РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ, А ИМЕННО СОЗДАНИЕ АЛГОРИТМА И ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ИЗДЕЛИЯ ПО СМОДЕЛИРОВАННОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ. РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ ИЗДЕЛИЯ. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ СОВМЕСТНО С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ, СИСТЕМЫ ИНДИКАЦИИ И КОНТРОЛЯ ВХОДНОЙ И ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ.

Объектом разработки (исследования) является поглотитель электромагнитных волн (электромагнитной энергии) большой мощности охлаждаемый жидкостью (водой), выполненный на основе объемных резисторов. Цель работы – разработка электродинамической модели, а именно создание алгоритма и программы расчета. Разработка конструкторской документации по изготовлению изделия по смоделированной электродинамической модели. Разработка систем обеспечения работы изделия. Расчет системы принудительного жидкостного охлаждения совместно с воздушным охлаждением, системы индикации и контроля входной и выходной мощности. Методы исследования – метод продольных и поперечных сечений, метод Мюллера поиска комплексных корней дисперсионных уравнений волн направляющих электродинамических структур, метод Розенброка. В процессе выполнения проведены исследования в направлении создания конструкции СВЧ-поглотителя, использующего замкнутую (автономную) систему жидкостного (водяного) охлаждения. Базовым основанием для выполнения работы стали мощные высокочастотные поглотители типа УВ, РПН. Основными недостатком последних являются: большие массогабаритные показатели, не достаточно широкий рабочий диапазон частот, необходимость в системах подачи охлаждающей жидкости. В соответствии с целями и задачами исследования были выполнены следующие работы: 1. Разработка электродинамической модели, а именно создание алгоритма и программы расчета. Разработка конструкторской документации по изготовлению изделия по смоделированной электродинамической модели. Проведено исследование керамических и токопроводящих материалов, технологий нанесения проводящего слоя, с целью создания СВЧ-резистора проектируемой СВЧ-нагрузки с заданными техническими характеристиками. В результате исследований был выбран пористый керамический материал на основе оксида алюминия, с объемным токопроводящим слоем пиролитического углерода. Вода за счет свойств капиллярности проникает внутрь материала резистора и подводится к токопроводящему слою с внутренней стороны, чем обеспечивается двухсторонней отвод тепла от токопроводящего слоя. Для осуществления охлаждения резистор помещается в специальную арматуру. Исходя из выбранных параметров СВЧ-резистора, а также конструктивных и технологических особенностей его использования, разработана электродинамическая модель СВЧ-нагрузки. Проведено согласование макетного образца СВЧ-поглотителя с передающей линией. Для этого на основе строгих электродинамических методов разработан алгоритм и программа расчета коаксиальных трансформаторов волнового сопротивления в коаксиальном волноводе. По результатам оптимизации геометрических параметров рассчитаны и спроектированы специальные согласующие элементы и переходы. По смоделированной электродинамической модели спроектирован СВЧ-поглотитель на мощность 5 кВт и разработана его конструкторская документация. Для проектирования системы охлаждения был изготовлен прототип изделия и проведены его исследования по электрическим характеристикам. Параметры разработанного изделия по масса-габаритным и электрическим показателям намного превосходят отечественные образцы и не уступают современным зарубежным аналогам. 2. Разработка систем обеспечения работы изделия. Расчет системы принудительного жидкостного охлаждения совместно с воздушным охлаждением, системы индикации и контроля входной и выходной мощности. Проектирование системы охлаждения, удовлетворяющей требованиям по массогабаритным показателям, требованиям автономности и экономичности. Приведены расчеты основных параметров системы охлаждения: расхода и скорости движения теплоносителя. Показано, что при данных параметрах движение жидкости будет турбулентным. Проетирование системы контроля и управления, обеспечивающей контроль параметров, и отключение при нештатном (аварийном) режиме работы. В качестве основного блока управления выбран микроконтроллер ATmega328, так как данный микроконтроллер легко доступен, прост в обращении и полностью удовлетворяет требованиям для решения поставленной задачи. Проведена работа по подключению, настройки и тестированию работы датчиков (температуры, давления, расхода жидкости) системы охлаждения на макетном образце В результате проделанной работы был спроектирован прототип СВЧ-поглотителя с характеристиками: 1. Волновое сопротивление – 50 Ом. 2. Рабочий диапазон частот до 1000 МГц. 3. Коэффициент стоячей волны в рабочем диапазоне не более 1.2. 4. Уровень рассеиваемой мощности – 5 кВ.