Основная волна в прямоугольном волноводе

Преимущества волны Н₁₀

1. Имеет место максимальный диапазон одноволновой передачи.
2. При передаче энергии по волноводу на волне Н₁₀ потери минимальны.
3. Поперечные размеры волновода наименьшие при передаче волны типа Н₁₀.

Составляющие волны Н₁₀ получаем из (5), полагая m = 1, n = 0.

(7)

Восстановим из уравнений (7) распределение силовых линий Е и Н для волны Н₁₀ (рисунок 3). Рассмотрим поперечное сечение волновода.

Электрическое поле Е направлено от одной стенки к другой. А магнитное поле Н (вид сверху) имеет две составляющие Н_х и Н_z. У боковых стенок волновода Н_z максимально и изменяется по закону cos. В силу непрерывности линий магнитного поля Н замыкается через Н_х (Н_z переходит в Н_х). Эта картинка перемещается в волноводе с фазовой скоростью V_ф, которая больше скорости света V_ф > с.

,

Групповая скорость волны

,

Характеристическое сопротивление волны

(8)

Фазовая скорость V_ф зависит от частоты. Зависимость фазовой скорости от частоты называется дисперсией.

Структура поля волны Н₁₀

Y E_Y

поперечное сечение

b H_x

Н_х Н_х

x

а

^.

Рисунок 3 – Структура поля волны Н₁₀ в двух проекциях

Структура поля волны Н₂₀

Рисунок 4 – Структура поля волны Н₂₀

Токи в стенках волновода

Переменное магнитное поле в металлической стенке создает ток. Токи, протекающие в стенках волновода, надо знать по следующим причинам.

1. Необходимо рассчитывать потери в волноводе.
2. Правильно определить разрез стенок волновода для извлечения энергии из волновода.

Плотность поверхностного тока численно равна касательной составляющей магнитного поля Н_Z и они взаимно перпендикулярны

, или (9)

Токи удобнее представлять на развертке волновода (рисунок 5).

Составляющая Н_х порождает ток продольный I_Z. В широкой стенке два тока: продольный I_Z и поперечный I_x. Поперечный ток I_x порождает составляющая Н_Z. В узкой стенке волновода поперечный ток I_y, который порождает составляющая Н_Z. Для извлечения энергии из волновода на стенках волновода вырезают щели. Если щель пересекает токи, то она будет излучать, если щель параллельна токам, то она не излучает (рисунок 6).

Рисунок 5 – Токи в стенках волновода

Рисунок 6 – Извлечение энергии из волновода

Дата добавления: 2015-07-12