит к появлению осцилляций на частотной характеристике подавления. Введение же шунтирующих емкостей позволяет эти осцилляции сгладить и улучшить помехопо дав л ение.

1 Г.Исследовано влияние нелинейности намагничивания и» частотной дисперсии, магнитной- проницаемости на1 помехоподавление. Оценен, спектр- выделяемого на* двигателе высокочастотного напряжения и исследовано его подавление РП, включая учет входящих в него-межвитковых емкостей и дополнительных шунтирующих емкостей

12.Проведено моделирование и-экспериментальное исследование двух типов-электродинамических систем - прямоугольной резонансной" камеры, возбуждаемой, волноводами переменного * сечения и желобкового волновода. Разработана методика экспериментального исследование таких систем: исследование распределения полей СВЧ проводилось косвенным методом - путем измерения излучения из боковой плоскости камер через отверстия в металлических пластинах, закрывающих камеры. Проведен сравнительный анализ электродинамических характеристик этих систем. Полученные результаты^ позволяют говорить о. принципиальной применимости системы на основе прямоугольной резонансной камеры для использования в установках микроволнового воздействия.

13.В работе приведены рекомендации по выбору типа используемых элементов рассматриваемых систем, методик расчета и измерений, а так же основных направлений снижения паразитных радиочастотных колебаний без значительного ухудшения качества работы систем.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Козлов, Андрей Владимирович, Саратов

1. Седельников О.Ю. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Учебное пособие. Казань, изд-во ЗАО «Новое знание», 2006. 304 е. .

2. Д.В; Благовещенский; Радиосвязь и электромагнитные помехи. Учебное пособие: Санкт-Петербург, издгвоСПбРУАН-2002. 70с:. 3: Шваб* Адольф:. Электромагнитная совместимость., М;г: Энергоатомизт дат, 1995. 480 с.

3. Хабйгер Э- .Электромагнитная»совместимость; Основы ее обеспечения в технике://под:ред.; д.т.ш.Б:К. Максимова: Перевод, ИМ! Кужекина М;, Энергоатомиздат, 1995.

4. Дональд Р.Ж. Уайт Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. М., «Советское радио». /Т1. -Т21978 —272 е., ТЗ 1979 464 е./ (6: Цицикяш Г.Н:, Электромагнитная* совместимость в^ электроэнергетике.

5. Учебное пособие. Санкт-Петербург, изд-во СЗТУ, 2006. 7. Акбашев? Б.Б.,. Кечиев» ЖН;,- Соколов А.Б; Эффективность экранирования перфорированных экранов. // Технологии :ЭМС. 2008. (№ 2(25). С. 19-26г

6. Акбашев Б.Б., Соколов А.Б. Электропроводящие покрытия для; повышения: эффективности экранирования. //Технологии ЭМС. 2008. (№ 3(26). С. 54-61.

7. Веселовский. О. Н., Шнейберг Я. А. Очерки по истории электротехники. -М.'. Издательство МЭИ, 1993;13. «Радиотехник», №8. Издание радиоотдела народного комиссариатам почт и телеграфов. Нижний Новгород, 1919.

8. Котельниковг В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. М.; Л:: Государственное энергетическое издательство, 1956:

9. Харкевич А.А.Нелинейные и параметрические явления в;радиотехнике:- М. : Гостехиздат, 1956. 184 с.1 б.Харкевич А.А. Борьба с помехами. Изд-во Наука, М., 1965

10. Ott Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах. Под ред. М.В. Гальперина. Изд-во Мир, 1979. 317 с.

11. ГОСТ Р 51318.14.1-99 (СИСПР 14-1-93) Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от бытовых приборов, электрических инструментов и аналогичных устройств. Нормы и методы испытаний

12. ГОСТ Р 50397-92. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения*.

13. TOGT 23872 — 79 Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. Номенклатура параметров и классификация технических характеристик.

14. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1988.

15. Калиткин H.H. Численные методы. М.:Наука,1978.-512с.

16. Молотков И.А. Маненков. А.Б. О нелинейных туннельных эффектах // РЭ. 2007. Т. 52. №»7. С. 799-806.

17. Каханер Д, Маулер К, Нэш С. Численные методы и программирование. М.: Мир, 1998.

