2. Элементная база

В прямоугольных волноводах используется волна Н₁₀. Однако по мере увеличения частоты в волноводе могут создаться условия для распространения высших типов волн.

Рис. 10 Рабочая область волны Н₁₀

В рабочем диапазоне на неоднородностях тоже возникают высшие типы волн, но они затухают по экспоненциальному закону по мере удаления от этой неоднородности, поскольку рабочая частота ниже их критической частоты.

Рассмотрим конструкцию некоторых элементов СВЧ волноводной техники.

Аттенюаторы. Они служат для уменьшения подаваемой мощности за счет ее поглощения. Основной принцип их работы следующий. Когда поглощающая пластина помещается параллельно вектору напряженности электрического поля, она поглощает часть энергии. Величина поглощения зависит от площади пластины, от величины поля, от ориентации и положения пластины в волноводе. Существует несколько конструкций аттенюаторов, которые представлены на рис. 11.

Рис. 11 Конструкции аттенюаторов

Фазовращатели. Они позволяют менять фазу на выходе устройства по отношению ко входному сигналу. Конструкция их подобна конструкции аттенюаторов, описанных выше. Различие лишь в том, что поглощающая пластина заменена диэлектрической с малыми па СВЧ потерями. Диэлектрик уменьшает фазовую скорость волны, заставляя ее двигаться дольше. Есть фазовращатели другого типа, основанные на увеличении хода волны. Конструкция такого фазовращателя представлена на рис. 12.

Рис. 12 Фазовращатель

Направленные ответвители. Они предназначены для фиксированного ответвления сигнала из одной линии в другую. Как правило, направленные ответвители имеют конечную полосу пропускания и часто используются в качестве полосовых фильтров на СВЧ. Простейшая конструкция направленного ответвителя представлена на рис. 13.

Расстояние между щелями равно четверти длины волны в волноводе. Благодаря этому волны после прохождения щелей, направленные против волны в основном волноводе гасят друг друга.

Рис. 13 Принцип работы направленного ответвителя

Объемные резонаторы. Объемные резонаторы служат для измерения частоты генерируемых колебаний. Приборы называются волномерами. Их различают по конструкции и по добротности.

• Волномеры малой точности используют резонаторы с добротностью до 2000.

• Волномеры средней точности 2000 < Q < 10000.

• Волномеры большой точности Q > 10000.

По конструкции перестраиваемые резонаторы разделяют на резонаторы коаксиального типа и волноводного типа.

Рис. 14 Некоторые типы резонаторов

Перестройка (перемещение плунжера) осуществляется с помощью микрометрического винта.

Связь резонатора с линией передачи осуществляется рассмотренными ранее тремя способами.

Волноводная измерительная линия (ИВЛ).

Конструкция измерительной волноводной линии приведена на рис. 15.

Она состоит из каретки «6», которая располагается над прямоугольным волноводом и может перемещаться над ним вдоль волновода. Вдоль середины широкой стенки волновода (под кареткой) сделана неизлучающая прорезь для погружения штыря. Каретка снабжена линейкой с нониусом.

В каретку «6» входят:

1) Штырь «2» с винтом регулировки погружения штыря в волновод. Глубина погружения определяет величину связи резонатора и волновода.

2) Плунжеры (поршни) «3» и «5» предназначены для настройки резонатора «1» в резонанс с частотой проходящего в волноводе СВЧ сигнала и для согласования диодного выпрямителя с «4» резонатором.

Рис. 15 Конструкция ИВЛ

Существует много других устройств на СВЧ: простые Т – мосты, двойные Т – мосты, устройства на ферритах (гиратры, циркуляторы, фазовращатели, вентили и т.д.), многим из которых нет аналогов в низкочастотной радиотехнике.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Типы волн в фидерных линиях.

2. Волна Н₁₀ .

3. Что такое комплексная амплитуда.

4. Что такое «постоянная распространения», фазовая и групповая скорость.

5. Длина волны в волноводе и в свободном пространстве.

6. Структура полей Е и Н в волноводе.

7. Токи на поверхностях волновода. Излучающие и неизлучающие щели.

8. Аттенюаторы, фазовращатели.

9. Конструкции и параметры резонаторов.

10. Устройство и принцип действия направленных ответвителей.

11. Устройство и принцип действия измерительной волноводной линии (ИВЛ).

12. Назначение замедляющих структур.

13. Типы замедляющих структур.

14. Дисперсия и ее виды.

Характеристики и параметры замедляющих структур .