 |
Круглый волновод. П-и H-образные волноводы. Предельная и допустимая мощности в волноводе
|
|
|
|
Круглый волновод
В случае круглого волновода постоянная затухания рассчитывается по общей формуле (10. 2). При этом постоянная затухания для волн типа Е
Нп/м
а для волн типа Н
Нп/м
где 
- корень производной функции Бесселя, соответствующий данному типу волны;
m - индекс типа волны.
На рис. 10. 10 показано изменение коэффициента затухания в функции частоты различных типов волн в круглом медном волноводе диаметром 5 см.
Сравнение графиков, приведенных на рис. 10. 9 и 10. 10, показывает, что частотные зависимости затухания волн различных типов в прямоугольном и круглом волноводах имеют много общего. Исключение составляет волна типа Н с индексом m=0, например волна 
, для которой имеет место непрерывное падение затухания с ростом частоты. Это связано с тем, что волна в круглом волноводе не возбуждает продольных токов в стенках, а плотность поперечных токов падает при увеличении частоты колебаний генератора. На рис. 10. 11, показано изменение структуры поля волны с ростом частоты.
Рис. 10. 10. Зависимость постоянной затухания различных типов волн круглого волновода от частоты
Рис. 10. 11. Структура поля волны-H01 в круглом волноводе: a-на номинальной частоте; б—при увеличении частоты
П-и H-образные волноводы
В связи со сложностью определения постоянной затухания П-и Н-волноводов отметим только, что волноводы такой формы поперечного сечения имеют большее затухание по сравнению с волноводами прямоугольного сечения тех же размеров и это затухание можно увеличить в несколько сот раз путем увеличения размеров выступов. В частности, если в медном волноводе выступ сделан из другого металла, например из стали, затухание может возрасти в 1000 раз. Такое свойство П-иН-волноводов позволяет использовать их в качестве широкополосной поглощающей нагрузки.
|
|
|
Диэлектрические волноводы
Затухание за счет тепловых потерь в неидеальном диэлектрике волновода связано с долей энергии, распространяющейся внутри него, и может быть определено по формуле
где 
- постоянная затухания однородной плоской волны в среде с параметрами материала волновода:
Нп/м;
- структурный коэффициент затухания, физический смысл которого - отношение затухания данного типа волны к затуханию однородной плоской волны в безграничной среде.
Свойства диэлектрических волноводов существенно зависят от величины замедления 
. Так, при замедлении γ = 1, 001 ÷ 1, 02 (область малых замедлений) структурный коэффициент затухания лежит в пределах 0, 01-0, 1, так что затухание за счет тепловых потерь в 10-100 раз меньше, чем в безграничной диэлектрической среде.
В области значительных замедлений ( γ = 1, 1÷ 1, 3) структурный коэффициент затухания 
, поэтому затухание за счет тепловых потерь примерно такое же, как в безграничной диэлектрической среде.
Предельная и допустимая мощности в волноводе
Предельной 
называют наибольшую мощность, которую можно передать по волноводу без электрического пробоя. Предельная мощность определяется предельной напряженностью электрического поля 
. Поэтому для нахождения необходимо выразить переносимую по волноводу мощность через . Так как величина переносимой мощности определяется поперечными компонентами поля волны, то, интегрируя по площади поперечного сечения волновода и усредняя по времени, можно записать
Использование этой формулы приводит к следующему выражению предельной мощности в прямоугольном волноводе с основным типом волны 
(при КБВ-1):
кВт,
где =30 кВ/см - предельная напряженность поля для воздуха при нормальном атмосферном давлении.
|
|
|
При наличии отраженной волны предельная мощность уменьшается в 
раз, где -коэффициент бегущей волны в волноводе ( =КБВ).
Допустимая рабочая мощность рассчитывается с учетом рассогласования в тракте, климатических факторов и наличия в нем неоднородностей, вызывающих местные концентрации электрического поля. Обычно принимают (при КБВ=1)
Предельная и допустимая мощности заметно меняются при изменении длины волны генератора. При 
переносимая по волноводу мощность обращается в нуль.
|
|
|
