6.2. Диаграмма типов волн. Основная волна прямоугольного волновода и ее структура.

6.2.1. Диаграмма типов волн. Основная волна прямоугольного волновода

Дисперсионное уравнение:

Из прошлой подтемы:

Для каждого типа волны, своя критическая длина:

Т.к. волна распространяется:

Анализ выражения(6.29), показывает, что при заданных размерах a и b, определяет последовательность критических длин волн различных типов, чем больше значение индексов m и b, тем меньше критическая длины волны. Тип волны в волне волноводе обладающий наибольшей критической длинной волны называют основным типов волны, остальные называют высшими типами.

Результаты выражения 6.29:

Тип волны	H10□	H20□	H01□	H11□, E11□	H30□	H21□, E21□
	2a	a	2b

На основании полученных результатов, построена диаграмма колебаний:

6.2.2. Методика построения структуры волн в прямоугольном волноводе

Разберем на примере основной волны. Для того что бы построить волну необходимо знать выражения для продольно и поперченной составляющей поля:

Волна основного типа распространяется в пределах:

Подставляя выражения для продольно и поперечной составляющей, получим:

Методика графического построения поле заключается в следующем:

- наносятся распределения продольной составляющей , в плоскости поперечного сечения .

-строятся следы магнитных силовых линий, продольного составляющего магнитного поля, в поперечном сечении

-строится магнитные силовые линии вектора H в продольном сечении

Так как изменяется по закону косинуса, поэтому на расстоянии , вектор H будет менять направление. Магнитные силовые линий замыкаются вокруг либо токов проводимости, либо вокруг токов смещения, т.к. токов проводимости нет, то вокруг токов смещения. Т.к электрические силовые линии сдвинуты на , относительно токов смещения, то они будут располагаться на расстоянии от токов смещения. Силовые линии электрического поля изменяются по закону sin. Таким образом, структура поля волны в волноводе повторяется каждые .

Е сли возьмем сечение и изобразим силовые линии электрического и магнитного полей:

В ектор Пойтинга будет направлен:

На основании закона непрерывности линии полного тока должны быть замкнуты . Следовательно, токи проводимости (поверхностные токи) замыкаются с токами смещения (рис.3.8).

Объемная картина поля волны представлена на рис. 6.9.

3.3. Структура волн высших типов.

Волна Н₀₁^□

Волна н11□

Рис.6.11

Волна e11□

Рис.6.12

3.4. Устройства связи линии передачи с нагрузкой

Методика построения поля в волноводе необходима для возбуждения поля в волноводе. Волна возбуждается штырем или рамкой. Если возбуждается штырем, то штырь необходимо разместить в максимуме силовых линий электрического поля. Для волны H₂₀ ставится соответственно два штыря.

Рис. 6.13

Если необходимо возбудить волну H₁₀, то штырь ставится в прорезь узкой стенки волновода. Если возбуждать петлей, то ее помещают в максимум силовых линий магнитного поля.

Рис.6.14

Также используют следующий вариант, делают щель из волновода в волновод, он прорезается там где идет максимум токов проводимости.

Рис. 6.15

Различные конструктивные особенности, направленные на увеличение пропускной способности. Конструкция возбуждающих устройств может быть штыревая, рамочная либо щелевая. Чтобы расширить диапазон используют штырь с перекладиной, пуговичный, каплевидный и треугольный штыри.

Рис. 6.16

Штырь можно согласовывать путем изменения его размера и места включения. Чтобы штырь имел чисто активное сопротивление, его длина должны быть равна примерно .

Размеры волновода выбираются:

Так как на этом участке распространяется только волна основного типа.