Выбор размеров сечения прямоугольного волновода

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

Размеры поперечного сечения прямоугольных волноводов (разделы 6.1) выбираются в соответствии с заданными полосой частот и мощностью. Обычно прямоугольный волновод работает на основном типе колебаний - волне Н₁₀, в которой электромагнитное поле имеет одну вариацию по широкой стенке волновода «а» и однородно по узкой стенке «b». Как правило, используется соотношение а/b ≥ 2. В этом случае первым высшим типом является волна Н₂₀. Соответствующие критические длины волн: λ _кр _Н10 = 2а, λ _кр _Н20 = а.

Рабочий диапазон частот ограничен значениями f_верх=с/a, f_нижн=с/2а, где с – скорость света.

Таким образом, максимальная ширина полосы частот определяется из неравенства с/а> f> с/2а, а размер стенки - из соотношений λ ₀ > а > λ ₀/2, где λ ₀=с/f.

В некоторых случаях используется квадратный волновод, где а = b, для которого волны Н₁₀ и Н₀₁ являются вырожденными, то есть они имеют разную структуру поля, но одинаковый частотный диапазон. При этом первым высшим типом являются волны Н₁₁ и Е₁₁ с критической длиной волны λ _{крН, Е11} = Квадратный волновод применяется для питания антенны с круговой поляризацией поля излучения или для излучения двух ортогональных линейных поляризаций. Диапазон частот квадратного волновода меньше, чем для прямоугольного, так как f _верх / f_ниж= =1, 41.

Практически используемая часть полосы пропускания прямоугольного волновода меньше, чем соотношение предельных верхних и нижних частот, так как при стремлении частоты к f_кр _нижфазовая скорость и длина волны стремятся к бесконечности, а также резко возрастает коэффициент затухания и понижается допустимая мощность. Обычно рабочая полоса составляет f=(1, 25-1, 9)f_кр.

Для различных диапазонов частот промышленностью производятся стандартные волноводы – трубы прямоугольного сечения из меди, латуни или алюминия. Таблица стандартных волноводов, заимствованная из [7], приведена в приложении.

Выбор размеров круглого волновода

Основой тип колебаний круглого волновода – волна Н₁₁, для которой λ _крн11=3, 413 а, где а – радиус волновода. Однако, как показано в разделе 2.5, во вращающихся соединениях используется первая высшая волна Е₀₁, имеющая осесимметричную структуру поля с критической длиной волны λ _крЕ01=2, 613 а. Второй высшей волной является волна Н₂₁ с λ _крН21=2, 059 а. Максимальный диапазон частот волны Е₀₁ определяется из неравенства f_{кр Е01}< f < f_{кр Н21}, где f_{кр Е01}=с/2, 613 а, f_{кр Н21}=с/2, 059 а. С учетом дисперсии можно принять а=0, 26с/f_ср.

Реализация согласующих элементов прямоугольного волновода.

Волноводные диафрагмы

Волноводные диафрагмы являются компактными и удобными согласующими элементами, но их установка требует точного расчета места их расположения в линии передачи, так как плавное перемещение их вдоль волновода практически невозможно.

Как показано в [7], для известных КСВ в линии требуемая величина проводимости согласующей диафрагмы составит В=(КСВ-1)/ . Сравним ширину окна, требуемую для реализации значения нормированной реактивной проводимости В для несимметричных диафрагм.

Таблица 9.1 Несимметричная индуктивная диафрагма

Нормированная проводимость В		-0, 5	-1	-2	-4	-8	-16
Окно d/a		0, 776	0, 702	0, 618	0, 532	0, 451	0, 378

Примечание. В табл. 9.1 принято соотношение аλ _в=0, 575.

Таблица 9.2 Несимметричная емкостная диафрагма

Нормированная проводимость В		0, 5
Окно d/b		0, 568	0, 414	0, 240	0, 086	0, 0116	0, 21-10-³

Примечание. В табл. 9.2 принято соотношение b /λ _в=0, 25.

Как видно из сравнения таблиц, индуктивная диафрагма позволяет легко реализовать конструктивно малые и большие значения проводимости. Реализация емкостной диафрагмы затруднена при В> 4, так как ширина окна становится очень малой и, кроме того, резко снижается допустимая мощность в волноводе. Применение емкостной диафрагмы имеет смысл при малой мощности, небольшом КСВ в линии передачи и в том случае, когда емкостная диафрагма является параллельным согласующим элементом, наиболее близко расположенным к нагрузке, то есть если фаза коэффициента отражения от нагрузки по току удовлетворяет соотношению

arсcos((КСВ-1)/(КСВ+1)) > φ ₀₁ > -arccos((КСВ-1)/КСВ+1)).

При этом достигается наибольшая полоса согласования.

Вопрос о применении согласующих индуктивных и емкостных штырей решается аналогично применению диафрагм: легче реализуются индуктивные штыри, а емкостные штыри следует применять при небольших требуемых значениях проводимости, так как конструктивно они могут быть удобно реализованы в виде винта, погружаемого внутрь волновода через резьбовое отверстие в центре широкой стенки.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