|
| |
|
Слаботочка Книги торым приближением представляется как цепь с сосредоточенными постоянными. Если стенки резонатора на участке c-d, e~f сделать гибкими и, например, сблизить, то емкость резонатора увеличится и его собственная частота уменьшится. Коаксиальные резонаторы (рис. 14.27) представляют собой коаксиальную линию, концы которой замкнуты накоротко, ра-  Рис. 14.26, Электрическое и магнитное поля в тороидальных резонаторах круглого (а) и прямоугольного (б) сечения, зомкнуты или замкнуты на емкость. В большинстве случаев в таких резонаторах возбуждается волна ТЕМ. В резонаторе, показанном на рис. 14.27, а, участок аЬ - cd представляет собой круглый волновод. Так как в нем не может распространяться волна ТЕМ, то электромагнитное поле существует лишь на участке линии ef-ab, который с одного конца {ef) замкнут накоротко, а с другого {аЬ) разомкнут. Очевидно, что такая линия работает в режиме стоячих волн (характерном для резо-
 Рис. 14.27. Коаксиальные резонаторы: а-четвертьволновый; б-полуволновый; в-нагруженный на емкость} г-эквивалентная схема, наторов) с пучностью магнитного поля и узлом электрического на короткозамкнутом конце и пучностью электрического поля и узлом магнитного на открытом конце. Для этого длина резонатора / должна быть равна нечетному числу Я,/4. 14 Зак. 10 401 Если же коаксиальный резонатор замкнут накор отко с обоих концов, то длина его / должна быть равна четному числу Я/4. Примером этого может служить полуволновый резонатор, показанный на рис. 14.27, б. В диапазоне сверхвысоких частот используются коаксиальные резонаторы, которые замкнуты накоротко с одного конца, а на другом конце имеют зазор между внутренним проводом и поперечной перемычкой внешнего провода (рис. 14.27, в). В этом зазоре концентрируется электрическое поле, что равнозначно замыканию линии длиной / на эквивалентную емкость С (рис. 14.27, г). Входная проводимость (между точками а, Ь) такого резонатора определяется выражением 530 Цм] С[пф] \ X ) Для резонансной волны Яо проводимость Квх = 0. Следовательно, 530Х0[л1] 1 /2я Л Q С\пф\ Z ] Замедляющие структуры. Замедляющие структуры применяются в антеннах поверхностных волн, магнетронных генераторах и лампах бегущей и обратной волны. В этих генераторах источник постоянного тока ускоряет электроны, которые после излучения из катода пролетают пространство взаимодействия; здесь электроны тормозятся поперечным электрическим полем резонаторов, вследствие чего их кинетическая энергия уменьшается и пре-  Рис. 14,28. Эскиз замедляющей структуры. образуется в электромагнитную, точнее, она используется для компенсации потерь в колебательной системе генератора (резонаторах). Чтобы электроны все время тормозились электрическим полем резонаторов, фазовая скорость электромагнитных волн и поступательная скорость электронов должны быть одинаковыми. Скорость электронов в несколько раз меньше скорости распространения электромагнитных волн в свободном пространстве. Поэтому нуж-402 но уменьшить фазовую скЬрость электромагнитных волн, для чего и предназначены замедляющие структуры. На рис. 14.28, а изображен эскиз замедляющей структуры типа гребенки. Каждое звено ее включает один выступ. Если рассматривать звено системы как элементарный участок длинной линии, то к системе с некоторым приближением применима формула фазовой скорости Выступы гребенки увеличивают погонную емкость, а это позволяет должным образом уменьшить скоросгь электромагнитных волн в пространстве взимодействия с электронами. Направление распространения волн и движения электронов обозначено на рис. 14.28, б стрелками. Замедление фазовой скорости объясняют также удлинением пути волны при следовании ее по профилю канавки. Это подтвержу дается формулой фазовой скорости для структуры, показанной на рис. 14.28, а: V = , (344) у l + (,-+7) sP* где h - высота выступов; S - ширина выступов; t - зазор между выступами. Формула (344) справедлива при t Если /I = О, то tg рл = О и по формуле (344) v = с, т. е. волны распространяются над гладкой идеально проводящей поверхностью со скоростью света. По мере увеличения /г от О до Х/А фазовая скорость волн в структуре уменьшается, и когда h - Х/А, то tg р/г == tg = оо. Соответственно фазовая скорость v = 0. Такое замедление объясняется тем, что волна в каждом зазоре проходит путь 2h = 2 = Y и, выходя из зазора, оказывается в противофазе с волной, проходящей над структурой. Обычно высота выступов в несколько раз меньше, чем Х/А. Существуют гладкие замедляющие структуры. Примером гладкой структуры является плоская металлическая поверхность, покрытая слоем диэлектрика определенной толщины. Так как в диэлектрике с относительной диэлектрической проницае-мостью 8 фазовая скорость меньше скорости света в ]/8 раз, то в непосредственной близости от наружной поверхности структуры волны, распространяемые с различной скоростью внутри диэлектрика и в воздухе, интерферируют так, что результирующая волна приобретает промежуточную фазовую скорость, т. е. меньшую скорости света, но большую скорости в диэлектрическом слое. 14* 403 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 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||