2. Определение и характеристики волн е- и н-типа в прямоугольном волноводе. Фазовая скорость и длина волны в волноводе. Групповая скорость.

м/с, λ₀=С/f, м.

Фазовая скорость ЭМ волны в вакууме равна скорости света С.

В среде с произвольными параметрами

, λ=V_ф/f, м

Заметим, что при > фазовая скорость волны, определяемая как

,

3. Волна н-типа в прямоугольном волноводе. Картины силовых линий векторов поля и токов для волны н10.

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

4. Картина линий токов для волны н10. Излучающие и неизлучающие щели. Способы возбуждения волноводов.

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.

5. Затухание волн в полых металлических волноводах. Общее выражение для коэффициента затухания. Погонная мощность потерь.

В реальном ПВ происходят потери электромагнитной энергии, в результате чего наблюдается затухание волн. Этот процесс характеризуется погонной мощностью потерь:

,

где  P - мощность потерь в отрезке линии передачи длиной  z, рисунок 5.1.

Используя общее выражение для средней мощности потерь гармонического поля, получим:

,(

5.4.3 Коэффициент затухания ПВ. При наличии потерь волна в направляющей структуре будет затухать Ее амплитуда уменьшается вдоль ПВ по закону e^- z - как изображено на рисунке 5.2, однако в данном случае затухание обусловлено рассеянием электромагнитной энергии. Коэффициент затухания имеет тот же смысл, что и в п. 5.3.3. Если P - передаваемая вдоль волновода мощность, то легко показать, что коэффициент затухания:

,(5.14)

Мощность P на входе волновода с потерями равна мощности генератора.

6. Волноводы с волнами т-типа. Коаксиальная линия с тем-волной. Волновое сопротивление. Полосковые волноводы.

   Если волновод образован двумя или более изолированными друг от друга проводниками, основным типом волны в волноводе является чистопоперечная волна, называемая волной Т-типа. Для Т-волн характерно: -         Электромагнитное поле в волноводе не имеет продольных составляющих, т.е. . Кроме того, токи, текущие по металлическим проводникам, имеют ориентацию только в направлении распространения волны; -         Критическая частота для Т-волн равна нулю . Таким образом, эти волны могут существовать при любых, сколь угодно малых размерах поперечного сечения; -          Рабочий диапазон частот волноводов с Т-волнами: -         Коэффициент фазы и, следовательно, фазовая скорость волны не зависят от частоты, формы и размеров поперечного сечения. В предположении отсутствия потерь. В реальных условиях имеет место слабая зависимость, тем в меньшей степени, чем меньше коэффициент затухания. Так, для любого волновода при сплошном заполнении поперечного сечения материалом,  со значениями относительных диэлектрической и магнитной проницаемости  равна -          Структура электромагнитного поля Т-волны такова, что понятия напряжения и тока однозначны, причём напряжение - это разность потенциалов между проводниками, образующими волновод, ток - полный электрический ток, протекающий по указанным проводникам. Величина волнового сопротивления, соответственно, также определяется  однозначно. Ее значение не зависит от частоты и определяется для конкретного типа Т-волновода его геометрическими размерами и параметрами заполняющего материала.

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