Глава 11. Объемные резонаторы

11.1. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ОБЪЕМНЫХ РЕЗОНАТОРОВ

11.1.1. Общие сведения

11.1.2. Свободные гармонические колебания в объемных резонаторах

11.1.3. Резонансные частоты свободных колебаний

11.1.4. Добротность объемных резонаторов

11.1.5. Собственная добротность закрытых резонаторов

11.1.6. Связь между добротностью объемного резонатора и длительностью процесса свободных ко­лебаний в нем

11.2. РЕЗОНАТОРЫ В ВИДЕ ОТРЕЗКОВ РЕГУЛЯРНЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ

11.2.1. Общие сведения

11.2.2. Коаксиальный резонатор

11.2.3. Резонатор в виде отрезка коаксиальной линии, нагруженной на емкость

11.2.4. Прямоугольный резонатор

11.2.5. Цилиндрический резонатор

11.2.6. Полосковые резонаторы

11.3. ПРОХОДНОЙ РЕЗОНАТОР

11.4. КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ

Глава 12. Общая теория цепей свч

12.1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СХЕМЕ ЦЕПИ СВЧ. КРУГОВАЯ ДИАГРАММА ПОЛНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

12.1.1. Цепь СВЧ (тракт СВЧ)

12.1.2. Линии передачи конечной длины. Неоднородности в линиях передачи

12.1.3. Полное эквивалентное сопротивление линии пе­редачи

12.1.4. Круговая диаграмма полных сопротивлений

12.2. ПРОБЛЕМА СОГЛАСОВАНИЯ И МЕТОДЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ

12.2.1. Методы согласования линии передачи с нагрузкой

12.2.2. Узкополосное согласование с помощью реактивных элементов

12.2.3. Согласование с помощью четвертьволнового трансформатора

12.2.4. Широкополосное согласование нагрузки с линией

12.3. Матричное описание цепей СВЧ

12.4. Метод декомпозиции и матричное описание сложных цепей СВЧ

12.5. Построение эквивалентных схем простейших цепей СВЧ. Реализация цепей из сосредоточенных элементов

в диапазоне СВЧ

12.6. Структурный и параметрический синтез. Автоматизация проектирования устройств СВЧ

Глава 13. Элементная база техники свч

13.1. СОЧЛЕНЕНИЕ ОТРЕЗКОВ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ

13.2. ВОЗБУЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ

13.3. ТРАНСФОРМАТОРЫ ТИПОВ ВОЛН. ВРАЩАЮЩИЕСЯ СОЧЛЕНЕНИЯ

13.4. УСТРОЙСТВА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАВАЕМОЙ МОЩНОСТЬЮ

13.4.1. Аттенюаторы

13.4.2. Тройники

13.5. ФАЗОВРАЩАТЕЛИ

13.6. ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

Глава 14. Пассивные устройства свч

14.1. НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ И МОСТОВЫЕ СХЕМЫ СВЧ

14.1.1. Направленные ответвители на связанных линиях передачи

14.1.2. Мостовые схемы СВЧ

14.1.3. Применение направленных ответвителей и мостов

14.2. ФИЛЬТРЫ СВЧ

14.2.1. Классификация фильтров

14.2.2. Синтез эквивалентных схем фильтров

14.2.3. Реализация эквивалентных схем фильтров СВЧ

14.2.4. Широкополосное согласование с помощью фильтров

14.3. НЕВЗАИМНЫЕ УСТРОЙСТВА СВЧ

14.3.1. Область применения невзаимных устройств

14.3.2. Свойства ферритов в диапазоне СВЧ

14.3.3. Распространение электромагнитных волн в неограниченной ферритовой среде

14.3.4. Ферритовые вентили

14.3.5. Ферритовые фазовращатели

14.3.6. Циркуляторы

Глава 15. Элементная база волоконно-оптических линий связи (волс)

15.1. МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЛС

15.2. УСТРОЙСТВА ВВОДА И ВЫВОДА ЭНЕРГИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

15.3. ДЕЛИТЕЛИ И СУММАТОРЫ МОЩНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ. НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ

15.4. ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА ОПТИЧЕСКОГО ТРАКТА, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ДИФРАКЦИОННЫЕ РЕШЕТКИ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящая книга является вторым существенно переработан­ным изданием учебника В.И. Вольмана, Ю.В. Пименова "Техниче­ская электродинамика" под редакцией Г.З. Айзенберга (М.: Связь, 1971). Книга написана в соответствии с государственным образо­вательным стандартом высшего профессионального образования по специальностям: 201100 ("Радиосвязь, радиовещание и теле­видение"), 201000 ("Многоканальные телекоммуникационные сис­темы"), 200900 ("Системы связи с подвижными объектами"), 071700 ("Физика и техника оптической связи"), а также по специ­альности 200799 ("Радиотехника"). Книга может быть использова­на в качестве учебного пособия по общепрофессиональной дисци­плине "Электромагнитные поля и волны", а также по дисциплинам "Антенно-фидерные устройства", "Электродинамика и распростра­нение радиоволн", "Устройства СВЧ", "Спутниковые и радиорелей­ные системы передачи данных" и др. Предполагается, что студен­тами усвоены разделы курса физики, посвященные теории элек­тромагнетизма, а также соответствующие разделы курсов высшей и вычислительной математики и теории линейных электрических цепей.