18. Дж. Ортега, В. Рейнболдт. Итерационные методы*решения систем нелинейных уравнений со'многими неизвестными. М.: Мир, 1975

19. Безручко Б Л:, Прохоров; М. Д., Селезнев Е.П. Нелинейный электрический маятник. Саратов, Издательство Гос-УНЦ «Колледж», 1999, 33 с.

20. Анищенко B.C., Астахов В.В:, Вадивасова Т.Е., Нейман А.Б., Стрелкова Г.И., Шиманский-Гейер JT. Нелинейные эффекты в хаотических и стохастических системах. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. 544 с.

21. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: «Радио и связь», 1990. -512 с.

22. Дж. Варне Электронное конструирование: методы борьбы с помехами. Под ред. Д-ра техн. Наук Б.Н. Файзулаева, М., «Мир» 1990. 238 с.

23. Шапиро Д.Н. Основы теории электромагнитного экранирования. Л., «Энергия», 1975, 112 с.

24. В.Ю. Рогинский Экранирование в радиоустройствах. Л., Энергия, 1969. 112 с.

25. Д. Херреро, Г. Уиллонер. Синтез фильтров М.: Сов радио, 1971

26. Фельдштейн А.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ/ А.Р. Фельдштейн, Л.Р. Явич. М.: Связь, 1971. 352 с.

27. Маттей Г.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. М.: «Связь», 1972 г., том.1 222 е., том 2 249 с.

28. Альтман Дж. JI. Устройства сверхвысоких частот. Под ред. И.В,Лебедева. М.: «Мир», 1968

29. Безбородов Ю.М. Фильтры СВЧ на диэлектрических резонаторах/ Ю.М. Безбородов, Т. Н. Нарытник, В.Б. Федоров К.: Техника, 1989. -184 с.

30. Григорьев А.Д., Янкевич В.Б. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы СВЧг Численные методы расчета и проектирования. М.": Радио и связь, 1984. 248 с.

31. Козлов В;И., Юфит F.A. Проектирование1 СВЧ устройств с помощью ЭВМ! М.: «Сов: радио»; 1975: 176 с.

32. Модель A.M. Фильтры, СВЧ в радиорелейных системах. М.: Связь. 1967.

33. Хельзайн Дж. Пассивные и активные цепи СВЧ: Пер. с англ. под ред. А.С. Галина. М*.: Радио и связь, 1981. - 200 с.43;Халяпин Д.Б. Коаксиальные и полосковые фильтры СВЧ' — М.: Связь. 1969.

34. Фуско В: СВЧ: цепи. Анализ- и автоматизированное проектирование. Пер. с англ. М.: Радио и связь. 1990: - 288 с.

35. Седышев Э.Ю. Синтез! эллиптических фильтров СВЧ диапазона : Дис. . канд. техн. наук : 05.12.07 : СПб., 2004 136 с. РГБ ОД, 61:05-5/3418

36. Design of a dual-band quadrifilar helix antenna. Hosseini, M.; Hakkak, M.; Rezaei, P.;Antennas and Wireless Propagation Letters, IEEE Volume 4, 2005 Page(s):39 42

37. Analysis and design of a satellite-borne wide-beam quadrifilar helix antenna Chen Chen; Fang Yang; Chenjiang Guo; Jiadong Xu; Microwave Conference, 2008. APMC 2008. Asia-Pacific 16-20 Dec. 2008 Page(s):l 4

38. Design of multi-layered' polygonal helix antennas for RFID readers in UHF band Jaeyul Choo; Hosung Choo; Park, L.; Oh, Y.; Antennas and Propagation Society International Symposium, 2005 IEEE Volume 2B, 3-8 July 2005 Page(s):283 286 vol. 2B

39. Simulation design of ultra-wideband helix antenna Yu Xinfeng; Gao Min;

40. Radar Symposium, 2008 International 21-23 May 2008 Page(s):l 3 50.Computer-aided design of octo-filar helix antennas with fixed arm length Yang Fang; Guo Chen-Jiang; Xu Jia-Dong; Ding You-Jun; Xie Chun-Jian;134

