1. Расчет прямоугольного волновода.

_{Так как антенна рассчитана на сантиметровые длины волн, в качестве основного фидерного тракта используем прямоугольный волновод с волной H10.}

_{Схематическое изображение его части представлено на след. рисунке:}

_{Размеры поперечного сечения волновода выбираются так, чтобы волна H10 находилась в докритическом режиме, а волны высших типов, в частности H20 и H01, в закритическом режиме.}

_{Размер широкой стенки: 0.6 < a <0.9, 5.1 см. < a < 7.65 см. Выбираем a = 6.0 см.}

_{Размер узкой стенки: b < , b < 4.25 см. Выбираем b = 3.0 см.}

_{Материал – латунь.}

_{Толщина стенки – 1.5 мм.}

_{Предельная мошность, пропускаемая волноводом:}

_{Епред=30 кВ/см – напряженность электрического поля пробоя.}

Р_пред 7.6 МВт.

Допустимая мощность -- предельная мощность пропускания, умноженная на коэффициент запаса электрической прочности. Она учитывает неоднородности, вызывающие местные концентрации электрического поля, климатические факторы и наличие стоячей волны. Допустимая мощность Р_доп равняется: Р_доп = (1/3…1/5) * Р_пред.

Р_доп = 1.52 кВт.

При повороте волновода на 90⁰, производить скругление изгиба не требуется, так как данная антенна работает в узкой полосе частот.

2. Расчет круглого волновода.

_{При вращении одной части волновода относительно другой должна сохраняться осевая симметрия поля. Это обеспечивается в круглых волноводах с волной типа E01 и H01.}

Из-за сложности возбуждения волны Н₀₁ в круглом волноводе в чистом виде (одновременно возбуждаются волны типа Н₁₁, Е₀₁, Н₂₁,Е₁₁) использование вращающихся сочленений на основе данного типа волны не получило широкого практического применения. В результате во вращающихся сочленениях как правило используется волна E₀₁.

Диаметр основного круглого волновода сочленения D определяется из условия распространения волны Е₀₁ (D>0,76) и затухания высших типов волн (D<0,97), т.е.

6.46 см. < D < 8.25 см.

D = 8.116 см. R = 4.058 см.

Проверка круглого волновода на максимальную пропускаемую мощность не производится, так как в прямоугольном волноводе с волной Н₁₀ электрический пробой наступает быстрее, чем пробой в круглом волноводе при любом типе волны.

3. Дроссельно-фланцевые соединения.

Для соединения отрезков волноводных линий передачи используются дроссельные соединения в круглых, вращающихся друг относительно друга волноводах и контактные фланцевые соединения в прямоугольных волноводах.

В качестве дроссельной секции в круглом волноводе применяется полуволновая замкнутая линия, состоящая из двух параллельных четвертьволновых участков. Использование притертого фланца при тщательной обработке и соблюдении параллельности фланцевых поверхностей позволяет получить в месте соединения двух неподвижных друг относительно друга отрезков волноводных линий хороший электрический контакт.

4. Переход от прямоугольного волновода к круглому.

Для согласования волнового сопротивления прямоугольного волновода с круглым волноводом используются индуктивные диафрагмы, которые впаиваются с двух сторон в прорези в узких стенках прямоугольного волновода, емкостные диафрагмы в виде кольцевого выступа в круглом волноводе, индуктивные штыри, впаиваемые в прорези в широкой стенке прямоугольного волновода. Их положение и размеры подбираются экспериментально.

5. Подавление паразитных типов волн:

При переходе от прямоугольного волновода с волной Н₁₀ к круглому волноводу в последнем возникают волны: рабочая - Е₀₁ и более низкая паразитная - Н₁₁. Волна Н₁₁ имеет несимметричную структуру поля и её энергия в круглом волноводе равна 1%, поэтому необходимы специальные устройства для гашения этой волны (допустимое содержание паразитных волн составляет 0,1%). В конструкциях таких сочленений для подавления паразитных волн широко применяют «гасящие объемы» и резонансные кольца.

«Гасящий объем» представляет собой круглый волновод, включаемый последовательно с возбуждающим прямоугольным и основным круглым волноводами сочленения. Если длину волновода сделать кратной целому числу полуволн типа Е₀₁, то входное сопротивление волноводов для волны Е₀₁ будет мало, и эта волна без затухания будет распространяться в основном круглом волноводе. Если одновременно сделать длину волновода кратной нечетному числу четвертей длин волн для волны Н₁₁, то входное сопротивление гасящего волновода для этой волны будет велико, и волна Н₁₁ в основном круглом волноводе распространяться не будет. Следовательно, длина «гасящего объема» определяется из условий: l =  _  ; l = 3_  ,

где _1 = 16.99 см; _1 = 11.32см – длины волн в волноводе.

После подстановки получаем: l = 8.493 см.

Диаметр гасящего волновода определяется из соотношения:

d = 7.52 см.

Принцип действия резонансных колец заключается в следующем: линии вектора E перпендикулярны кольцу, поэтому при точной ориентировке кольца в волноводе в нем не возбуждаются токи и волна Е₁₀ распространяется без потерь. В то же время волна Н₁₁ возбуждает в кольце токи, имеющие резонанс при длине кольца, равной длине волны в воздухе. Текущие в кольце токи возбуждают в волноводе волну типа Н₁₁ с фазой поля, сдвинутой на 180⁰ по отношению к фазе возбуждающего поля. Поэтому в круглом волноводе за кольцом поля волны Н₁₁ взаимно уничтожаются.

r₀ = 0.159 см. - радиус круглой проволоки для изготовления колец.

r = 1,65 см – внутренний радиус кольца.

L=(2n + 1) _ - расстояние между фильтрующими кольцами; n=1,2….

L = 14.5 см.

Расстояние от кольца до дна основного круглого волновода выбирается из конструктивных соображений. Так как оно больше четверти длины волны Н₁₁, то практически не влияет на резонансную частоту кольца.

L₁ = 5.75 см. - расстояние от кольца до дна основного круглого волновода.