- •И. В. Богачков Электромагнитные поля и волны
- •Предисловие
- •Тема 1. Введение в теорию эмп
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Классификация радиоволн
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 2. Основные уравнения теории эмп
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Уравнения Максвелла в интегральной форме
- •Уравнения Максвелла в дифференциальной форме
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 3. Граничные условия для векторов эмп
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 4. Баланс энергии эмп
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 5. Волновые уравнения для векторов эмп
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 6. Плоские эмв в диэлектриках
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 7. Эмп в проводниках
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 8. Эмв в реальных средах. Поляризация эмв
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 9. Эмв на границе раздела двух сред
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Формулы Френеля
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 10. Классификация эмп. Особенности квазистационарного эмп
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 11. Электродинамические потенциалы. Основные теоремы и принципы электродинамики
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 12. Излучение эмв
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 13. Плоские эмв в анизотропной среде
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 14. Дифракция эмв
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 15. Условия распространения эмв в направляющих системах
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Для того чтобы эмв перемещалась в лп, необходимо нахождение и в поперечной плоскости (s).
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 16. Полые металлические волноводы
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Эмв в прямоугольном волноводе
- •Волноводы сложных форм сечения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 17. Линии передачи т-волны
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 18. Волоконные световоды и другие Линии передачи
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 19. Волновые процессы в нерегулярных линиях
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 20. Элементы линий передачи
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Тема 21. Объемные резонаторы
- •Указания к теме
- •Основные сведения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Библиографический список
- •Содержание
Волноводы сложных форм сечения
П- и Н-волноводы. Для расширения полосы рабочих частот и улучшения компактности линии применяют волноводы с П- (рис. 16.8) и Н- (рис. 16.9) формой поперечного сечения [2].
Рис. 16.8 Рис. 16.9
Анализ ЭМП в П- и Н-волноводах сложен. За счет изменения формы поперечного сечения структура волны основного типа этих волноводов изменяется в сторону Т-волны, что приводит к тому, что fкр моды, аналогичной Н10 прямоугольного волновода, снижается, а fкр следующего типа волны, аналогичного Н20 , несколько повышается. В результате рабочий диапазон частот расширяется почти в два раза по сравнению с прямоугольным волноводом [1–3].
Однако повышенная концентрация ЭМП в зазоре снижает величину допустимой передаваемой мощности. Затухание П- и Н-волноводов выше, чем у прямоугольного тех же размеров.
Параметры Н-волноводов обычно получаются несколько лучше, чем у волноводов с П-формой поперечного сечения [1, 22]. Рекомендации для проектирования таких волноводов можно найти в [2, 22, 27–29, 33].
Эллиптические волноводы.Эллиптический волновод (рис. 16.10) имеет схожие параметры с круглым волноводом, но в нем удается существенно уменьшить поляризационное вырождение ЭМВ, характерное для моды Н11 круглого волновода.
«
Рис. 16.10
. (16.22)
На нерегулярностях по всей длине волновода происходит обмен энергией между основной («косинусной») и паразитной («синусной») ЭМВ, что в итоге приведет к тому, что на выходе волновода поляризация ЭМВ изменится, а это может привести к поляризационным потерям [2].
Приближенно fкр основного типа волны рассчитывается по формуле [1]
fкр = 8,7849 (1+0,0236(1–(b/a)2))/a . (16.23)
Оптимальные размеры эллиптического волновода: b/a = 0,5 – 0,6. При этом обеспечивается минимальное затухание при широкой полосе рабочих частот [2]. При использовании эллиптического волновода получается меньшее затухание, чем у прямоугольного волновода таких же размеров (2ax2b). Коэффициент затухания ЭМВ в эллиптическом волноводе приближенно можно оценить по (16.24) [1–3]
. (16.24)
Список рекомендуемой литературы: [1, гл. 18, с. 112–121; 2, с. 187–220; 3, гл. 15, с. 76–86; 5, с. 87–100; 6, с. 174–176, 231–257; 7, с. 139–169, 208–213; 8, с. 214–226; 9, с. 197–239; 10, с. 197–238; 11, с. 213–261; 12, с. 234–266; 13, с. 261–278, 285–293, 305–309; 22].
Контрольные вопросы и задания
Дайте характеристику распространения ЭМВ в односвязных волноводах.
Дайте характеристику частотной зависимости групповой и фазовой скоростей в односвязных волноводах.
Отличается ли длина волны генератора от длины ЭМВ в волноводе?
Какой тип волн является основным в прямоугольном волноводе?
Почему рабочий и одномодовый диапазоны частот различаются?
Какой тип волн является основным в круглом волноводе?
Почему у волн типа Hm0затухание уменьшается?
Какие типы мод круглого волновода находят практическое применение?
Какие достоинства имеет эллиптический волновод?
Какие достоинства имеют волноводы П- и Н-образной формы сечения?
Опишите частотную характеристику поведения затухания основных типов волн в односвязных волноводах.
Дайте сравнительную характеристику всем типам односвязных волноводов.
Сравните односвязные волноводы с другими типами линий передачи.
Оцените дисперсию характеристик ЭМВ в односвязных волноводах.
Как определить типы мод прямоугольного волновода на заданной частоте?
Как выбирают прямоугольный волновод на заданный диапазон частот?