1629382528-e201d89ff59dd31db5be21dffcf9458a (846429), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Последнее сояергпается так же, как и в неограниченном простран«ю!с, заполненном сильно поглощающим диэлектриком. 11с!р!лнн нп и !!., ч!о нрн увеличении 1, за пределы Лн величина'Л! б! ю ! ~ и чм ничьи ! !!!., г!!> мяч ь ь б скпнсчности при !Я-ь со Таким пиа;! и,; !чпнч «.ш" плп ° н1н.лл льпнч" ян:ша исчезает, и могло бц !нн;!!а!чан, !!~ и:! айпи! 1н!~!!!ь!,!! ьчп ! пгннпзнкс к нснольгншн!нн ннппчн.!з «и пни !н~1,н!нглн япш анпи к!Инины и области ю*.!и, !!бльния я!гв!и'пачкой г,г!!нп.о н1мк!и'и.!'кн «н! нс имеет смысла гану !6ггяс!!!!ел!,пбй гн".и!пни! ьн н!нрнппсп!!! нпглщпения. В самом на!аз!а! вй г!1ья!и,акгн!ых пгангг сппынзп!г нпи можно !юлучить аначение а! л'+1' л +' ~.
учн!ьпгля уг!!пвця формулы (14.24) и выражение' Л„можно написать 11рн ° !р члсчни 1, к критическому значению, Лг-ь со, и из (!4.26) мнж~н~ !н ну'и!и ! я1: 2ч Х (14.27) потами и злттхлнив в волпоиодьх Это выражение характеризует коэффициент поглощения волн в неограниченном пространстве„ заполненном сильно поглощаюьцим диэлектриком (ь)~~э ь). При дальнейшем увеличении длины волны (). ».ь) Л', меняет знак и в стремится. к значепию — .
л„ Следовательно„при наличии сильного поглощения в заполняющей волновод среде понятие критической волин исчезает, но при ), )ь нз-за большого поглощения волны практически перестают распространяться. Г!ри подходе к ).ь поглощение возрастает теь> круче, чем меньше о. Введение поглощающего лпэлсгы рика ио внутреннее пространство волноноли практ>шча,п испо >ь>уч>ся нрн консгрунровьппн разливши о роль а»сшча>о)нш и по> ж»н>юцй. ГЛЛВЛ ПЯТГ1 ЛД11ЛТ ЛЯ ВОЛНОВОД ИАК ПЕРЕДАЮИ(АЯ СИСТЕМА ф 1б.1. Возбуждение волноводов. До сего времени мы рас>;.',, сматривзли аолноводы неограниченной протяженности по оси Ог. .>;:., Еним относились все соображения о структуре полей, получающихся ~„.-"!-:при различных типах и видах распространяющихся волн.
Прн прак- '>Ь',:."г;:тичвском использовании волноводои как передзющих систем прихоь) :."'.',;днтся ииеть дело с волноводпыь>и гран>амн конечной длины„в которых требуется создать элекгромагнитпые волнь> определенного вида и определенной интепспшюс>н для передачи пх энсргяи в ка.".':."" 'мне-то нагрузочные ус>ройс>ва, илп же для иных цслсй, если волвовод служит, например, частью какого-лиГ>о измерительного устройства. Электромагнитное поле в волноводе может быть создано путем 'М явозбуждения» его с помо>цью некоторого чвозбуждаюпьего эле- 1-,';:-',:.' мент໠— проводника илн системы проводников, а также электрон,':.;.:ного потока, вводимого внутрь волновода, или же соответственнО ;,';-;-: ориентированного отверстия в стенке волновода, через которое :>';:;:::пропп>гас> элекгромагннтное поле извне.
Строгое решение вопроса ',.",'.''о воэбужлспни волновала представляет довольно сложную задачу. В случае возГ>уждсцня через отверстие необходимо проиавести '::;;- Согласование полей внутреннего пространства волновода с внеш, 'ними полями на поверхности отверстия, что в большинстве случаев .":, †мож сделать лишь приближенно.
При введении внутрь волновода "" ироводнвков или электронного потока задача становится еще более ,,"„.„хаожной. Не останавливаясь на анализе задачи возбуждения волновода, „:,"!» Замети»>, что при любом способе возбуждения в волноводе возникает сложный электромагнитный процесс, который можно расс»>аьгь.;-;:,;:'ривать как результат суперпозиция всех возможных для данной ',:,:..;:::,;.геометрии волцовода типов и видов воли. Г!ри этом все волновнс З' ь процессы с ),» )», Г>метро убывают по амплитуде, практически за,»т:;;.:.сухая в непосредсгвенной близости от воэбуждюошего элсь>епта. Некоторое же конечное число >шюв волн с ).
