|
| |
|
Слаботочка Книги волноводы и ОБЪЕМНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ 92. Напряжения и токи в волноводе Волноводом называется металлическая труба или диэлектрический стержень, предназначенные для передачи электромагнитной энергии. Чаще всего применяются металлические волноводы прямоугольного и круглого сечения, показанные на рис, 11.3. Внутренняя поверхность металлических волноводов обладает высокой проводимостью. R=z,  Рис. 14.1. Образование прямоугольного волновода из двухпроводной линии, опирающейся на ряд металлических изоляторов. Принципиальная возможность передачи энергии высокой частоты при помощи волноводов может быть показана следующим образом. Допустим, что двухпроводная линия АВ, CD замкнута на активное сопротивление, равное волновому (рис. 14.1, а). Вдоль такой линии проходят бегущие волны. Поставим линию АВ, CD на ряд четвертьволновых короткозамкнутых шлейфов (рис. 14.1, б). Поскольку каждый из этих шлейфов представляет собой металлический изолятор и имеет входное сопротивление, практически равное бесконечности, число их может быть сколь угодно большим. В пределе при увеличении числа изоляторов они сольются в сплошную конструкцию, как показано на рис. 14.1, в. Картина не изменится, если изоляторы присоединить к линии и сверху так, что они замкнут пространство с четырех сторон, образуя прямоугольный волновод, широкая стенка которого имеет внутренний размер а, а узкая - Ь. Можно, не изменяя размера а, мысленно переместить двухпроводную линию АВ, CD вдоль этого размера, и все равно шлейфы не будут шунтировать линию (рис. 14.1, г). Это объясняется тем, что если один короткозамкнутый шлейф имеет длину х и соответствующее входное сопротивление 2 = = /ZBtgA;, то длина другого шлейфа равна Х/2 - х и его входное сопротивление 2 = JZ. tg (у - xjj = /2е tg (я - а:) = - /2з tg х; поэтому общее сопротивление шлейфов бесконечно велико: /2я \ Z,+ Z.2 / 2я 2я \ /Z3(tg-x-tg-xj Таким образов, короткозамкнутые шлейфы не препятствуют распространению бегуиих волн в продольном направлении волновода, но они вызывают стоячие волны в поперечных сечениях его. Этим волновод существенно отличается от согласованной двухпроводной линии, в которой имеются только бегущие волны. Складывая высоты шлейфов, получаем, что размер а должен быть больше Х/2, а при таком размере а длина волны А, не должна превышать определенного значения Хкр - 2а, которое называется критической длиной волны. Если а Х/2, то разность а - Х/2 можно рассматривать как ширину мнимой двухпроводной линии. Если же а < il2i, то высота перемычек становится меньше, чем Х/4, их входное сопротивление резко уменьшается, в бегущие волны вносится большое затухание и передача энергии вдоль волновода становится практически невозможной. Рассмотрим распределение напряжений и токов в полуволновом отрезке {XJ2) прямоугольного волновода, ориентированного относительно координатных осей %, у, г так, как показано на рис. 14.2, а. В рассматриваемом отрезке выделено пять поперечных сечений 1, 2, 3, 4, 5 с интервалом по оси % в XJ8. Условим-   Рис. 14.2. Распределение напряжений и токов в прямоугольном волноводе. 364 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 [120] 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 |