Окончание табл. 5.1

Тип волны

Длина волны в волноводе Яв, м

Яв = W1-(№p)

Характеристическое сопротивление Zii и Ze, Ом

2=376,7.x

Коэффициент затухания ал, Нп/м

xll-b2(6/c)(WW]

={2.]/( ев/(2аст)/

/[ьУ1-(ЯоАи.)1)х Х{[(Ь/а) -1-

Предельная мощность, Рвр, кВт

Рпр 597 аЬ X

xyi-ih/Kvr

а) чем меньше длина волны возбуждающих колебаний, тем больше типов волн она может возбудить в данном волноводе;

б) наибольшую критическую длину волны в .прямоугольном волноводе имеет волна Ню. Эта волна называется низшим или основным типом волны в прямоугольном волноводе. Все другие типы волн, имеющие меньшие критические длины волн, называются высшими типами;

в) в волноводе могут существовать волны с различным распределением поля, но одинаковой критической частотой (ц-Ни Е21-Н21 и др.). Эти волны называются вырожденными;

1г) в области, границы которой определяются критическими длинами волн Ню и Н20, устойчиво возбуждается только один тип волны - Ню.

5.4. ВОЛНА Ню В ПРЯМОУГОЛЬНОМ ВОЛНОВОДЕ

В технике СВЧ для направленной передачи большой мощности чаще всего применяются прямоугольные волноводы. Преимущественное применение прямоугольных волноводов определяется, положительными свойствами волны Ню, среди которых:

устойчивость плоскости поляризации;

отсутствие высших типов волн в широком диапазоне частот; независимость критической частоты от одного из размеров-(высоты волновода);

малое затухание из-за потерь в стенках волновода; высокая электрическая прочность.

В соответствии с определениями для волны Ню имеем £г=0;-т=1; п = 0. При этих условиях (5.5) принимает вид

Hz == Но cos (я х/а) е-Уг. - (5.8>

Подставив (5.8) в формулы перехода (3.12) -(3.15), получаем.

£. = Я, = 0;

£ = i(oix asin?e- ; (5.9>

Я. = iTlasin?He-v. (5Л0>

Эпюры магнитного и электрического полей в поперечном и продольном сечениях прямоугольного волновода на волне Ню-приведены на рис. 5.3.

Полученная с помощью этих уравнений структура поля волны Ню показана в табл. 5.1. В этой же таблице приведены уравнения для расчета основных характеристик этой волны. Рассматривая уравнение для характеристического сопротивления волны Ню, приходим к выводу, что оно не позволяет правильно решать задачи согласования, так как в него не входит высота волновода а при соединении двух волноводов различной высоты наблюдаются большие отражения. Естественно обратиться к параметру,

называемому волновым сопротивлением линии передачи Zb. Для его определения необходимо знать ток и напряжение в линии, ко--торые в-случае многих волноводов (прямоугольных, круглых и др.) Теряют смысл. При определении эквивалента волнового сопротивления [Прямоугольного волновода на волне Ню можно-, использовать формулу [7]

~ (5.11)

результаты при

которая позволяет получать удовлетворительные решении задач согласования.

Нсо (SO) it/

Рис. 5.3. Раопределения элвкирического и магнитношо полей в nonepeqHOM и про-доль-нам сечениях прямоугольного волнавода при волне Ню

5.5. ТОКИ В ПРЯМОУГОЛЬНОМ ВОЛНОВОДЕ НА ВОЛНЕ Ню

(В В10Лноводах текут два вида токов: токи смещения--между стенками волноводов 1И тош провОдимости -по внутренним поверхностям металличааких стенок волновода. Система токов смещения и провбдимости определяется структурой рПоля в волноводе.

Токи смещения в прямоугольном волновОде яа волне Ню цроходят между штрокими стенками, вдоль линий электрического поля. Вектор плотности этих токов согласно (2.9) paiBen Icmy=e,adEy!dt=mZaPy и может быть /вычислен с помощью (5.9). Величина поверхностных токов троводимости определяется из граничного условия (2.16), в юоответствии с которым плотность ггока на поверхности проводника численно равна тангенц-иальной составляющей напряженности магнитного поля у этой поверхности. В соответствии с этим, Используя- (5.8) и -(5.10), можно вычислить плотность токов проводимости, текущих вдоль широких стенок волновода, 1врг=Нх; поперек широких стенок Jnp х=Нх\у=о:у=ь; вдоль уэк-их Стенок =:Нх\х=о;х=а=0 И поперек узких стенок Jnp у-

Hz I а:=0; а:=а-

;Кархину распределения tokoiB В -волноводе можно представить как два вида замкнутых линий: одни из их располагаются я рпродольном свчен1И1И, я плос-