()ь расщнк >рапяется -";-'„-";:,';:.„,:;: пт места воэбужасш>я и опс с>проны вдоль ьо,шопнлл. 1.погветствующим подбором длины ьп>шы в»лбужлььюьнь ь>шгбю>нй )> для !'и< <,< ! Ннс. !5>. ВОЛНОВОД КЬК ПВРВДЛЮЩЬЯ СИСТЯМЬ 1гл. 15 данного сечения волновода можно добиться распространения в нем лишь одного полезного вида волн.
В ли<бых устройствах приходится иметь дело с яолноводами конечной длины, работающими в режиме бегущих волн„или очень близком к нему, в силу чего их можно трактовать как «полубесконечн!Яе» (рнс 15.1). Вблизи воабуждающего элемента А волновод закрыт металлической стенкой С, перпендикулярной к направлению распространения волн. При соответствующем подборе расстояния АС и сопротивления нагрузки О в правой части волновода можно С получн<ь бсгущу<о волну, имитируя <щ,пч обра шч бесконечно про< чдгшьмн в з!Ом и;шравлеНШ< НОЛШШОД.
!'Нс. !5.!. Возбуждающий элемент волно- вода представляет собой в большинстве случаев либо «нгтырь», т. е. прямолинейный проводник, либо виток, геометрические раамеры которых обычно значительно меньше длины волны. В первом случае возбуждение осуществляется с помощью электрического поля, создаваемого штырем, во втором— магнитным полем витка. Возбуждаюп<нй элемент должен раснолагаться так. чтобы создаваемое и<1 поле — электрическое или магнитное — примерно совпадало с соотвстсгву!ощнм полем Возбуждаемого типа волны в данном мс<мс во.шовода.
Прн:1<он, конечно, желагельно обсснсчн<ь минимум н<кая<сннй <ю,ш, впоснчыл самим воабужда<ощим <нн меп< он. Чаще все~о используегся зозбуя<д.<шщий Штырь, представляю- ЩИЙ СОбой продО.ОКЕННС внуГРсш<щО НРоводника коаксиальной линии, подводящей высокочас<огнуа< эпсргн!о к волноводу. Так, например, при возбуждении волны г!и, в прямоугольном волноводе, возбуждающий штырь вводится внутрь Волновода череа отверстие в середине широкой стенки волнозода в месте максимума электрического поля волны данного вида (рнс. 15.2). Для создания потока энергии в одном направлении (вправо на рис. 15.2) волновод закрывается металлическим поршнем, положение которого подби- 2 15.2) ясловия соиостьвлвння волноводь и линни 267 рвется так, чтобы отраженная им вправо волна скадывалась с иэлу".,; чаемой непосредственно штырем. Расстояние поршня от штыря при ахом должно быть, очевидно, близким к Л/4.
Возбуждакяций штырь 'с, Одной стороны является нагрузкой для коаксиальной линии и генератором для волновода. Лучшее согласование возбуждающего штыря с волноволом можно получить, Если компенсировать рсак<нвну<О со<:: ':-ставляющую сопротивления п<<ыря в волноводе с помощью коакснально!о ,: ' .шлейфа, расположенного, как указано -', нз рис. 15.3, н настраиваемого с по -",.;" '<Вощью поршня П<. При ином способе введения воз;", 'буждающего штыря можно получить „-,,:,!:<волны нного типа в волноводе.
Так, /5, если пгтырь расположить вдоль осн волновода, явсля через «поперс шую< Ня< !53 :~„«г стенку (рис. 15.4), чо возбужда< чая ' Волна будет относи~ься к Е-<нну. !!<нрнм р, сслн шгырь внссги в волновод через середину степки, кш< указано на рисунке, то возбудится волна типа Е„ 1!! 1,1,1 ь ьш '1 !н1.,:ьн нш нр атм;<ь и зможпое поло- Д:НН. и Л<ч ь 1<»яя:1 <Н<ЫРЧ И<и Ш!и!» Н <ЫШ ПОЛУЧЕНИЯ З ПРЯМО- .н,ш<ч,,< <аьм<. <р!1 1! м я.
