ЭД / Новая папка / ЛК 8 ТЭД_и_РРВ

ЭД и РРВ (ЛК 8)

Электромагнитные волны в прямоугольном волноводе

∙прямоугольный волновод;

∙критическая длина волны в прямоугольном волноводе;

∙основной тип волны в прямоугольном волноводе;

∙структура поля волны Н10 в прямоугольном волноводе;

∙структура токов на стенках волновода для волны Н10;

∙структуры поля высших типов волн в поперечном и продольном сечении прямоугольного волновода.

ЭД и РРВ (ЛК 8)

зом с повышенной электрической прочностью.

ЭД и РРВ (ЛК 8) Прямоугольный волновод

Прямоугольный волновод является наиболее распространенным типом линии передачи в миллиметровом, сантиметровом и в коротковолновой части деци- метрового диапазона. Он позволяет передавать весьма значительные уровни мощности с малым затуханием, является широкополосным и механически прочным.

За счет многократных отражений плоской волны от стенок волновода в вол- новоде образуются волны типа Е и Н. Эти волны принято обозначать как вол- ны Еmn и Hmn. При этом величины m и n могут принимать любые положи- тельные значения.

Для волн класса Hmn индекс m либо n может принимать значение ноль.

Индексам m и n, которые определяют тип волны, можно придать четкий фи- зический смысл. Именно, индекс m (n) определяет число стоячих полуволн, укладывающихся вдоль широкой (узкой) стенки волновода.

ЭД и РРВ (ЛК 8)

Критическая длина волны в прямоугольном волноводе

Критическая длина волны как для волн Еmn, так и для волн Hmn, зависит от размеров поперечного сечения волновода, типа волны и может быть опреде-

лена по формуле

где a и b – размеры широкой и узкой стенок волновода.

b

а

ЭД и РРВ (ЛК 8)

Основной тип волны в прямоугольном волноводе

Основной волной (основным типом волн) в прямоугольном волноводе назы-

вается волна, которая обладает максимальной критической длиной волны. В случае a > b величина lкр принимает наибольшее значение при m = 1, n = 0.

Отсюда следует, что основным типом волны в прямоугольном волноводе является волна H10. При этом критическая длина волны H10 равна удвоенно- му размеру широкой стенки волновода, т.е. lкр = 2а. Условие одноволнового режима в прямоугольном волноводе при а ³ 2b имеет вид a < λ < 2a .

При этом необходимо отме- тить, что в волноводе воз- можно распространение бес-

конечного множества разных типов волн (мод), каждая из которых характеризуется оп-

ределенной парой значений чисел m и n.

где Н0 – любая постоянная, которая определяется мощностью источников, возбудивших волну, β = (2πλ)1− (λ2a)2 .

Для основного типа волны прямоугольного волновода H10 :

ЭД и РРВ (ЛК 8)

Основной тип волны в прямоугольном волноводе

Волновое сопротивление основного типа волны прямоугольного волновода H10 определяется выражением

где Zc – волновое сопротивление среды в волноводе.

Коэффициент затухания волны H10 в стенках волновода можно рассчитать по формуле:

где RS – поверхностное сопротивление материала, из которого выполнен вол- новод, может быть определено по формуле:

ЭД и РРВ (ЛК 8)

Основной тип волны в прямоугольном волноводе

На поверхности стенок волновода протекают поверхностные токи, которые связаны с вектором магнитного поля следующей формулой:

где n0 – орт внутренней нормали к стенкам волновода; H – значение магнит- ного поля волны на поверхности стенок волновода.

ЭД и РРВ (ЛК 8)

Структура поля волны Н10 в прямоугольном волноводе

λв

λв

ЭД и РРВ (ЛК 8)

Структура токов на стенках волновода для волны Н10