|
| |
|
Слаботочка Книги 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 Так как при волне £ 01 магнитное поле поперечное, то внутри волновода должен существовать продольный ток смещения, возбуждающий это поле. В соответствии с закбном непрерывности ток смещения должен на поверхности волновода перейти в продольный ток проводимости. При этом в токе смещения появляется поперечная составляющая (рис. 14.И, б). Линии магнитного поля охватывают линии продольного тока смещения. Зная распределение токов смещения, можно представить структуру электрического поля. Это поле, как и ток смещения. Магнитное поле  Ток смещения  Электрическое поле Рис. 14.11. Распределение волны £о1 в круглом волноводе: а-магнитное поле; б-токи смещения и магнитное поле; в-электрическое и магнитное поля; г-электрическое и магнитное поля. имеет Продольную и поперечную составляющие, проекции его силовых линий на поперечную плоскость сливаются с радиусами волновода (рис. 14.11, б). Каждая силовая линия идет от стенки волновода по радиусу, затем искривляется, идет параллельно ори волновода и кончается на той же образующей волновода, с которой данная силовая линия началась (рис. 14.11, г). Так как ток смещения прямо пропорционален скорости изменения электрического поля, то эти ток и поле смещены один относительно другого на четверть длины волны в продольном направлении: в тех сечениях (с - d), где продольный ток смещения максимален, продольная составляющая электрического 1оля равна нулю, и наоборот (сечение е - /) при нулевом продольном токе продольная составляющая электрического поля максимальна. На рис. 14.11, б совместно показаны линии магнитного поля и проекции электрических силовых линий на поперечную плоскость волновода. 13В Зак. 10 377 Критическая длина волны Якр при £ 01 выражается через диаметр волновода D (табл. 14.1). Попутно в таблице указано отношение Якр/D и для других типов волн в круглом волноводе. Таблица 14.1
Структура волны £ц в прямоугольном волноводе (рис. 14.12) такова: линии магнитного поля имеют форму замкнутых витков, расположенных в поперечной плоскости; электрическое поле подобно полю волны £01 в круглом волноводе, но в данном случае напряженность электрического поля максимальна в середине каждой стороны поперечного сечения и равна нулю по концам этих  Рис. 14.12. Распределение полей волны tiyx в прямоугольном волноводе. сторон. Ток на стенках волновода полностью продольный и максимален в середине стенок волновода. Токи проводимости замыкаются через токи смещения. Внутри линий магнитного поля проходят продольные токи смещения. Обобщаем свойства волн типа Е{ТМ)\ 1. Магнитное поле полностью находится в поперечной плоскости, а электрическое поле имеет продольную и поперечную составляющие. 2. Ток проводимости полностью продольный, а ток смещения раскладывается на продольную и поперечную составляющие. 3. Магнитное поле образуется продольным током смещения, который на поверхности волновода переходит в ток проводимости, поэтому напряженность магнитного поля у стенок прямо пропорциональна току проводимости в данном поперечном сечении волновода. 4. Если вдоль оси волновод работает в режиме бегущих волн, то поперечная составляющая электрического поля синфазна во времени и в пространстве с магнитным полем. Можно заметить, что в волнах Н vl Е поперечные составляющие электрического и магнитного полей совпадают по фазе, как в бегущей волне ТЕМ. Это позволяет сказать, что энергия, переносимая в волноводе, в случае волн Н определяется полной напряженностью электрического поля и поперечной составляющей магнитного поля, а при волнах Е - полной напряженностью магнитного поля и поперечной составляющей электрического поля, т. е. составляющими полей в поперечной плоскости. 95. Процесс распространения электромагнитных волн в волноводе Волны Н и Е в прямоугольном волноводе можно рассматривать как результат интерференции плоских электромагнитных волн ТЕМ, которые направлены под некоторым углом к оси волновода и попеременно отражаются от его противоположных стенок. Рассмотрим подробнее получение волны в прямоугольном волноводе, изображенном на рис. 14.13. На узкую стенку волно вода GNU К падает плоская горизонтально поляризованная волна  е kLJ. Рис. 14.13. Лучи и фронты волн, распространяющихся по волноводу. Лучи падающей волны 5iDi, 52D2, 53D3, ... и лучи отраженной волны Di5i, DzSi, 1)з5з, ... находятся в вертикальной плоскости CLMH; электрические силовые линии перпендикулярны этой плоскости и, следовательно, параллельны узкой стенке волновода. Поскольку внутренняя поверхность волновода близка к идеально проводящей, фаза электрического поля в момент отражения волны изменяется на обратную, вследствие чего результирующее электрическое поле на плоскости GNUK равно нулю. В соответ-13В* 379 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 |