|
| |
|
Слаботочка Книги они концентрируются вблизи провода тем больше, чем меньше его проводимость. Такая концентрация желательна для ослабления влияния внешних полей на передачу электромагнитной энергии, но она свя-вана с возрастанием потерь в проводе. Более экономична линия передачи в виде провода очень высокой проводимости, покрытого тонким слоем диэлектрика. В такой линии основные потери энергии создаются диэлектрическим покрытием. Чтобы их уменьшить, толщину слоя диэлектрика устанавливают небольшой (сотые- десятые доли мм), но достаточной, чтобы избежать значительного рассеяния энергии вокруг провода. Однопроводную линию передачи применяют преимущественно на миллиметровых волнах, где особенно важны простота изготовления и сравнительно малое затухание. 101. Преимущества и недостатки волноводов Сравним металлический волновод с коаксиальной линией, как с наиболее употребляемой линией передачи. Преимущества волноводов следующие. В волноводе нет внутреннего провода, и поэтому потери в нем на токи проводимости минимальны; кроме того, потери снижаются за счет того, что проводящая поверхность волновода велика (поперечное сечение волновода сравнительно большое). В волноводе, как и в коаксиальной линии, электромагнитные волны сосредоточены между проводящими поверхностями, а поэтому потерь на излучение нет. В волноводе отсутствует диэлектрическое наполнение и, следовательно, в нем нет диэлектрических потерь. Предельная мощность высокочастотных колебаний, передаваемых по волноводу, значительно больше, чем в коаксиальной линии. Это объясняется тем, что в волноводе отсутствует внутренний провод, уменьшающий расстояние между проводящими поверхностями, от которого зависит допустимое напряжение в линии передачи, а следовательно, и передаваемая мощность. Волновод отличается большой механической прочностью. К недостаткам волновода относятся; - наличие критической длины волны при данном поперечном сечении волновода; - сложность производства, так как внутренняя поверхность стенок волновода должна быть тщательно отполирована и для уменьшения потерь покрыта хорошо проводящим металлом (обычно внутренние стенки серебрят); - возможность распостранения нежелательных типов волн. Металлические волноводы применяются во всем диапазоне сантиметровых волн, а жесткие коаксиальные линии используются только на волнах длиной больше 10 см. На дециметровых волнах, а тем более на метровых применение волноводов в качестве линии передачи нецелесообразно, так как для этого их размеры должны быть чрезмерно велики. В диапазоне миллиметровых волн с металлическими волноводами успешно конкурируют диэлектрические волноводы, зеркальные и однопроводные линии. 102. Объемные резонаторы Объемным резонатором называется колебательная система в виде полости, ограниченной с внутренней стороны металлической поверхностью высокой проводимости. Впервые объемные резонаторы теоретически и практически исследовались М. С. Нейманом (1937 г.). Необходимо также отметить работы В. И. Бунимовича, Г. В. Кисунько, Н. Н. Крылова и других советских ученых в этой области. Объемные резонаторы используются в диапазоне сверхвысоких частот. Из них наиболее широко применяются волноводные, коаксиальные и тороидальные резонаторы. Волноводные резонаторы. Такие резонаторы можно рассматривать как волновод, ограниченный по длине и замкнутый со всех сторон стенками, внутренняя поверхность которых обладает высокой проводимостью. На рис. 14.21 показан прямоугольный объемный резонатор, построенный на основе прямоугольного волновода. Возбуждается резонатор штырем, который служит продолжением внутреннего провода коаксиальной линии, соединяющей возбудитель с резонатором. Поля и волны в объемном резонаторе распределяются не так, как в волноводе. Если длина резонатора удовлетворяет условию 1/2 = Хв/4, то за время движения от штыря до боковой стенки и обратно поля изменяют свою фазу на 180°; в момент отражения волны электрическое поле дополнительно изменяет фазу на 180°. В результате в объемном резонаторе устанавливаются стоячие волны с пучностью электрического поля и узлом магнитного возле штыря и пучностью магнитного поля и узлом электрического на боковых стенках. Если разделить напряженность электрического поля на напряженность магнитного поля у штыря, то окажется, что входное 396  Рис. 14.21. Схема возбуждения объемного резонатора, имеющего форму параллелепипеда. сопротивление этого резонатора очень велико. Такое сопротивление характерно для параллельного контура, настроенного в резонанс. Очевидно, что параллельный резонанс можно получить не только при / = Хв/2, но и при / = К, 2в, .... т. е. при где р - любое целое число. Большое число резонансных частот в объемном резонаторе - закономерное явление. Это характерно для всех систем с распределенными постоянными. Заметим, что при любом значении р возбуждающий штырь должен находиться в том месте резонатора, где электрическое поле максимально, а магнитное равно нулю. Найдем резонансную длину волны прямоугольного объемного резонатора. Длина волны в волноводе согласно формуле (335) равна откуда Подставим в эту формулу значения Х, соответствующие условию резонанса / = pij2, и тогда длина волны в свободном пространстве X будет отвечать резонансной длине волны объемного резонатора: Хо= Имея в виду, что для прямоугольного волновода получаем Окончательно Хп =  Хп - VWWWJ (342) 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 |