41. Microwave and Millimeter Wave Technology, 2007. ICMMT '07. International Conference on 18-21 April 2007 Page(s):l 4

42. Empirical helix antenna design Wong, J.; King, H.; Antennas and Propagation Society International Symposium, 1982 Volume 20, May 1982 Page(s):366 369

43. Design and implementation of a dual-band quadrifilar. helix antenna Hosseini, M.; Rezaei, PI; Hakkak, M.; Mathematical Methods in Electromagnetic Theory, 2004. 10th International Conference on Sept. 1417, 2004 Page(s):493 — 495

44. Силин PI А., Чепурных И: 111 Характеристики желобкового волновода// Электронная^техника. Сер.1. Электроника СВЧ. 1983 .Вып. 1

45. С. Нефедов, С. F. Сучков, А. В. Уполовнев, А. М. Шварцман //Расчет критических волновых чисел Н-волн в одно- и двухжелобковых волноводах // Электронная техника. Сер.6. Управление качеством; стандартизация, метрология, испытания.1990.Вып.1 (138).

46. Давидович М.В., Явчуновский. В.В. Электродинамическое моделирование камеры СВЧ^нагрева // РЭ. 2005. Т. 50. № Ю. С. 1252-1258

47. Давидович М.В., Явчуновский В.В. Электродинамическое моделирование резонаторной камеры СВЧ // Вопросы прикладной физики. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. Вып. 10:2004. С. 36-42

48. Давидович М.В., Явчуновский В.В. Моделирование электромагнитных полей в камере СВЧ нагрева // Вопросы прикладной физики. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. Вып. 10. 2004. С. 49-54

49. Давидович М.В., Явчуновский В.В. Моделирование прямоугольной камеры СВЧ нагрева с четырьмя вводами энергии // Актуальные проблемы электронного приборостроения. Материалы Международной н-т конф. Саратов, СГТУ. 2004. С. 231-234.

50. Ветров В^Б., Давидович М.В., Козлов A.B. Моделирование и экспериментальное исследование прямоугольной камеры СВЧ нагрева с распределенным вводом мощности // Радиотехника и связь. Материалы 4-й межд. н-т. конф. Саратов: СГТУ. 2007. С. 179-185.

51. Белавин KD.A:, Евстигнеев Mf.А., Чернявский А.Н. Трубчатые электронагреватели И' установки с их применением. Энергия; 1989.

52. Кудрявцев. И.Ф., Карасенко В.А. Электрический нагрев и электротехнология: Москва, "Колос", 1975.

53. Козлов A.B., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я. Воздухоподогреватель салона электротранспорта. Патент на изобретение 2008102712 от 29.01.08г.

54. Козлов A.B., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я. Устройство для подогрева воздуха салона электротранспорта. Патент на полезную модель 2008102714 от 29.01.08г.

55. Козлов A.B., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я. Отопитель электротранспортный. Патент на промышленный, образец 2008500244 от 29.01.08г.

56. Козлов A.B., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я. Воздухоподогреватель кабины водителя электротранспорта. Патент нал изобретение 2008102711 от 29г01.08г.

57. Козлов A.B., Явчуновский- В.В:, Явчуновский В:Я; Устройство- для> подогрева воздуха кабины электротранспорта. Патент на полезную модель 2008102713 от 29.01.08г.

58. Козлов,А.В., Явчуновский В.В., Явчуновский В.Я. Отопитель кабины, водителя' электротранспорта. Патент на промышленный' образец. 2008500245 от 29:01.08г.

59. Коз лов А;В. Исследование нелинейных теплофизических характеристик открытых спиралей и трубчатых электронагревателей, реализуемых в. нестационарных режимах их работы.// Естественные и технические науки. 2010 г. № 4, с. 41.-45.

60. Болгарский A.B., Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача, М.:Высшая школа, 1975.

61. Волин M:JI. Паразитные процессы,в радиоэлектронной аппаратуре. М., «Радио и связь», 1981. 296 с.

62. Козлов A.B., Шаповалов A.C. О возможности использования силовых полупроводниковых диодов в электронагревательных приборах // Естественные и технические науки. 2010 г. №3, с. 35-43

63. Давидович М.В., Козлов A.B. Сравнительный,анализ методик оценки и моделирование спектров высших гармоник силовых полупроводниковых диодов.//

64. Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП). Материалы межд. н-т. конф. Саратов: СГТУ. 2010. С.464-470.

