Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Волноводные тройники (разветвления)



Подготовка к лабораторной работе №1

Технические характеристики волноводных линий передачи

 

ВОЛНОВОД – это линия передачи, имеющая одну или несколько проводящих поверхностей с поперечным сечением в виде замкнутого проводящего контура, охватывающего область распространения энергии.

Ниже мы рассмотрим полый прямоугольный волновод с одним проводящим контуром, охватывающим область распространения энергии.

Прямоугольный волновод представляет собой металлическую трубу прямоугольного сечения с размерами поперечного сечения а и в соответственно широкой и узкой стенок волновода (Рис. 1) Если а=в, волновод называется квадратным.

 

Рис.1 Прямоугольный волновод

 

Диапазон частот, в котором, как правило, используется прямоугольный волновод – 1000 – 100 000 МГц.

Основной тип волны Н10. Критическая длина волны Н10 - λкр=2а.

Длина волны в волноводе с воздушным заполнением:

. (1)

Составляющие поля волны Н10 :

(2)

 

где и комплексные амплитуды полей, – постоянная распространения, – характеристическое сопротивление волны Н10. При приближении к значение растет до бесконечности.

Первые высшие типы волн – Н20кр=а), Е11 и Н11 ( .

Стандартные сечения выпускаемых волноводов : 72х34 мм ( , 23х10 мм ( ; – рабочая длина волны генератора. Размер b может отличаться от указанного.

Плотности электрических токов, текущих по стенкам волновода, находятся как векторное произведение составляющей вектора Н, касательной к металлической поверхности, и нормали к этой поверхности, т.е. токи на поверхности металла ортогональны линиям вектора Н.

Соответственно на широкой стенке волновода присутствуют составляющие токов jx и jz, а на узкой - jy:

 

(3)

где и – орты прямоугольной системы координат.

Амплитуды токов в зависимости от координат х и у меняются пропорционально соответствующим составляющим вектора Н.

На рис. 2 а показана структура силовых линий векторов Е и Н волны Н10, на рис. 2 б) эпюры распределения полей по координатным составляющим, на рис. 2 в указаны направления токов, текущих по стенкам волновода.



 

 

Рис. 1.2 Структура (а) и распределение поля (б), структура поверхностных токов (в) волны Н10 в прямоугольном волноводе.

 

Потери в волноводе.

Зависимость потерь в прямоугольном волноводе от длины волны показана на рис.3

 

 

Рис.1.3 Затухание волны Н10 в прямоугольном волноводе

 

Рабочая область для волны основного типа (Н10) лежит в пределах

где

Мощность, пропускаемая волноводом

 

Мощность, пропускаемая волноводом, может быть подсчитана как интеграл по поперечному сечению волновода от вектора Пойтинга:

 

(4)

где Еt – действующее значение поперечной составляющей поля Е в волноводе; S – площадь поперечного сечения волновода, через которое проходит волна, zс - характеристическое сопротивление волны Н10.

При приближении к пропускаемая мощность Р стремится к нулю.

 

Элементы тракта прямоугольного волновода.

Согласованные нагрузки.

На рис. 4 показаны несколько вариантов конструктивного выполнения согласованных нагрузок, для тракта на прямоугольных волноводах.

 

 

Рис. 4 а) нагрузка из клиновидной пластиной с резистивным покрытием.

б) и в) клиновидная нагрузка из поглощающего материала на малую мощность.



г) клиновидная нагрузка из поглощающего материала на большую мощность.

 

Для согласованных нагрузок должно выполняться условие малого отражения падающей волны от входа нагрузки. Для выполнения этого требования волна должна входить в зону поглощения постепенно С этой целью нагрузка выполняется в форме клина. В конструкциях на рис. б) - г) плоскость клина ортогональна вектору Е, длина клиновидной части нагрузки, выбирается большей, чем половина длины волны в волноводе. В случае конструкции, представленной на рис. 4 а), вектор Е параллелен плоскости клина, постепенность вхождения достигается путем плавного увеличения площади зоны с резистивным покрытием за счет клиновидной формы пластины.

Нагрузка считается хорошо согласованной, если ее КБВ больше 0,95 (КСВ меньше 1,05)

Волноводные тройники (разветвления)

На рис. 5 показаны параллельное и последовательное разветвления волноводного тракта с волной Н10. При включении волновода 3 в разрыв узкой стенки волновода 1-2 продольный ток, текущий по широкой стенке волновода тракта делится на две части. Часть тока продолжает течь по волноводу 1-2, а часть ответвляется в волновод 3. Соответственно разветвление называется параллельным волноводным тройником.

В случае включения волновода 3 в разрыв широкой стенки волновода1-2 (Рис. 5 б) продольный ток jz перетекает с широкой стенки волновода тракта на широкую стенку волновода ответвления. Ток на противоположной стенке ответвления течет в обратную сторону и, перетекая на стенку волновода тракта, создает ток, однонаправленный с входящим в шлейф. Таким образом, продольный ток последовательно обтекает шлейф и тройник носит название последовательного.

Соответствующие эквивалентные схемы представлены на Рис.6.



Рис 5 Параллельное (а) и последовательное (б) разветвление волноводов

Рис 6 Эквивалентные схемы параллельного (а) и последовательного (б) разветвлений волноводов

Реактивные шлейфы.

Термин «реактивный шлейф» употребляется для отрезков линии передачи с режимом короткого замыкания или холостого хода в сечении нагрузки.

Шлейфы на основе прямоугольного волновода делаются короткозамкнутыми, поскольку открытый конец волновода сильно излучает и режим холостого хода не может быть реализован.

Шлейф может включаться в тракт параллельно либо последовательно.

Если плечо 3 тройника (рис. 5), закоротить на некотором расстоянии от разветвления, то образуется короткозамкнутый шлейф включенный в тракт параллельно или последовательно, и его называют соответственно параллельным либо последовательным короткозамкнутым реактивным шлейфом. Конструктивное выполнение кз шлейфов на прямоугольном волноводе рассматривается на лекциях.

 


Просмотров 1837

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!