32) Выбор размеров волновода по заданному диапазону рабочих частот и
типу волны
Если возбудить волну Н10 так, чтобы она была в докритическом режиме, т.е. λ < λкр, эта волна будет переносить энергию сигнала. В случае для других, высших типов волн будет соблюдаться условие, что λ > λкр, то они будут находиться в электрическом режиме и, следовательно, не будут участвовать в передачи энергии сигнала к нагрузке. Такой режим работы, когда устанавливается режим передачи энергии сигнала только одним типов волны, называется одноволновым режимом.
Основным преимуществом работы с основной волной волной является то, что при правильном выборе поперечных размеров волновода так, чтобы λкр.в.в< λ< λкр.осн можно без специальной фильтрации обеспечить одноволновый режим.
Этот режим хорош тем, что при нем можно обеспечить хорошее согласование линии передачи с нагрузкой.
33) Предельная и допустимая мощности в волноводе
В
докритическом режиме вдоль волновода
передается мощность электромагнитного
поля. Если задана полоса частот, то можно
ограничиться расчетом предельной
мощности на минимальной частоте
диапазона, так как на максимальной она
будет выше. Для расчета мощности,
проходящей через поперечное сечение
волновода, надо проинтегрировать
удельную мощность(т.е. вектор Пойнтинга)
по площади поперечного сечяения волновода
,
Где
В результате подстановки поперечных полей типов Е┴ и Н┴ волн можно получить мощность, проходящую через сечение волновода ри заданной напряженности электрического поля Е.
В зависимости от того какое значение подставляется, получается: при пробивном значении поля Е = Епроб – предельная мощность Рпред , при которой наступает пробой; напряженность поля берется допустимой Е=Едоп , то это допустимая мощность Рдоп ; если берется заданное рабочее значение поля, то это будет та мощность, которая проходит по волноводу, т.е. рабочая мощность Рраб.
Ввиду того, что при КСВ>1 пробой наступает при меньшем значении проходящей по волноводу мощности из-за перенапряжений в максимумах, эта мощность называется пробивной, она будет меньше предельной
34) Коэффициент полезного действия линий передачи
В линиях передачи большое практическое значение имеет их коэфициент полезного действия, под которым понимается отношение активной мощности в нагрузке к полной активной мощности на входе линии. Если можно считать, что в линии имеют место отражения только от нагрузки, то при наличии потерь коэффициент полезного действия (КПД) вычисляется так:
Где
- модуль коэфициента отражения
а –коэфициент затухания ,Нп/м
l –длина линии, м
Отсюда видно, что для увеличения КПД линии необходимо по возможности уменьшить ее длину, свести к минимуму отражения и снизить потери в стенках волновода в диэлектрике.
35) Максимально допустимая длина волноводной линии передачи
Из-за того, что в волноводах имеет место дисперсия – зависимость фазовой и групповой скорости от частоты, то у широкополосных сигналов при определенной длине волновой линии могут появляться искажения их формы за счет различного группового запаздывания разных частот. Изменение фазы на 180® между крайними частотами спектра считается верхним допустимым пределом. Если задана полоса частот сигнала, то можно определить максимально допустимую длину линии, при которой искажения еще невелики
Где f-средняя частота ,Гц
-разность
двух крайних частот спектра, Гц
Если длина линии задана, то можно, наоборот, найти максимально допустимую ширину полосы частот сигнала . Наоборот, при работе с высокочастотными импульсами длительностью τ полная полоса частот сигнала равна
Отсюда можно определить минимально допустимую длительность импульса.