|
| |
|
Слаботочка Книги ное магнитное поле. Продольная составляющаямагнитного поля имеет максимум в сечении 3 и равна нулю в сечениях / и 5, т. е. совпадает по фазе с поперечным током. В сечениях 2 и 4 электрическое и магнитное поля имеют промежуточную величину. Описанное распределение полей в волноводах согласуется с граничными условиями на идеал>но проводящей поверхности, какой можно считать (с некоторым приближением) внутренние стенки волновода. Электрические силовые линии перпендикулярны внутренней поверхности волновода и нигде не сливаются с ней, а линии магнитного поля параллельны этой поверхности. В любой точке волновода силовые линии электрического и магнитного полей взаимно перпендикулярны. 94. Классификация волн в волноводах Распределение электромагнитных полей в волноводе показывает, что характер электромагнитных волн в свободном пространстве и в волноводе различен. Прежде всего следует отметить, что в волноводе невозможны поперечные электромагнитные волны типа ТЕМ. Такая волна существует, например, в ленточной линии (рис. 14.6, а). Если пренебречь краевым эффектом, то поля между лентами можно считать равномерными; вектор Е перпендикулярен, а Я параллелен внутренней поверхности лент, причем оба вектора не имеют про-дольной, составляющей, т. е. они находятся в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения волны Я. Это, как известно, признак волны ТЕМ. Теперь примкнем вплотную к линии проводящие плоскости, которые показаны на рисунке вне линии. В образовавшемся волноводе (рис. 14.6, б) граничные условия для волны ТЕМ уже не выполняются: электрические силовые линии сливаются с боковыми стенками, а магнитные перпендикулярны им. Граничные условия будут выполнены, если изменится струю тура полей. Применительно к металлическим волноводам эти ЙЗ менения сводятся к образованию либо поперечно-электрических волн ТЕ, иначе называемых магнитными Я, либо поперечно-магнитных волн ТМ, иначе называемых электрическими Е. В волнах Н{ТЕ) электрическое поле сохраняется поперечным (отсюда происходит название поперечно-электрическая волна ТЕ), но становится неравномерным, а магнитное поле Я имеет кроме поперечной составляющей продольную (отсюда происходит второе название волны - магнитная Я). Одна из волн такого типа показана на рис. 14.6, б: электрические силовые линии полностью расположены в поперечной плоскости, перпендикулярны верхней и нижней стенкам волновода, а на боковых стенках их нет, г. е. поле неравномерное; линии магнитного поля замкнулись 13* 371 внутри волновода* вдоль его боковых стенок, поэтому в магнитном поле появилась продольная составляющая, параллельная направлению распространения волны П. В волнах Е{ТМ) магнитное поле полностью находится в поперечной плоскости (отсюда следует название волн поперечно-магнитные ТМ), а электрическое поле имеет кроме поперечной составляющей продольную (отсюда происходит второе название волны - электрическая Е). Примером волны Е{ТМ) может служить  Рис. 14.6. Волны: а - ТЕМ; б - Н (ТЕ); в - Е (ТМ). волна, изображенная на рис. 14.6, в: здесь линии магнитного поля замыкаются внутри волновода и остаются в поперечной плоскости, а электрические силовые линии частично расположены параллельно направлению волны Я, к тому же начинаются и кончаются они на одной и той же стенке волновода под прямым углом. Как видим, волны Я и £ в волноводе удовлетворяют граничным условиям: силовые линии поля Е подходят к любой стенке под прямым углом, а поля Я - параллельны им вблизи стенок. К буквам Н{ТЕ) и Е{ТМ) добавляются индексы т и л , например Нтп или ТЕщп, Етп или ТМтп- Для прямоугольного волновода индекс т означает число стоячих полуволн, укладывающихся на широкой стороне а поперечного сечения, а л - число стоячих полуволн, расположенных по узкой стороне Ь. Для круглого волновода т - число максимумов поля на полуокружности, а я - на радиусе. Магнитные волны. В приведенных случаях (рис. 14.4 и 14.5) электрическое поле полностью расположено в поперечной плос- кости, а магнитное имеет и поперечную, и продольную составляющие, причем по стороне b прямоугольного волновода напряженность поля не изменяется, а на стороне а того же волновода укладывается одна стоячая полуволна; в круглом волноводе по одному максимуму поля имеется на полуокружности и радиусе поперечного сечения. Следовательно, поля на рис. 14.4 соответствуют волне Яю в прямоугольном волноводе, а на рис. 14.5 - волне Яц в круглом волноводе. Для волны Яю, как сказано, Я-кр = 2а. Если увеличить размер а с таким расчетом, чтоб на широкой стороне поперечного сечения укладывалась целая волна, то возможно возникновение волны Яго (рис. 14.7). В данном случае волновод можно представить в виде двухпроводной линии ЛВ\ CD (рис. 14.8), к которой с одной стороны примыкает четвертьволновая ко-роткозамкнутая линия, а с другой - линия длиной 3V4. Из-за бесконечно большого входного сопротивления такие коротко-замкнутые перемычки не препятствуют движению энергии вдоль волновода. Картина поля волны Яго, изображенная на рис. 14.7, такова: электрические силовые линии имеют в поперечной плоскости вид прямых, параллельных стороне Ь, причем по одну сторону от BD плотность линий уменьшается так, как в четвертьволновой короткозамкнутой линии, а по другую сторону изменяется, как в коротко- Коо о/ ОООО о оооо I (/о) \ ]\ I 99 * * 9 в ООО о о о ООО ill III ,IM11 II II 000 о 0 oOOO II I 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 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||