Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Прямоугольный металлический волновод





Конструкция прямоугольного металлического волновода (ПМВ) представляет собой трубу прямоугольного поперечного сечения с внутренними размерами a x b (рис. 6.1). Все основные свойства и расчетные соотношения (6.1) – (6.5) для плоского волновода

 

Рис.6.1. Металлический волновод прямоугольного поперечного сечения

 

характерны и для ПМВ. Отличие связано с возможностью вариаций поля по обеим поперечным координатам. В обозначении типов волн Еmn и Нmn индексы m и n обозначают число полуволн, укладывающихся по соответствующей поперечной координате.

Выражения для полей волн ПМВ получены путем решения уравнения Гельмгольца для продольных составляющих Еz и Нz при условии, что металлические стенки волновода обладают идеальной проводимостью (), т.е. выполняются граничные условия Еτ=0.

Волны электрического типа Еmn:

(6.6)

У волны Е-типа низшим типом является Е11.

 

Волны магнитного типа Нmn:

(6.7)

 

У волны Н-типа низшим типом является Н10.

 

Здесь обозначено: и -абсолютные магнитная и диэлектрическая проницаемости среды, заполняющей волновод; и - амплитудные постоянные, определяемые условиями возбуждения; - продольное волновое число; - поперечное волновое число.

Возможность распространения определенного типа волны определяются условием >0 или

< , (6.8)

где - длина волны генератора,

(6.9)

При > - мнимая величина; вдоль оси z фаза не меняется, а амплитуда убывает по экспоненциальному закону: .

При < , , где

(6.10)

- длина волны в волноводе, пространственный период изменения картины поля (с учетом параметров среды и заполнения волновода).

Заметим, что при > фазовая скорость волны, определяемая как

, (6.11)

больше скорости света С.

Групповая скорость волны в волноводе

(6.12)

и связана с фазовой соотношением . Частотной зависимостью определяется различная скорость передачи отдельных частотных составляющих спектра сигнала. Искажение формы передаваемого импульса считается предельно допустимым, если разность времени запаздывания крайних составляющих спектра сигнала не превышает длительности импульса. Для прямоугольного радиоимпульса крайними частотами спектра принято считать границы его главного лепестка.

Характеристическое сопротивление волновода определяется как отношение модулей поперечных составляющих полей Е и Н.

Для волн Е-типа

(6.13)

Для волн Н-типа

(6.14)

 

В ПМВ низшим типом волны является Н10, который имеет наибольшую критическую длину волны . Равенство нулю индекса n означает, что вдоль координаты y поле не меняется. Согласно (6.9) . Электрическое поле имеет только -составляющую с максимумом в середине широкой стенки . Картина силовых линий поля Н10 показана на рис.6.2.

 

 

Рис.6.2 Структура поля волны Н10

 

Картина распределения токов проводимости в стенках волновода строится с учетом граничных условий (2.11). Величина и направление вектора поверхностного тока проводимости определяется по известному распределению Нτ на поверхности идеального металла как векторное произведение его с нормалью 1 n к поверхности. Как следует из рис.6.3, линии тока образуют семейство кривых, нормальных к силовым линиям магнитного поля на поверхности металла. Токи проводимости начинаются и заканчиваются в центре широких стенок волновода, концентрируясь в области, где . Здесь линии токов замыкаются через токи смещения, пронизывающие внутреннее пространство волновода. Плотность токов смещения определяется напряженностью электрического поля

 

 

 

Рис.6.3. Распределение поверхностных токов на стенках волновода с волной Н10

 

 

, (6.15)

а его максимум отстоит от области концентрации силовых линий электрического поля на расстоянии по оси z.

Связь с волной, распространяющейся в волноводе, (для ввода или вывода энергии) осуществляется через отверстия в стенках волновода. Щелью называется отверстие, ширина которого существенно меньше его длины. Если щель расположена в таком месте, где она пересекает линии токов, то на ее противоположных стенках, как на обкладках конденсатора, возникают разнополярные заряды. Ток смещения, возникающий в зазоре щели, создает излучение в окружающее волновод пространство. Если же щель расположена вдоль линий токов, они обтекают ее – связь внешнее пространство–волновод отсутствует. Излучающие щели используются для связи с соседним волноводом или в качестве антенн.

В качестве оконечного устройства (возбудителя или приемника) рабочего типа волноводной волны широко используется волноводно-коаксиальный переход. Центральный проводник коаксиальной линии заводится внутрь волновода через отверстие в металлической стенке, образуя миниатюрную штыревую антенну, которая взаимодействует с электрической составляющей поля волновода. При этом штырь располагают в области максимума электрического поля: для волны Н10 - на расстоянии от боковой стенки волновода. Оконечное устройство как правило представляет собой отрезок волновода с отражателем, создающим режим стоячей волны. Штырь устанавливают в максимуме поля Е стоячей волны – на расстоянии от отражателя.

 

9. Объемные резонаторы

Тема занятия. Рассматриваются колебательные системы СВЧ. Исследуются характеристики электромагнитных полей, резонансные частоты и добротности объемных резонаторов, способы их возбуждения.

К объемным резонаторам относятся электромагнитные колебательные системы, представляющие собой замкнутые объемы с проводящими стенками. Наибольшее распространение получили резонаторы в виде отрезков волноводов с волнами типа Е, Н и ТЕМ с установленными на торцах отражателями. В закороченном с обеих сторон отрезке волновода вдоль продольной оси устанавливается режим стоячей волны. Явление резонанса имеет место, если на длине отрезка волновода укладывается целое число полуволн

(9.1)

где 0, 1, 2, …

Очевидно, что с изменением рабочей частоты число может меняться, т.е. в отличие от колебательного контура на сосредоточенных элементах резонатор, как система с распределенными параметрами, имеет бесконечный спектр резонансных частот. Ниже приведены выражения для составляющих поля колебаний и в резонаторах.

 

Date: 2015-10-18; view: 1083; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию