Р ис.29.4. Конструкция возбуждения волны Hl1
Рис.29.5. Конструкция возбуждения волны Е01
Возбуждение с помощью малой рамки. Одна из возможных схем возбуждения волны Н10 в прямоугольном волноводе показана на рис.29.6. Малая рамка, радиус которой много меньше длины волны, вводится в середине широкой стенки так, что ее плоскость параллельна узким стенкам волновода. При распространении ТЕМ-волны по коаксиальной линии в рамке протекает ток. Примерная картина магнитных силовых линий, возникающих при этом в волноводе, показана на рис.29.6.
Рис.29.6.Возбуждение с помощью малой рамки
Если выбрать поперечные размеры волновода из условия одноволнового режима работы, то рамка будет создавать в волноводе две волны Н10, бегущие в разные стороны. При этом на одинаковом расстоянии от рамки векторы Н этих волн будут иметь одинаковые амплитуды и фазы, а векторы Е будут иметь одинаковые амплитуды, а их фазы будут отличаться на π. Чтобы энергия, поступающая в волновод, направлялась в одну сторону, в волноводе на расстоянии l=nλ/2 (n=1,2,3,...) от рамки устанавливают перпендикулярно его оси металлическую пластину. Обычно выбирают l=lmin=λ/2. На рис.29.7 показана еще одна схема возбуждения волны Н10 - рамка вводится через узкую стенку, а ее плоскость совпадает с плоскостью поперечного сечения. Там же показана примерная картина силовых линий магнитного поля, возникающего вблизи рамки при протекании по ней электрического тока. В этом случае векторы Е волн Н10, распространяющихся в разные стороны от рамки, на одинаковом расстоянии от нее будут иметь равные амплитуды и фазы. Поэтому обычно величина l выбирается равной lmin=λ/4.
Рис.29.7.Схема возбуждения волны Н10
Возбуждение с помощью отверстия связи. При конструировании ряда волноводных устройств для обеспечения связи между двумя волноводами используют малые (диаметр значительно меньше длины волны) отверстия в их общей стенке. Такие отверстия незначительно нарушают структуру поля распространяющейся по волноводу волны. В первом приближении можно считать, что через малое отверстие в стенке волновода ответвляется нормальная к плоскости отверстия составляющая электрического поля и касательная магнитного поля, существующих в волноводе.
Р ис.29.8. Возбуждение с помощью отверстия связи
На рис.29.8 показана связь двух прямоугольных волноводов, работающих в одноволновом режиме, через отверстие в общей узкой стенке, вблизи которой существует лишь продольная составляющая магнитного поля волны Н10. Сопоставление рис.29.7 и рис.29.8 показывает весьма значительное сходство между структурами ответвляющегося магнитного поля и магнитного поля, создаваемого рамкой. Поэтому возбуждение через отверстие (см. рис.29.8) эквивалентно возбуждению с помощью рамки (см. рис.29.7). В общем случае, когда через отверстие ответвляются как электрические, так и магнитные силовые линии (например, отверстие прорезано в общей широкой стенке волноводов), возбуждение через отверстие эквивалентно одновременному возбуждению электрическим излучателем и рамкой.
2.2 Трансформаторы типов волн
В трактах СВЧ могут использоваться отрезки линий передачи разного типа. Поэтому весьма распространенными узлами трактов являются трансформаторы типов волн, иногда называемые переходами с одной линии передачи на другую. Такие устройства, располагающиеся между соединяемыми линиями разных типов или между линиями одного типа, имеющими разные размеры поперечного сечения, должны эффективно преобразовывать волну одного типа в волну другого типа или волну одного типа в волну того же типа, но с другими параметрами. Эти устройства должны обеспечить допустимое согласование с подключаемыми линиями в требуемой полосе частот, высокий КПД и необходимую электрическую прочность. Иногда такие устройства называют коаксиально-волноводными переходами.
Если прямоугольный и круглый волновод работают в одноволновом режиме на низшем типе волны, то для перехода от одного волновода к другому чаще всего используют плавный переход с постепенной деформацией формы поперечного сечения от прямоугольной к круглой (см. рис.29.9). При длине такого перехода l > λ, волны высшего типа практически не возбуждаются и волна Н10 плавно трансформируется в волну Н11 . При этом полоса согласования перехода получается весьма широкой.
Рис.29.9. Плавный переход с постепенной деформацией формы поперечного сечения от прямоугольной к круглой
Переходы между коаксиальной линией и полосковыми линиями (СПЛ или МПЛ), работающими на низшем типе волны, как правило, строятся по схемам, изображенным на рис.29.10 и 29.11 и называемым соосной (см. рис.29.10) или перпендикулярной (см. рис.29.11).