Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Том 1 (1970)

Том 1 Техника сверхвысоких частот Издание второе, переработанное и дополненное и влевкдяв Под редакцией академика Н. Д. Девяткова Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов вузов по специальностк <с Электронные приборы» ИЗДАТЕЛ ЬСТВО ° ВЫСШАЯ ШКОЛА МОСКВА й91450 6П2.1.082 ЛЗЗ УДК 621.37 3 — 3 — 12 6П2Л.08 БЗ 34~19 — 69 Рецензент — кафедра радиопередающих устройств Киевского политехнического института Лебедев И. В. ЛЗЗ Техника и приборы СВЧ.

Под ред. академика Б. Д. Девяткова. Учебник для студентов вузов по специальности «Электронные приборы», М., «Высш. школа», 1970. 440 стр. с илл. 1 л. вкл. В книге рассматриваются волноводы, полые резонаторы, замедляющие системы и другие элементы техники сверхвысоких частот. Основное внимание уделено системам, находящим применение в современной электронике СВЧ. Книга может быть полезна также студентам радиотехнических и политехнических вузов и инженерно-техническому персоналу промышленности и научно-исследовательских учреждений. СОДЕРЖАНИЕ Стр.

Предисловие к первому изданию Предисловие ко второму изданию Г л а в а п е р в а я. Введение ~ 1Л. Особенности диапазона сверхвысоких частот ~ 1.2. Применение передающих линий и колебательных систем на сверхвысоких частотах $ 1.3. Недостатки обычных передающих линий и колебательных контуров на повышенных частотах ~ 1.4. Понятия волновода и полого резонатора Глава вторая. Общие вопросы передающих линий СВЧ ~ 2Л.

Исходные предпосылки ~ 2.2. Решение волнового уравнения для произвольной передающей линии ~ 2.3. Фазовая скорость и длина волны в передающих линиях СВЧ ~ 2.4. Дисперсия в передающих линиях СВЧ 5 2.5. Свойства дисперсных волн $ 2.6. Групповая скорость волн и скорость перемещения энергии $ 2.7. Типы волн, распространяющихся по передающим линиям 1 2.8. Концепция парциальных волн $2.9. Выводы Глав а т р е т ья. Волноводы прямоугольного сечения $3Л. Исходные соотношения ~ 3.2. Уравнения составляющих поля в прямоугольном волноводе при волнах типа ТМ 5 3.3. Уравнения составляющих поля в прямоугольном волноводе при волнах типа ТЕ 1 3.4. Структура поля в прямоугольном волноводе при волнах типа ТМ 3 3.5.

Структура поля в прямоугольном волноводе при волнах типа ТЕ ° 1 ° 1 Ф ° ° ~ ° $ ° з 3.6. Токи в стенках прямоугольного волновода 1 3.7. Критическая длина волны и дисперсия волн в прямоугольном волноводе Глава четвертая. Волноводы круглого сечения 13 15 20 20 26 31 34 38 41 44 47 49 49 5$, 55 58 63. 67 73 78 78 81 86 89 $ 4.1 ~ 4.2 ~ 4.3 Глава Глава Глава ~ 7.1. Коэффициент отражения и свойства стоячих волн...

181 ~ 7.2. Коэффициент стоячей волны............ 186 ~ 7.3. Круговая диаграмма полных сопротивлений и проводимостей передающих линий в полярной системе координат . 194 $7.4. Основные применения круговых диаграмм ..., .. 201 ~ 7.5. Согласование передающих линий сверхвысоких частот . 209 $ 7.6. Трансформаторы полных сопротивлений на СВЧ.... 216 ~ 7.7.

Прочие вопросы согласований ........... 226 230 Глава 235 $ 8.1. 235 $ 8.2. $ 8.3. Короткозамыкающие поршни в волноводных и коаксиальяых линиях Согласованные нагрузки (поглотители) . Калориметрический измеритель мощности 240 244 $ 8.4. Ослабители (аттенюаторы) ............ 248 $ 8.5.

Ферритовые невзаимные ослабители (вентили)..... 254 Уравнения поля в цилиндрической системе координат Волны типа ТМ в круглом волноводе Волны типа ТЕ в круглом волноводе Высшие типы волн в коаксиальной линии пятая. Передача энергии по волноводам ~ 5.1. Возбуждение волноводов ~ 5.2. Зависимость напряженности полей и плотности тока в стенках волновода от величины передаваемой мощности $5.3.

Электрическая прочность волновода ~ 5.4. Потери в волноводах 5 5 5. Волновод, заполненный изотропным диэлектриком ~ 5.6. Выбор типа волны, формы и размеров сечения волновода ~ 5.7. Многоволновые волноводы ~ 5.8. Прочие типы передающих линий СВЧ $ 5,9. Волновод в режиме отсечки (запредельный волновод) ш е с т а я. Неоднородности в волноводах. Метод эквива- лентных схем ~ 6.1. Качественные предпосылки $ 6.2. Характеристическое и эквивалентное сопротивления волновода 5 6.3 Согласование, холостой ход и короткое замыкание волновода ~ 64. Диафрагмы в волноводе 5 6.5.

