Лекции.ИНФО


Выбор размеров сечения прямоугольного волновода



 

Размеры поперечного сечения прямоугольных волноводов (разделы 6.1) выбираются в соответствии с заданными полосой частот и мощностью. Обычно прямоугольный волновод работает на основном типе колебаний - волне Н10, в которой электромагнитное поле имеет одну вариацию по широкой стенке волновода «а» и однородно по узкой стенке «b». Как правило, используется соотношение а/b ≥ 2. В этом случае первым высшим типом является волна Н20. Соответствующие критические длины волн: λкр Н10 = 2а, λкр Н20 = а.

Рабочий диапазон частот ограничен значениями fверх=с/a, fнижн=с/2а, где с – скорость света.

Таким образом, максимальная ширина полосы частот определяется из неравенства с/а>f>с/2а, а размер стенки - из соотношений λ0 > а > λ0/2, где λ0=с/f.

В некоторых случаях используется квадратный волновод, где а = b , для которого волны Н10 и Н01 являются вырожденными, то есть они имеют разную структуру поля, но одинаковый частотный диапазон. При этом первым высшим типом являются волны Н11 и Е11 с критической длиной волны λкрН,Е11 = Квадратный волновод применяется для питания антенны с круговой поляризацией поля излучения или для излучения двух ортогональных линейных поляризаций. Диапазон частот квадратного волновода меньше, чем для прямоугольного, так как f верх / f ниж= =1,41.

Практически используемая часть полосы пропускания прямоугольного волновода меньше, чем соотношение предельных верхних и нижних частот, так как при стремлении частоты к fкр ниж фазовая скорость и длина волны стремятся к бесконечности, а также резко возрастает коэффициент затухания и понижается допустимая мощность. Обычно рабочая полоса составляет f=(1,25-1,9)fкр.

Для различных диапазонов частот промышленностью производятся стандартные волноводы – трубы прямоугольного сечения из меди, латуни или алюминия. Таблица стандартных волноводов, заимствованная из [7], приведена в приложении.

 

Выбор размеров круглого волновода

 

Основой тип колебаний круглого волновода – волна Н11, для которой λкрн11=3,413 а, где а – радиус волновода. Однако, как показано в разделе 2.5, во вращающихся соединениях используется первая высшая волна Е01, имеющая осесимметричную структуру поля с критической длиной волны λкрЕ01=2,613 а. Второй высшей волной является волна Н21 с λкрН21=2,059 а. Максимальный диапазон частот волны Е01 определяется из неравенства fкр Е01< f <fкр Н21, где fкр Е01=с/2,613 а, fкр Н21=с/2,059 а. С учетом дисперсии можно принять а=0,26с/fср.

Реализация согласующих элементов прямоугольного волновода.

Волноводные диафрагмы

 

Волноводные диафрагмы являются компактными и удобными согласующими элементами, но их установка требует точного расчета места их расположения в линии передачи, так как плавное перемещение их вдоль волновода практически невозможно.

Как показано в [7], для известных КСВ в линии требуемая величина проводимости согласующей диафрагмы составит В=(КСВ-1)/ . Сравним ширину окна, требуемую для реализации значения нормированной реактивной проводимости В для несимметричных диафрагм.

 

Таблица 9.1 Несимметричная индуктивная диафрагма

 

Нормированная проводимость В -0,5 -1 -2 -4 -8 -16
Окно d/a 0,776 0,702 0,618 0,532 0,451 0,378

Примечание. В табл. 9.1 принято соотношение аλв=0,575.

 

Таблица 9.2 Несимметричная емкостная диафрагма

 

Нормированная проводимость В 0,5
Окно d/b 0,568 0,414 0,240 0,086 0,0116 0,21-10-3

Примечание. В табл. 9.2 принято соотношение b /λв=0,25.

 

Как видно из сравнения таблиц, индуктивная диафрагма позволяет легко реализовать конструктивно малые и большие значения проводимости. Реализация емкостной диафрагмы затруднена при В>4, так как ширина окна становится очень малой и, кроме того, резко снижается допустимая мощность в волноводе. Применение емкостной диафрагмы имеет смысл при малой мощности, небольшом КСВ в линии передачи и в том случае, когда емкостная диафрагма является параллельным согласующим элементом, наиболее близко расположенным к нагрузке, то есть если фаза коэффициента отражения от нагрузки по току удовлетворяет соотношению

arсcos((КСВ-1)/(КСВ+1)) > φ01 > -arccos((КСВ-1)/КСВ+1)).

При этом достигается наибольшая полоса согласования .

Вопрос о применении согласующих индуктивных и емкостных штырей решается аналогично применению диафрагм: легче реализуются индуктивные штыри, а емкостные штыри следует применять при небольших требуемых значениях проводимости, так как конструктивно они могут быть удобно реализованы в виде винта, погружаемого внутрь волновода через резьбовое отверстие в центре широкой стенки.

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-15; Просмотров: 330;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная