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)






Коаксиально-волноводные переходы



При подсоединении волноводов к другим элементам тракта СВЧ, например к генератору, имеющему выход на коаксиал необходимо использовать переходы от коаксиальной линии к волноводной.

Стандартно используемые переходы от коаксиального кабеля с волной типа Т к прямоугольному волноводу с волной типа Н10 показаны на рис. 11.

В широкой стенке волновода прорезается отверстие по диаметру внешней оплетки коаксиала, который вставляется в это отверстие и припаивается к волноводу. Внутренний проводник коаксиала в виде зонда входит в волновод на определенную глубину, обеспечивающую согласование перехода. С одной стороны волновода устанавливается фланец для соединения с основным трактом, с другой - волновод закорачивается на расстоянии от сечения ввода коаксиала, равном четверти длины волны (Н10). В данной конструкции коаксиал подключен к волноводу параллельно, волноводный шлейф в сечении включения коаксиала имеет бесконечное сопротивление. Диафрагма служит для дополнительного согласования перехода с волноводной линией.

Рассмотренная конструкция перехода является достаточно узкополосной ее полоса 5-7% по уровню КБВ=0,95.

Более широкополосной является конструкция, показанная на рис. 11 в). Отличие от предыдущего случая состоит в наличии металлического стержня, припаянного в своей средней части к зонду, а концами к противолежащим узким стенкам волновода. В этом случае полоса согласования расширяется до 10-15% , что связано с тем обстоятельством, что распределение тока по зонду становится равномерным и слабо меняется в полосе частот, т.к. ток протекает сначала по вертикальному зонду, а затем переходит на горизонтальный стержень (в предыдущей конструкции ток на конце зонда равнялся нулю). Горизонтальный стержень не участвует в возбуждении волны Н10, поскольку возбуждаемый им вектор поля Е параллелен широкой стенке волновода. Расстояние между широкими стенками меньше половины длины волны и волновод для поляризации вектора Е, параллельной широкой стенке волновода, является запредельным.



Рис. 9 Коаксиально - волноводные переходы

 

 

Нерегулярности волноводного тракта

К нерегулярностям волноводного тракта относятся пассивные реактивные штыри, располагаемые в волноводе параллельно линиям вектора Е, и диафрагмы. Данные элементы используются, как правило, в схемах согласования волноводных трактов, либо в качестве элементов фильтров.

 

Штыри в волноводе

На рис. 12 изображен емкостный штырь, представляющий собой цилиндрический пассивный проводник, припаянный одним концом к широкой стенке волновода. Эквивалентная схема замещения штыря показана на том же рисунке. Она содержит последовательный контур, включенный параллельно в линию передачи. Вследствие концентрации линий поля Е на конце штыря образуется емкость. Индуктивность обусловлена прохождением токов по штырю.

Если длина штыря мала, то индуктивность незначительна и схема замещения такого штыря – емкость. При увеличении длины штыря индуктивная составляющая увеличивается и при некоторой длине емкостная и индуктивная составляющие сопротивления становятся равными, в результате образуется резонансный последовательный контур, включенный параллельно в волноводный тракт и накоротко замыкающий этот тракт на резонансе. Штырь в этом случае называется резонансным.

 

Рис.10 Емкостный штырь и его схема замещения

 

Использование емкостных штырей существенно снижает электропрочность волноводов.



В случае, когда штырь полностью перемыкает волновод (рис.13), он имеет только индуктивную составляющую сопротивления и называется индуктивным.

 

 

 

Рис.11 Индуктивный штырь и его схема замещения

 

Реактивность, вносимая штырями, зависит от диаметра штыря, его расположения относительно узких стенок волновода (расстояние d) и может быть найдена с использованием графиков, приводимых в справочной литературе.

Последовательные емкости в схемах замещения штырей на рис. 12 и 13 учитывают конечность толщины штыря и при тонких штырях ими можно пренебречь.

 

Волноводные диафрагмы.

Волноводные диафрагмы представляют собой тонкие металлические перегородки, частично перекрывающие поперечное сечение волновода. На практике чаще всего используются симметричные индуктивная и емкостная диафрагмы и резонансная диафрагма.

Индуктивная диафрагма представлена на рис.14 а) Токи, текущие по стенкам волновода, частично замыкаются через диафрагму. В магнитном поле этих токов запасается магнитная энергия. Поэтому схема замещения индуктивной диафрагмы в прямоугольном волноводе с волной Н10 представляет собой индуктивность, включенную параллельно в линию передачи. Величина нормированной реактивной проводимости индуктивной диафрагмы bL может быть рассчитана по приближенной формуле:

 

bL= (λв\a)ctg2dL/(2a)]. (6)

Емкостная диафрагма уменьшает зазор между широкими стенками волновода, в результате этого происходит концентрация поля Е на кромках диафрагмы. Поэтому схемой замещения емкостной диафрагмы (рис. 14 в)) является емкость, включенная параллельно в линию передачи с нормированной реактивной проводимостью bc

 

bc= (4bв)ln{cosec [π dc/(2b)]}. (7)



 

В (6) и (7)λв - длина волны типа H10 в волноводе (см. соотношение (1)), λ0 - длина волны в свободном пространстве, остальные обозначения ясны из рис.14.

Рис.12 а) Индуктивная диафрагма; б) емкостная диафрагма; в) резонансная диафрагма.

 

Резонансная диафрагма содержит в себе элементы индуктивной и емкостной диафрагм и имеет схему замещения в виде параллельного резонансного контура, параллельно включаемого в тракт. Выбором размеров диафрагмы можно достичь резонанса на рабочей длине волны. Резонанс на заданной частоте можно получить при множестве размеров диафрагм, отличие их состоит в различной внешней добротности полученных контуров. На резонансе сопротивление контура равно бесконечности и диафрагма ведет себя как полосно-пропускающий фильтр. Полоса пропускания зависит от внешней добротности контура.

 

Перечень вопросов

1. Диапазон длин волн, характерный для использования прямоугольных волноводов.

2. Основной тип волны. Составляющие полей Е и Н. Картина силовых линий. Координатные составляющие токов на широкой и узкой стенках волновода, зависимость их величин от координат точки наблюдения. Зависимость фазовой скорости и длины волны от диэлектрич. и магнитной проницаемости заполнения. Критическая длина волны. Характеристическое сопротивление.

3. Почему не излучает продольная щель, прорезанная по середине широкой стенки волновода?

4. Первый высший тип в прямоугольном волноводе. Составляющие полей Е и Н. Картина силовых линий. Критическая длина волны.

5. Стандартные размеры волноводов 3-х и 10-сантиметрового диапазонов.

6. Зависимость потерь в металле для волновода от длины волны генератора для волны Н10. Как определяется область рабочих частот волны Н10?

7. Как посчитать мощность, пропускаемую по волноводу. Как изменяется максимально пропускаемая мощность в диапазоне рабочих длин волн?

8. Как в прямоугольном волноводе изменяются потери и максимально пропускаемая мощность при приближении рабочей частоты к критической частоте для используемого типа волны.

9. П и Н образные волноводы. Их достоинства и недостатки по сравнению с прямоугольными.

 


Просмотров 2594

Эта страница нарушает авторские права




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