В пособии излагаются основные законы электродинамики. Статические и стационарные поля рассматриваются как частные случаи электромагнитного поля. Анализируются вопросы излуче­ния, распространения и дифракции электромагнитных волн. Дает­ся представление о постановке и некоторых строгих, асимптотиче­ских и численных методах решения задач электродинамики. Изла­гается теория и приводятся сведения о методах анализа, тех­нических характеристиках и конструктивных особенностях элемен­тов и устройств высокочастотных трактов, включая оптические. При подборе этого материала особое внимание уделялось эле­ментам высокочастотных трактов, применяемых в современных многоканальных системах связи. Большое внимание уделено фи­зической трактовке результатов анализа, что, по убеждению авто­ров, содействует лучшему усвоению материала и развитию науч­ной инициативы студентов.

Авторы полагают, что учебное пособие может быть использо­вано не только в университетах и институтах связи Российской Федерации, но также на радиофакультетах других вузов.

В основу пособия положены лекции, читавшиеся авторами в Московском техническом университете связи и информатики.

Главы 1-8 и §10.5 написаны Ю.В. Пивеновым ,гл.9 и 11 –В.И. Вольманом §10.1-10.4-совместно В.И. Вольманом и Ю.В. Пи-меновым, гл.15 и §10.6 и 10.7-А.Д. Муравцовым, гл.12-14-А.Д. Муравцовым с частичным использованием материала соот­ветствующих разделов первого издания, написанных В.И. Воль­маном. Весь текст книги отредактирован Ю.В. Пименовым.

Авторы с искренней благодарностью вспоминают заслуженно­го деятеля науки и техники СССР, лауреата Государственных и Ленинской премий, докт. техн. наук, профессора Григория Захаро­вича Айзенберга, принявшего исключительно большое участие в определении содержания и методики изложения первого издания книги.

Авторы с благодарностью приняли и учли при окончательном редактировании рукописи ряд ценных замечаний профессора Э.А. Павловской.

Авторы выражают глубокую благодарность В.В. Калевичу, чьи многочисленные ценные замечания по первому изданию данной книги были учтены при ее переиздании.

Авторы весьма признательны заведующему кафедрой "Тех­нической электродинамики и антенн" МТУСИ заслуженному деяте­лю науки и техники РФ, докт. техн. наук, профессору Г.А. Ерохину, сделавшему существенные замечания, которые позволили устра­нить ряд неточностей и улучшить изложение материала.

Авторы признательны всем приславшим отзывы и замечания по первому изданию книги и с благодарностью примут все замеча­ния по данному изданию.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Указаны лишь величины, для которых в книгах по электроди­намике используются разные обозначения.

i - мнимая единица (i² =-1);

j - плотность тока проводимости;

Р - комплексная мощность;

x_о, y_о, z₀ - координатные орты соответствующих переменных

декартовой системы координат;

r_о, θ_о, φо - координатные орты соответствующих переменных

сферической системы координат;

Z_c - характеристическое сопротивление;

Z_B - волновое сопротивление линии передачи;

α - коэффициент ослабления;

β - коэффициент фазы;

Δ⁰ - глубина проникновения;

ε и μ- абсолютные диэлектрическая и магнитная прони­цаемости среды;

ε _rи μ_r - относительные диэлектрическая и магнитная про­ницаемости среды;

ε и μ - комплексные диэлектрическая и магнитная про­ницаемости среды;

Λ - длина волны в направляющей системе;

П - вектор Пойнтинга;

П - комплексный вектор Пойнтинга;

ρ - объемная плотность зарядов;

ρ_s и j_s - плотности поверхностных зарядов и токов

ПРИМЕЧАНИЯ

1. Для обозначения комплексных мгновенных значений величин, яв­ляющихся гармоническими функциями времени, ставится точка над ос­новным обозначением, например, вектору Е соответствует комплексный вектор É= É _mехр(iω t), где É _m- комплексная амплитуда вектора Е, причем Е = Re É.

Сопряженные комплексные величины обозначаются символом * над буквенным обозначением.

2. Комплексные величины, не являющиеся гармоническими функ­циями времени, обозначаются черточкой под соответствующим буквен­ным обозначением, например, Р _Σ - комплексный поток энергии.

3. Средние за период величины обозначаются нижним индексом «ср», например, П_ср- среднее за период значение вектора Пойнтинга.

4. Тензоры и матрицы обозначаются двойными вертикальными ли­ниями, например, || S || - волновая матрица рассеяния, || ε || - тензор абсо­лютной диэлектрической проницаемости среды.