„<пни <зля в<<чн нных !Иноя (пай!имер, !Т<1 1::Ю !1 '<!!1<<»<1; !'1 Э.,<ЬП 1, !7„, Л„в <,В!В<1 м!. Г1рпдумать также, '.„:„"::-,; йй)а! Йтьйм<яа-'5<ч!ь Ввсд:ня и 1 <н«ш л ш тля, возбуждаклцая домн;'-... "';мя!<<уы<аг;,:"<за<1!и!«в прям !1 пи и и <руглом золноводах. $16:'В„, У<-аояип гппос!Вяления волновода и линии. При исполь«<ьмн<п1 В «нн И<за к.'1к и< редзямц< Й системы ВОзникает, естестВен1ю, ЬЧН<!»ч <1 «Н,<ышнлШ<И, Уй<с ОбсуждаВ!ПИЙся Ранее В ТВОрии линий. ! «<!нш 1 <ннш«л <и!Ннй с!рои!ся на понятиях напряг!ия, тока и < Ш! 1<я< 1 НПЯ, Л ЧЫЬ<ЕРНЗУЮЩИХ РС>КНМЫ ЭЛЕКтрИчЕСквх цепЕй. Рас<.м«<р ш<,щ ш<.шнвола требует изучения полей распространяюнссн<» и и .м <п<лны.
Вместо единственной возможной в условиях для<шил ппшн уу."<И-волны (по крайней мере, прн тех ограничешшл, к<1<и!нк бьщн положены ранее в основу теории длинных липни) ш<лповод может служить передакяцей системой для волн Г""':-;.;::. >й' !5,2) заловив сопостзвлвния валновода и линни 269 волновал кзк пвивдлющзя систина 1гл. 16 ,266 различных типов, в силу чего как конфигурация полей, так н скорость распространения могут быть различны. Благодаря этому сопоставление валнавода с линией может производиться только в случае распространения в пем какой-либо одной волны. На практике это осуществляется путем выбора частоты несколько выше критической для основной («дол>инзнтной») волны и ниже критической для всех прочих, а такжс за счет соответствующего способа возбуждения волновода.
С точки зрения этого условна единственно возможными диапазонами волн, в когарых волноволы могут работа>ь без опасности адзоврсмшшаго возникновения в них нескольких нилов калсбшп>й, »зл>по>с» гс, ка>армс были указаны прн обсуждении Рис. 12.11 н 1шс.
13.1П, >. ел лля пр»чаугальних шпик>»алая . залпа нилл Нм с длинами воли, рзсиолажснш»ми мс кду крп>ическими значениями вали Нш и Н»(Р»), что сао>вс>с>вусг услови>а 2а)Л) 1,413а; для круглых волноводов — колебания вида Нп с длинами волн, расположенными между критическими значениями волн Н>, и Ее>, что требует: 3,42а) Л) 2,6!ба. Общность зздач, которые дал>хны выполпя>ь в сзерхвысокочастагпых ус>.ройстазх лз>бые нерсдз>ашие системы„обуславливает патребпосп и созлшши обншй >сорин и абншй >срмиполагни. !1ри вынолишши сформулирован»а> а иы>яс условна единственности вида волны, распрасгршшк»цейс» па иалповоду, валенейшие понятия теории длинных линий могут быгь распространены и на волноводные системы. Тз>еов»>, например, понятия> «постоянная распространения», «волновое сопротивление», «входное сопротивление>, «коэффициент отражения», «коэффициент стоячей волны» и т.
п. Существенную роль, в частности, играют понятия сопротивлений, которые заимствуются из области учения об электрических цепях и могут быть распространены на электромагнитные поля. Это не >алька помогает переносить выводы, напученные при изучении цепей на аолнавадныс системы, по и создает более ясную и тесную связь между этими облзст»ми. Входное пли палпае сопротивление линии в данной точке определяется, кзк известна, отношением напряжения к току: 2,= — '=У! ) и, которое в режиме бегущих воли приводит к «волновоиу» или «характеристическому>. сакра>ивлению линии: ле = — ' = сапз1, ЕУ« е 1 >У „;= -- )л>~У ЖХ - -= — 2>1 ;;:.,'".' »й шхгорых, как было ранее покааано, определяются волновое сод)ш>пиление и постоянная распространения: 1=) ~»>1> ;" 1!":>1>1>ан» иидеть, чта величины У> и 1>> уравнений линии имеют а;;;;6>'61м)у ашшш и в величинах — /' —" и — у — ' уравнений плоской е е .16> 11г>еи,>~кнм: .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
