Максимальная рабочая мощность

Для прямоугольного металло-диэлектрического волновода сечением 55,70×27,85 мм на частоте 100ГГц мощность, допустимая по электрической прочности, составила W, а мощность, допустимая по тепловому ограничению - = kW (без учета потерь в воздухе и дополнительных мер по охлаждению). Для круглого метало-диэлектрического волновода диаметром 44,45 мм мощность, допустимая по электрической прочности W, существенно превышает мощность, допустимую по тепловому ограничению (без учета потерь в воздухе и дополнительных мер по охлаждению). Удвоение наружной поверхности волновода путем оребрения позволит увеличить , а соответственно и максимальную рабочую мощность до 500 kW для прямоугольного и до 200 kW для круглого волновода. На практике, для передачи СВЧ мощности в используется круглый SCW диаметром 88,9 мм.

Значения максимальных рабочих мощностей для прямоугольного металло-диэлектрического волновода сечением 111,4×55,7 мм и для круглого МДВ представлены на рис.5

Рис.5. Максимальная рабочая мощность в МДВ: круглом, , ; прямоугольном, , , прямоугольном, , ( на f = 100ГГц). Сечение круглого 3,5²(88,9мм), прямоугольных 111,4´55,7мм.

Потери в воздушном канале волновода не учтены, т.к. они сильно меняются в зависимости от рабочей частоты, зачастую превышая на порядок затухание в стенках волновода. Поэтому, в зависимости от рабочего диапазона, следует принимать решение вакуумировать или воспользоваться открытым волноводом. Поток тепла, уходящий из волновода путем конвекции, для круглого волновода диаметром 88,9 мм составит 50 W/m, а для прямоугольного волновода 111,4×55,7 мм - 60 W/m. Мощность, допустимая по электрической прочности (волноводов заполненных воздухом), составит для круглого W и для прямоугольного = W. Максимальная рабочая мощность, практически, определяется мощностью допустимой по тепловому ограничению.

Все три варианта метало-диэлектрических волноводов позволяют переносить СВЧ мощность порядка W.

Металло-диэлектрические волноводы обладают малым затуханием и высокой электрической прочностью при работе СВЧ генераторов как в импульсном, так и в непрерывном режимах. В конструкциях волноводов, обеспечивающих малое затухание СВЧ энергии, пробой внутреннего канала наступает при чрезвычайно высоких СВЧ мощностях ( W и более). Максимально рабочая мощность определяется мощностью, допустимой по тепловому ограничению. При внимательном выборе варианта волновода и рабочего диапазона по металло-диэлектрическим волноводам можно передавать СВЧ мощность в единицы мегаватт.

Заключение

Проведено теоретическое исследование предельных характеристик прямоугольного квазиоптического металло-диэлектрического волновода терагерцевого диапазона. Для сравнения были исследованы также характеристики круглого метало-диэлектрического волновода. Исследованы расчетные затухания, мощности, допустимые по тепловому ограничению и по электрической прочности. Показано, что МДВ обладают малым затуханием и высокой электрической прочностью при работе СВЧ генераторов как в импульсном, так и в непрерывном режимах. Максимально рабочая мощность определяется мощностью, допустимой по тепловому ограничению. При внимательном выборе варианта волновода и рабочего диапазона по МДВ можно передавать СВЧ мощность в единицы мегаватт.

Дата добавления: 2015-07-15