При этом предполагается, что расстояние от торца штыря до противоположной стенки Ь-/ значительно больше диаметра штыря 2г.

Пробивная прочность волновода при введении такого штыря падает, область максимальной концентрации поля совпадает с вершиной штыря. С целью некоторого увеличения пробивной прочности в устройствах высокого уровня мощности рекомендуется торец штыря закруглять.

Соединение штыря с волноводом выполняется резьбовым, паяно-резьбовым или дроссельным методом. При резьбовом соединении штырь закрепляется контргайкой с последующей защитой крепления краской или лаком. К соединению предъявляются требования малого электрического сопротивления, постоянства точки электрического контакта, механической прочности и герметичности.

По мере увеличения глубины погружения штыря в волновод все более сказывается индуктивный характер проводимости штыря и при

1 = 1 1---Ji-J (6 2)

проводимость принимает бесконечно большое значение, что равносильно включению параллельно в волновод последовательного резонансного контура. Штырь длиной /р называется резонансным.

При увеличении длины штыря />/р в шунтирующей цепи преобладает индуктивная .проводимость.

Штырь, шолностью перемыкающий волновод и соединяющий противоположные стенки волновода (рис. 6.4,6), не создает шунтирующей емкости и является индуктивным. Энергия местного поля такого штыря определяется протекающим по нему током, т. е. является энергией магнитного поля. Нормированное значение его эквивалентной индуктивной проводимости определяется при решении соответствующей электродинамической задачи [4]:

\пг J а ttVityH а 2 ЗбаЧ

(6.3)

Индуктивные штыри в меньшей степени по сравнению с емкостными влияют на пробивную прочность волновода и являются одним из основных средств создания реактивной проводимости в трактах высокого уровня мощности.

Помимо штырей, направленных вдоль линий электрического поля, в технике ОВЧ применяются штыри, пересекающие противоположные узкие стенки волновода и лежащие перпендикулярно линиям электрического поля (рис. 6.4,в). Такой штырь играет роль емкости, шунтирующей линию передачи, и также-называет-

ся емкостным. Конструкция его обладает повышенной прочностью и более высоким уровнем пробивной мощности.

Диафрагмы - это тонкие металлические пластины, частично перекрывающие волновод. Как правило, диафрагма лежит в плоскости поперечного сечения волновода. Ее толщина выбирается значительно меньше длины волны и ограничивается лишь механической прочностью пластины. Эквивалентная схема бесконечно

Рис. 6.4. Штыри \ъ волноводе: а-с регулируемой проводимостью; б индуктивные; в -емкостной

тонкой диафрагмы представляет собой реактивную проводимость, шунтирующую линию передачи. Тип реактивности, ее величина и частотная зависимость параметров определяются размерами, формой и местом включения диафрагмы В поперечном сечении волновода, а также конечной толщиной диафрагмы.

Простейшие диафрагмы в прямоугольном волноводе и их эквивалентные схемы (для бесконечно тонких диафрагм) приведены на рис. .6.5.

Рис. 6.5. Диафрагмы в волноводе: а - емкостная; б - индуктивная

Емкостные диафрагмы образованы пластинами, свободные края которых перпендикулярны линиям электрического поля (рис. 6.5,а). Концентрация зарядов на краях такой диафрагмы приводит к накоплению энергии электрического поля, что аналогично действию конденсатора, шунтирующего линию передачи. Емкостные диафрагмы уменьшают электрическую прочность волновода и не рекомендуются к применению в трактах высокого уровня мощности.

Определение параметров диафрагм представляет собой достаточно сложную теоретическую задачу, выходящую за рамки дан-

ного учебника и достаточно подробно рассматриваемую в специальной литературе. Приближенно (без учета толщины) эквивалентная нормированная емкостная проводимость диафрагмы может быть определена по формуле [4]

feJLin/coseccosecby (6.4)

Яв \ 26 Ъ J

Индуктивные диафрагмы образованы пластинами, свободные края которых параллельны линиям электрического поля основного типа волны (рис. 6.5,6). Действие такой диафрагмы основано на концентрации магнитного поля, что эквивалентно индуктивности, шунтирующей линию передачи.

Индуктивные диафрагмы практически не снижают пробивной прочности волноводов. Эквивалентная нормированная индуктивная проводимость диафрагмы определяется следующим приближенным выражением:

coseccoseciJ-lj. (6.5)

Сочетание индуктивной и емкостной диафрагм позволяет осуществить резонансную диафрагму (резонансное окно), эквивалентная схема которой представляет собой параллельный колебательный контур (рис. 6.6). При соотношении геометрических размеров диафрагмы С] и bi, удовлетворяющих условию, соответствующему равенству эквивалентных сопротивлений диафрагмы и волновода

эквивалентная проводимость ее равна нулю. При этом волна типа Ню проходит через диафрагму без отражений, так как волны, отраженные от индуктивности и емкости, равные по амплитуде и противоположные по фазе, компенсируют друг друга. Изменение размеров резонансного окна влияет на величину нагруженной добротности диафрагмы, которая возрастает по мере уменьшения размеров окна. Следовательно, для получения широкой полосы пропускания диафрагмы необходимо увеличивать ее геометрические размеры.

Окно резонансной диафрагмы может иметь форму, отличную от прямоугольной, например, П-образную, в виде гантели и т. д. Широкое применение резонансные окна находят в конструкциях электровакуумных приборов СВЧ, резонансных разрядниках, при герметизации СВЧ трактов. Диафрагма при этом выполняет роль металлической рамки, в которую впаяна тонкая диэлектрическая пластина из материала с малыми потерями. Условие (6.6) для Окна, заполненного диэлектриком, примет вид

-/-/-i- -/i (Ay ; (6.7)