Резонансные окна ~ 6.6. Волноводные разветвления ~ 6.7. Применение волноводных тройников. Понятие об антенном переключателе ~ 6.8. Двойной волноводный тройник ~ 6.9. Прочие неоднородности в волноводе с е дьм а я. Стоячие волны и согласования $7.8. Понятие о применении матриц при анализе и синтезе СВЧ цепей в о с ь м а я. Элементы волноводной техники Сочленение волноводов и коаксиальных линий 100 102 106 117 120 125 126 132 141 149 151 156 163 170 174 176 5 8.6. Детекторные и термисторные головки. Понятие о термисторном мосте 5 8.7. Измерительные линии $ 8.8. Направленные ответвители $ 8.9. Применение направленных ответвителей $8.10. Волноводные мосты $ 8.11. Ферритовые циркуляторы 5 8.12. Прочая волноводная аппаратура $9.1.

Пути анализа полых резонаторов......... 299 $ 9.2. Нахождение параметров полых резонаторов с помощью теории поля .................. 301 $ 9.3. Выражение добротности полого резонатора через его активную и реактивную проводимости ........ 306 $9.4. Виды колебаний полых резонаторов.........

310 ~ 9.5. Нагруженная и внешняя добротности резонатора.... 312 $ 9.6. Использование понятия добротности для анализа схем включения полых резонаторов ........... 314 9.7. Понятие об эхо-резонаторе ............ 319 Глава десятая. Основные типы и применение полых резонаторов 322 10.1. Краткий обзор типов полых резонаторов....... 322 10.2. Резонаторы коаксиального типа .......... 322 10.3.

Применение коаксиальных резонаторов в резонансных волномерах................... 332 10.4. Призматические полые резонаторы....,.... 337 10.5. Цилиндрические полые резонаторы......... 342 10.6. Тороидальные резонаторы ............ 349 10.7. Прочие типы СВЧ резонаторов ..........

353 10.8. Связь полых резонаторов с нагрузками. Возбуждение резонаторов .................. 357 10.9. Понятие об измерениях параметров полых резонаторов . 360 1010. Выбор формы полого резонатора и вида колебаний .. 367 370 $ 11.1. Возможность создания передающих линий СВЧ с емедленными» электромагнитными волнами ~ ° ° .

° ° . ° 370 1 11.2. Общие свойства замедленных волн......... 373 1 11.3. Характеристики и параметры замедляющих систем... 378 5 11.4. Периодические замедляющие системы........ 385 5 11.5. Спираль.................... 395 ~ 11.6. Замедляющая система типа гребенки ........ 398 5 11.7. Замедляющая система типа встречных штырей.... 402 $ 11.8. Прочие типы замедляющих систем......... 404 $ 11.9. Элементы конструкций замедляющих систем..... 407 $ 11.10. Понятие об измерении параметров замедляющих систем 410 Глава двенадцатая. Заключение............

415 $12.1. Примеры применения техники сверхвысоких частот .. 415 Г л а в а д е в я т а я. Полые резонаторы Глава одиннадцатая. Замедляющие системы 262 271 273 281 285 290 294 . 299 ~ 12.2. Перспективы развития передающих линий и колебательных и замедляющих систем сверхвысоких частот Придожение 1. Параметры некоторых стандартных высокочастотных кабелей Приложение 2. Таблица перехода от децибелов к отногпениям напряженпй и мощностей Приложение 3.

Свойства некоторых проводников, используемых в технике сверхвысоких частот Приложение 4. Свойства некоторых дизлектриков на сверхвысоких частотах (при 20 — 25' С) Приложение 5. Стандартные волноводы прямоугольного сечения Приложение 6. Матрицы рассеяния некоторых многополюсников, используемых в технике СВЧ Литература Алфавитный указатель 425 426 427 430 432 435 ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ Широкое применение электроники сверхвысоких частот в различных областях науки и техники, создание новейших радиоэлектронных устройств и электровакуумных приборов СВЧ определяют возрастающую потребность в хорошо подготовленных специалист ах.

Для успешной подготовки специалистов в области электроники СВЧ необходимо иметь учебники и учебные пособия. Настоящая книга написана как учебное пособие по материалам лекций, читаемых И. В. Лебедевым в Московском энергетическом институте для специальности «Электронные приборы» по курсу «Сверхвысокочастотные приборы» ~Техника и приборы СВЧ).

В первом томе изложены основные вопросы техники сверхвысоких частот, второй том будет посвящен электровакуумным приборам СВЧ. Направленность курса и его связь с электровакуумными приборами СВЧ обусловили подбор и изложение лишь той части материалов из области техники сверхвысоких частот, которая совершенно необходима при изучении указанного курса студентами, специализирующимися по электронным приборам.

Главное внимание обращено на физическую сущность явлений в волноводных линиях, полых резонаторах и замедляющих системах, а также на вопросы их практического применения. Многие важные проблемы техники СВЧ, не имеющие непосредственного отношения к электронике, как, например, антенны, распространение радиоволн, волноводные линии связи, здесь не рассмотрены. Не затронуты также вопросы теории, расчета и применения электровакуумных приборов СВЧ, что является содержанием второго тома. Материал настоящего пособия изложен в предположении, что читатель знаком с теоретическими основами электротехники, а также с основами радиотехники в объеме курсов, читаемых в высших технических учебных заведениях ~1 — 4~.

Для углубленного изучения электродинамики и отдельных проблем техники СВЧ читатель может обратиться к отечественной ~5 — 20, 30 — 33~ и переводной ~21 — 29~ литературе. Большой объем указанных трудов, разбросанность отдельных разделов, отсутствие унификации в терминологии и обозначениях и т. п. затрудня- ют использование этой литературы студентами непосредственно при изучении курса. Мы полагаем, что настоящая книга, в которой систематизирован весь самый необходимый материал, поможет не только студентам, специализирующимся по электронике, но и студентам смежных специальностей.