65. Петров Б.В., Глебин В. К. Анализ помех от выпрямителя с емкостной нагрузкой. «Радиотехника», № 1,1985 г.

66. Уильяме Т. ЭМС для разработчиков продукции. М., Издательский дом «Технологии», 2003. 540 с.

67. Пасковатый О.И. Электрические помехи в системах промышленной автоматики. М., «Энергия», 1973. 104 с.

68. Ровдо А.А. Полупроводниковые диоды и схемы с диодами. М., Лайт Лтд., 2000. 288 с.

69. Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах. М., Радио и связь, 1981. — 180 с.

70. Князев А.Д., Кечиев Л1Н., Петров1 Б.В. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совмести-мости. — М.: Радио и связь, 1989.

71. Виноградов К.Е. Статистико-детерминированная оценка электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств: диссертация . кандидата технических наук: 05.12.13- Ярославль, 2007. 173 е., Библиогр.: с. 125-135 РГБ ОД, 61:07-5/4560

72. А. Porst, F. Auerbach, Н. Brunner, G. Deboy, F. Hille. Improvement of the diode characteristics using emitter-controlled principles (EmCon-diode)// Proc. ISPD, 1997.

73. Давидович М.В., Козлов А.В. Интегро-дифференциальные уравнения и индуктивность при наличии электромагнитных экранов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2010г. т. №2, с. 4651

74. Давидович М.В., Козлов A.B. Подавление электромагнитных помех от силовых установок электротранспорта.// Вестник Саратовского государственного технического университета, 2010г. (в печати)

75. Гольдштейн Л.Д. Электромагнитные волны/ Л.Д. Гольдштейн, Н.В. Зернов. М.: Сов. Радио, 1971. 662 с.

76. Калантаров П.Л. Расчет индуктивности/ П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин. Л.: Энергоатомиздат, 1986. 488 с.

77. Явчуновский В. Я: Микроволновая и комбинированная сушка: физические основы, технологии и оборудование. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1999:-217 с.

78. Митчелл Э., Уэйт Р. Метод конечных элементов для уравнений с частными производными. М.: Мир, 1981. - 216 с.

79. Левин г Л. Современная теория волноводов. М.:ИН, 1954, 198 с.

80. Давидович М. В., Алексеев О: КХ Волноводные зондовые структуры, для тестирования многослойных сред// Радиотехника и электроника, 2004, №6, с. 665-670.

81. Архангельский Ю.С., Девяткин И.И. Сверхвысокочастотные установки для-интенсификации технологических процессов. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1983. 140с

82. СВЧ энергетика/ Под ред. Э". Окресса, Э. Д.* Шлиффера. В 3-х т. - М.: Мир, 1971, т.1 - 264, т.2 - 272, т.З - 248.

83. Лыков A.B. Теория сушки. М.: Энергия, 1969.

84. Калинин В.И., Герштейн Г.М. Введение в радиофизику. М: ГИТЛ, 1957, 660с.

85. Список основных сокращений

86. ВАХ — вольт-амперная характеристика;

87. ВГС высшие гармонические составляющие;

88. ВФХ вольт-фарадная характеристика;

89. ДУ дифференциальное уравнение;1. ЖВ желобковый волновод;

90. ИДУ интегро-дифференциальное уравнение;

91. ИРП индустриальные радиопомехи;

92. КВЧ крайне высокие частоты;

93. КНИ коэффициент нелинейных искажений;

94. КПД коэффициент полезного действия;

95. ПВ прямоугольный волновод;

96. ПМЭК — побочные электромагнитные колебания;

97. РП реактор помехоподавления;

98. РТУ радиотехнические устройства;1. СВЧ сверхвысокие частоты;

99. СПД силовой полупроводниковый диод;

100. ТЭН трубчатый электронагреватель;1. ФНЧ фильтр нижних частот;

101. ЭМС — электромагнитная совместимость;

102. ЭНУ электронагревательное устройство;

103. ЭТУ электротехнические устройства;

104. EmCon emitted controlled (управляемый по эмиттеру);