1 4.2. Диэлектрлік волновод
Мұндай
волновод цилиндрлік координаттар
жүйесінде r, φ, z суретте көрсетілген.
Диаграмма 14.3 Диэлектрикалық волновод 14.4 сурет Цилиндрлік координаттар жүйесіндегі жерүсті жылжымалы токтар
Толқын толқынының принципі «диэлектрлік-ауа» шекарасынан толқынның толық көрінісіне негізделген. Диэлектрик ε1 ауасының диэлектрлік тұрақтысы ε2. Шекер бойындағы энергияны екі толқындар арқылы жүзеге асырады: диэлектрлік шыбықтың ішіне таралатын бағдарлы пучок және ауада таралатын беттік толқындар. Дөңгелек металл волноводында және диэлектрлік толқындада Em және Hm болуы мүмкін. Дегенмен, диэлектрлік бетіндегі және металл толқындарының қабырғаларындағы шекаралық шарттардағы айырмашылық диэлектрлік волновидтегі симметриялы өріс құрылымы (Эон және Хо) бар тек толқындардың жеке болуы мүмкін екеніне әкеледі. Асимметриялық толқындар Emni Hmn (m ≥ 1) Hetn немесе Ehm аралас немесе гибридті толқындар құрайды. Егер Hz> Ez болса, толқын Hmnp арқылы белгіленеді, егер Ez> Hz тұрақты болса.
Физикалық, гибридтік
толқындардың болуы металл волновидтермен
ұқсастығын түсіндіру арқылы түсіндіруге
болады. Дөңгелек көлденең қимадағы
волновидтегі волновидтегі асимметриялық
толқындардың қозғалысы кезінде толқын
жолағының қабырғасындағы беткі
өткізгіштік ағымдары көлденең және
бойлық компоненттерден тұрады. Мысалы,
H11 толқынының құрылымы күріш. 2.19, b.
Диэлектрикалық волноводта H11 толқыны
қозғалғанда, оның бетінде ұқсас құрылымы
бар бетінің жылжымалы ағымдары пайда
болады (14.4-сурет). Анықтау бойынша,
ағымдық тығыздықтың жылжымалы компоненті
Қатысу H11 толқынын
қоздыру үшін, яғни гибридті толқынның
көрінісі үшін Ez ≠ 0 екенін көрсетеді.
Себебі, HE11 толқыны негізгі болып табылады.
Оның құрылымы күріш көрсетілген. 15.5.
Жалғыз толқынды трансмиссияның күйі
бар
Рис.14.5. Толқынның құрылымы НЕ11
Диэлектрлік
волновод жұмыс режимі fkp / f қатынасына
байланысты. F = fcr кезде, толық көрініс
күйі бұзылып, басқарылатын толқын
жойылады, ал оның сынуы толқындар түрінде
радиалды бағытта бөлінеді. F> fcr
жиіліктерінде, бірақ fcr-ге жақын болса,
энергияның негізгі бөлігі ауада толқынның
фазалық жылдамдықпен, υ≈3 ∙ 108 м / с
ауысады. HE11 толқынының өрісінің құрылымы
T толқындық өрісінің құрылымына жақын,
демпфирлеу шамалы, алайда индукциялық
шығындар мен толқынды бағыттаушының
төменгі шуылдық иммунитеті үлкен. F »fcr
жиіліктерінде дерлік барлық энергиялар
роудтың ішіне шоғырланып, толқынды
бағыттаушы толқынмен тасымалданады,
оның таралу жағдайлары біркелкі
толқындардың диэлектрлік ортаға
таралуына жағдайға жақындайды, олар
толқынды бағыттаушы материал сияқты
бірдей параметрлермен (υ≈с/
).
Диэлектрлік волноводтың артықшылығы:
дизайндың қарапайымдылығы, арзан технологиялық технология, металл толқын жолақтарымен салыстырғанда өлшемді рұқсат үшін қатаң талаптар;
жоғары сапалы диэлектриктерді (поли стиролды, полиэтиленді, флюоропластиканы және т.б.) пайдаланған кезде төмендеуі төмен: сантиметрлік толқындарда, әлсіреу коэффициенті қуыс металдан жасалған толқындардың волновидтеріндегі әлсіреу коэффициентімен теңестіріледі және милиметрлік толқын ұзындығы бойынша ол әлдеқайда аз;
жоғары электрлік беріктігі.
Миллиметр диапазонында және қысқа толқын ұзындығы диэлектрлік волноводтарды пайдалану ұсынылады, себебі бұл диапазондағы металл толқын жолақтарын қолдану оларды өндіруде жоғары дәлдікпен, бетінің әсерін жоғарылату салдарынан волновидтің қабырғаларында энергия шығынын жоғарылатуымен қиындатады, мөлшерін азайту үшін. Диэлектрикалық волноводадағы кемшіліктерге мыналар жатады: волноводтың бұрыштарында және бұрыштарында сәулеленуге, атап айтқанда, шығындарға әкелетін ашық сыртқы өрістің болуы; Мұндай сәулеленуді болдырмау үшін кем дегенде (10 ... 20) λ бұрылу радиусы қамтамасыз ету қажет;
диэлектрлік штангаларды бекіту қиындығы, себебі толық көрініс жағдайлары бекіту нүктелерінде бұзылуы мүмкін.
Диэлектрикалық волновод әдетте H11 типті толқынмен дөңгелек метал толқыны арқылы қозғалады. Наразылық сұлбасы күріш. 14.6 (1 - металды толқынды жолақ, 2 - диэлектрлік волновод).
Диэлектрикалық толқын ұзындығы миллиметрлік толқын ұзындығы мен осьтік радиацияның антенналары диаметрі сантиметрлік және дезометрлік толқын ұзындығындағы аз мөлшерде берушілер ретінде қолданылады. Диэлектрикалық волноводтардың кең қолданысы оптикалық толқындық жолақта табылды. Мұндай волноводтар жеңіл бағыттаушылар деп аталады.