10.2.2. Токи на стенках круглого волновода

 

Плотность токов на стенках круглого волновода j_Sm  в соот­ветствии с граничным условием (1.110) определяется формулой

Из формул (10.41) и (10.37) следует, что при распространении по волноводу основной волны Н₁₁ на его стенках текут и по­перечные, и продольные токи (рис.10.18), а волна Н₀₁ возбуждает только поперечные токи (рис. 10.19). В случае волны Е₀₁, как следует из формул (10.41) и (10.32), текут только продольные токи, равномерно распределенные по периметру волновода.

 

10.2.3. Передача энергии по круглому волноводу

 

Основной волной круглого волновода является волна Н₁₁, а первым высшим типом – Е₀₁ Поэтому в соответствии с данными табл.10.1 и 10.2 условие одноволновости имеет вид 2,61а<λ<3,41а

 

Коэффициент широкополосности, определяемый по формуле (10.24), ζ = 1,3, т.е. существенно ниже, чем у прямоугольного волновода.

Мощность, переносимая волной по круглому волноводу (мощ­ность бегущей волны), рассчитывается по формуле (9.46). Вычис­ляя входящие в эту формулу интегралы, для волны Н„ получаем:

 

Коэффициент ослабления α _мсоот­ветствующий волне Н₁₁, вычисляется по формуле

Формулы для коэффициента ослаб­ления α_м, соответствующие другим ти­пам волн, могут быть получены из (9.49). Окончательные выражения приведены, например, в [1]. Графики зависимости α_м (в дБ/м) от частоты для волн Н₁₁, Е₀₁ и H₀₁ в круглом   медном волноводе для случая а = 25,4 мм показаны на рис. 10.20. Как видно, для волн Н₁₁ и Еo₁ они аналогичны графикам, приведенным на рис.10.12 для случая  волн  в  прямоугольном  волноводе.   График,  характери­зующий зависимость коэффициента, ослабления от частоты для волны Н₀₁ в круглом волноводе, имеет существенное отличие от графиков для  волн  Н₁₁   и  Е₀₁.   У этих  волн  коэффициент α_м неограниченно возрастает при f+f_Kp и f→∞. Указанные особенности поведения α_м объясняются так же, как в случае прямоугольного волновода.  Поведение коэффициента ослабления волны Н₀₁ в круглом волноводе при увеличении частоты имеет иной характер, а именно коэффициент α_м для этой волны монотонно убывает с ростом частоты. Эта особенность объясняется тем, что у волны Ho₁ в круглом волноводе вектор плотности поверхностного тока проводимости   не  имеет  продольной  составляющей   (j _Smz=0). Отличная от нуля составляющая j_Smφ) возбуждается продольной составляющей напряженности магнитного поля  H_mz(a, φ,z).   При повышении частоты в волноводе с фиксированными размерами поперечного сечения структура поля любой волны приближается к структуре поля ТЕМ-волны, у которой Н_z = 0.  Следовательно, у волны   Н₀₁   при   повышении   частоты   H_mz -> 0 и   одновременно стремится к нулю плотность поперечных токов проводимости. Но это означает, что потери должны непрерывно уменьшаться. Как показывает численный расчет, потери в круглом волноводе на волне Н₀₁ меньше потерь в волноводе того же радиуса на волне Н₁₁, если только а/λ>2, а существенный выигрыш достигается при а/λ>3...4.

32. Общие свойства объемных резонаторов

Простейшие типы объемных резонаторов представляют собой часть пространства, ограниченную со всех сторон металлической оболочкой. Сюда, в частности, относятся резонаторы в виде короткозамкнутых отрезков коаксиальной линии, полых металлических

 

Волноводов и др. По аналогии с направ­ляющими системами резонаторы этого типа называют закрытыми. Можно также почти полностью устранить излучение в окружаю­щее пространство, используя явление пол­ного отражения от границы раздела двух диэлектриков с различными диэлектриче­скими проницаемостями. В качестве приме­ра на рис.11.1 показан объемный резонатор этого типа, представляющий собой отрезок диэлектрического волновода, торцы которого металлизированы. По аналогии с направляющими системами ре­зонаторы, в которых отсутствует замкнутая металлическая обо­лочка, называют открытыми.