4.5 Круглые волноводы

Это металлические трубы круглого поперечного сечения радиуса a. Основным типом колебаний является волна (одна вариация поля вдоль азимутальной координаты и одна вариация вдоль радиуса). К структуре поля волны типа легко перейти от волны прямоугольного волновода, модифицируя постепенно форму поперечного сечения от прямоугольного к круглому. Критическая длина волны колебания определяется как . Волна основного типа в круглом волноводе обладает существенным недостатком – неустойчивостью поляризации поля. В силу круговой симметрии контура стенок волновода в нем могут с одинаковой скоростью распространяться волны с любой ориентацией вектора Е в поперечном сечении линии.

Ближайшие к волны высших типов колебаний - и находят применение в технике СВЧ, например, во вращающихся соединениях из-за круговой симметрии поля (ноль вариаций по азимуту). Кроме того, волна (также как и волны , n- любое целое число) обладает эффектом, так называемого, аномального затухания, когда в отличие от других типов колебаний затухание этой волны уменьшается с ростом частоты.

4.6 Полосковые линии

Полосковые линии получили последние годы широкое применение в технике СВЧ. В этих ЛП токоведущие элементы выполнены в виде тонких металлических полосок или пленок, разделенных слоями диэлектрика – подложкой (относительная диэлектрическая проницаемость материала подложки ). Относительно высокая диэлектрическая проницаемость подложек позволяет заметно уменьшить поперечные размеры полосковых линий. Конструкции устройств СВЧ из полосковых линий выполняются с использованием современных тонкопленочных технологий и хорошо сопрягаются с печатными схемами низкочастотных узлов устройств электроники и связи.

Вид поперечного сечения открытой полосковой линии и приблизительная структура поля показаны на рис.4.7, где b - ширина полоски, h - толщина подложки, - относительная диэлектрическая проницаемость материала подложки.

b

h

Рис. 4.7

Строгий анализ ЭМП полосковых линий показывает, что основной тип колебаний ЛП является гибридным ( ). Однако при можно пренебречь продольными составляющими поля. Такая волна называется квази-Т волной.

ЭМП полосковой линии существуют и в подложке и над подложкой в свободном пространстве. Для определения скорости распространения волны в полосковой линии вводится понятие эффективной диэлектрической проницаемости

(4.26)

Приближенное выражение для определения волнового сопротивления волны квази-Т в полосковой ЛП

(4.27)

Потери в полосковой линии складываются из потерь в металле, диэлектрике и потерь на излучение. Для защиты линий от внешних ЭМ воздействий в конструкцию линий вводятся экраны или линия помещается в металлические кожухи. В таком коробе удобно поместить две или несколько параллельных линий, которые называются связанными. Такие конструкции используются для построения ответвителей мощности, частотных фильтров, делителей мощности и др.