Отражающие препятствия в волноводных трактах

Наряду с паразитными нерегулярностями реального тракта (со­членения, переходы, повороты и т. д.), ухудшающими его характе­ристики, в трактах применяют также полезные нерегулярности, как «строительные эле­менты» для согласующих устройств, резонаторов, фильтров и других узлов СВЧ.

5.1. Волноводные стыки [2-4]

Вступенчатых переходах и фильтрах широко использу­ют соосное соединение двух прямоугольных волноводов различного поперечного се­чения (рис. 21). Упрощен­ная схема замещения такого соединения представляет со­бой стык линий передачи с нормированными волновыми сопротив­лениями Z_в1и Z_в2.

Более точная схема замещения содержит параллельно включен­ную емкость С, обусловленную наличием вблизи стыка волн не распространяющихся типов. Влияние до­бавочной емкости на характеристики волноводных трансформато­ров может быть скомпенсировано некоторым укорочением отрезков линий.

 

Рисунок 21 – Соосный стык прямоугольных волноводов:

а) – эскиз, б) – схема замещения

 

5.2. Волноводные диафрагмы [2-4]

Диафрагмами называют тонкие ме­таллические перегородки, частично перекрывающие поперечное се­чение волновода. В прямоугольном волноводе наиболее часто употребляются симметричная индуктивная, симмет­ричная емкостная и резонансная (индуктивно – емкостная) диафрагмы (рис. 22).

Размеры и расположение этих перегородок подбираются с целью получения в основном волноводе взаимного уничтожения волн, отраженных от конца волновода и от перегородки.

а) б) в)

 

Рисунок 22 – Диафрагмы в прямоугольном волноводе

 

Если перегородки расположены перпендикулярно электрическому полю (рис. 22а), то они сближают заряды, имеющиеся на противоположных стенках волновода, т.е. создают увеличенную емкость и действуют подобно емкостному шунту в линии.

При расположении перегородок параллельно электрическим силовым линиям (рис. 22б), в них возникают токи, создающие свое магнитное поле, и тогда перегородка действует подобно индуктивному шунту.

Иногда применяют также индуктивно – емкостную перегородку (рис. 22в).

5.3. Индуктивный штырь [2, 3]

Индуктивный штырь (рис. 23а) представляет собой проводник круглого сечения, установленный в прямоугольный волновод по направлению силовых линий напряженности электрического поля Е и соединенный с двух концов с широкими стенками волновода. Схема замещения индуктивного штыря содержит параллельно включенную индуктивность и два последовательных емкостных сопротивления, учитывающих конечную толщину штыря. Индуктивные штыри не снижают электрической прочности волновода и просты в изготовлении. Когда необходимы низкие значения параллельного сопротивления х_А, применяют решетки из нескольких индуктивных штырей, расположенных в поперечном сечении волновода (рис. 23б).

 

Рисунок 23 – Индуктивный штырь в прямоугольном волноводе

 

5.4. Емкостный штырь [2, 3]

Емкостный штырь (рис. 24) представляет собой круглый проводник, установленный по направлению силовых линий напряженности электрического поля Е и соединенный с одним концом с широкой стенкой волновода. Схема замещения емкостного штыря содержит последовательный LC – контур, включенный параллельно в линию передачи. Емкость этого контура связана с концентрацией поля Е в области разомкнутого конца штыря, а индуктивность обусловлена прохождением токов по штырю.

При некоторой длине штыря, близкой к λ ₀/4, проводимость последовательного контура обращается в бесконечность и волновод закорачивается. Более короткие штыри имеют емкостную проводимость. При длинах штыря, больших резонансной, проводимость носит индуктивный характер. Последовательные емкостные сопротивления в схеме замещения учитывают конечность толщины штыря. При малых диаметрах штыря эти сопротивления малы и их влиянием можно пренебречь.

 

Рисунок 24 - Емкостный штырь в прямоугольном волноводе

 

Емкостные штыри в основном применяют в качестве регулируемых реактивных элементов, вводимых внутрь волновода с помощью резьбовых отверстий на широкой стенке. Однако емкостные штыри заметно снижают электропрочность волноводов и поэтому в мощных трактах не применяются.

6. Согласованные нагрузки [2, 3]

Согласованные (не отражающие) нагрузки предназначены для поглощения СВЧ мощности, передаваемой по линии передачи, и используются в виде меры сопротивления в измерительных устройствах СВЧ, а также в качестве эквивалентов антенн при настройке передающей аппаратуры.

Основной характеристикой согласованной нагрузки является модуль ее коэффициента отражения |ρ | (или соответствующие значения КБВ или КСВ) в заданной полосе частот. Технически возможно создание согласованных нагрузок с входным коэффициентом стоячей волны (КСВ)< 1, 05 ( |ρ | ≤ 0, 01) в полосе частот 20-30 % и более. Ввиду малости |ρ | требования к фазе коэффициента отражения от нагрузки не предъявляются и эта фаза может иметь любое значение в интервале 0 – 2 π.

Важной характеристикой нагрузки является допустимая поглощаемая мощность. Существуют нагрузки для низкого уровня мощности (не более 1 Вт) и для высокого уровня мощности.

Способы выполнения нагрузок зависят от типа линии передачи, диапазона частот и уровня мощности. Различают сосредоточенные и распределенные нагрузки. Распределенные нагрузки получают путем увеличения размеров могут быть выполнены на большую мощность.

 

6.1. Волноводные согласованные нагрузки [1-3]

 

Конструктивно волноводные согласованные нагрузки представляют собой отрезок короткозамкнутого волновода размером 1-3 длины волны, внутрь которого помещены поглощающие вставки переменного профиля. В маломощных согласованных нагрузках вставки имеют вид тонких диэлектрических пластин, покрытых графитовыми или металлическими пленками (рис. 25а). Объемные поглощающие с большой мощностью рассеяния выполняются из композитных материалов на основе порошков графита, карбонильного железа или карбида кремния (рис. 25г). Для достижения малого отражения вставки имеют вид клиньев или пирамид, обеспечивающих постепенное заполнение поперечного сечения вставки поглощающим материалом. Для устранения отражения от короткозамыкателя вставка должна вносить ослабление 20-25 дБ. При очень больших мощностях (сотни ватт и более) для улучшения теплоотвода площадь соприкосновения вставки со стенками волновода делают максимальной, а корпус волновода снабжают радиатором или водяной рубашкой.

Рис. 25 – Волноводные согласованные нагрузки

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Возможные препятствия при создании предприятия
2. Конкурс 7 «Бег с препятствиями»
3. Мы сами воздвигаем препятствия, нам их и преодолевать
4. Препятствия на пути к делегированию полномочий
5. Принципы, отражающие закономерности физического воспитания
6. Способы перехода водопроводных линий через препятствия.