26 Вопрос «Условия распространения волн в односвязных волноводах»

Волновое число ЭМВ, распространяющейся в направляющей системе вдоль оси , целесообразно разложить на поперечный и продольный волновые коэффициенты

Распишем волновые числа через соответствующие длины волн. Будем рассматривать только полые волноводы из немагнитных проводников ( =1). Поперечное волновое число определяет критическую длину волны волновода.

где – циклическая частота, – скорость света, – длина волны в волноводе, – длина волны генератора.

где частота генератора, критическая частота, - ампертура волновода, вычисляется по формуле:

Чтобы и другие характеристики ЭМВ в волноводах были действительными величинами, подкоренные выражения (5-3) должны быть больше нуля. Отсюда следует, что для распространяющейся в односвязном волноводе ЭМВ должны выполняться следующие неравенства

Фазовая скорость и групповая скорость в односвязных волноводах рассчитываются по формулам:

На рисунке 4 приведены графики частотных зависимостей и ЭМВ в односвязных волноводах. Из (5-5) и рисунка 16 следует, что фазовая скорость в односвязных волноводах всегда больше скорости света, а групповая скорость всегда меньше.

27 Вопрос «Типы волн в прямоугольном волноводе

Поверхность прямоугольного волновода (рисунок 17) образуется плоскостями . Обычно широкая стенка в 2-2,5 раза длиннее стенки .

Рисунок 17

Решение для H-волн и Е-волн имеет вид:

(5-7)

где , , – комплексные амплитуды генератора.

28 Вопрос «Круглый волновод»

Круглый волновод представляет собой полый цилиндр радиусом a. Схематическое изображение круглого волновода показано на рис. 4.12.

Рис. 4.12

Приведем основные результаты решения волновых уравнений для круглого волновода. В круглом волноводе существуют волны Е и Н-типов.

Фазовая и групповая скорости определяются следующим образом.

Для волн Е-типа: где - волновое число, - корни уравнения Бесселя, а – радиус волновода.

Для волны Н-типа:

Анализ содержания таблицы 4.2, 4.3 позволяет сделать следующие выводы:

1. В круглом волноводе низшим типом волны является волна Н₁₁.

2. У волны Н₀₁ на стенках волновода азимутная составляющая отсутствует и существует только продольная составляющая напряженности магнитного поля. Продольная составляющая поля при также стремится к нулю, что приводит к результату: ток по стенкам не течет. Этим обеспечивается малое затухание волны Н₀₁ (Н_0n) в круглых волноводах.

1. Волна Е₀₁ в круглом волноводе обладает круговой симметрией. Благодаря этому свойству она используется во вращающихся соединениях антенных устройств.