4. Четвертьволновый трансформатор

Четвертьволновый трансформатор в прямоугольном волноводе может быть реализован либо путем установки в него четвертьволновой металлической вставки без изменения внешней геометрии волновода (рис.7), либо путем двукратного изменения поперечных размеров волновода (рис. 8).

Рис. 7 Четвертьволновый трансформатор

Рис.8 Стык двух волноводов

В первом случае погонная емкость линии меняется за счет изменения расстояния между широкими стенками волновода при введении металлической вставки, во втором - за счет изменения расстояния между стенками волновода. При этом величина скачка эквивалентного волнового сопротивления может быть рассчитана в общем случае с помощью следующего соотношения

(5)

где и эквивалентные волновые сопротивления стыкуемых волноводов;

а – размер широкой стенки стыкуемых волноводов; b – размер узкой стенки;

и - длины волн типа Н₁₀ в стыкуемых волноводах.

Четвертьволновый трансформатор образуется за счет перехода от волновода с размерами а_1, b₁ к волноводу с размерами а_2, b₂ и обратно. Длина отрезка волновода с размерами а_2, b₂ выбирается равной четверти длины волны Н₁₀ в этом волноводе.

5. Коаксиально-волноводные переходы

При подсоединении волноводов к другим элементам тракта СВЧ, например к генератору, имеющему выход на коаксиал необходимо использовать переходы от коаксиальной линии к волноводной.

Стандартно используемые переходы от коаксиального кабеля с волной типа Т к прямоугольному волноводу с волной типа Н₁₀ показаны на рис. 11.

В широкой стенке волновода прорезается отверстие по диаметру внешней оплетки коаксиала, который вставляется в это отверстие и припаивается к волноводу. Внутренний проводник коаксиала в виде зонда входит в волновод на определенную глубину, обеспечивающую согласование перехода. С одной стороны волновода устанавливается фланец для соединения с основным трактом, с другой - волновод закорачивается на расстоянии от сечения ввода коаксиала, равном четверти длины волны (Н₁₀). В данной конструкции коаксиал подключен к волноводу параллельно, волноводный шлейф в сечении включения коаксиала имеет бесконечное сопротивление. Диафрагма служит для дополнительного согласования перехода с волноводной линией.

Рассмотренная конструкция перехода является достаточно узкополосной ее полоса 5-7% по уровню КБВ=0,95.

Более широкополосной является конструкция, показанная на рис. 11 в). Отличие от предыдущего случая состоит в наличии металлического стержня, припаянного в своей средней части к зонду, а концами к противолежащим узким стенкам волновода. В этом случае полоса согласования расширяется до 10-15% , что связано с тем обстоятельством, что распределение тока по зонду становится равномерным и слабо меняется в полосе частот, т.к. ток протекает сначала по вертикальному зонду, а затем переходит на горизонтальный стержень (в предыдущей конструкции ток на конце зонда равнялся нулю). Горизонтальный стержень не участвует в возбуждении волны Н₁₀, поскольку возбуждаемый им вектор поля Е параллелен широкой стенке волновода. Расстояние между широкими стенками меньше половины длины волны и волновод для поляризации вектора Е, параллельной широкой стенке волновода, является запредельным.

Рис. 9 Коаксиально - волноводные переходы