Проектирование антенны для организации связи в Ка диапазоне частот на линии «Спутник-Земля» (Сравнительный анализ антенно-фидерных устройств космических аппаратов), страница 11

Волноводы квадратного сечения можно рассматривать как частный случай волноводов прямоугольного сечения, у ко­торых поперечные размеры а и b равны. Отличительной осо­бенностью такого волновода является возможность распростра­нения в нем одновременно двух ортогональных основных типов волн Н₁₀ и H₀₁. Это может быть использовано для совмещения тракта приема и передачи и работы их на общую антенну.

Эллиптические гофрированные волноводы. Особенностью таких волноводов является то, что их выпускают в виде отрез­ков длиной 100 м и более, намотанными на кабельные барабаны. Они имеют определенную гибкость, благодаря чему при монтаже им можно придавать необходимую конфигурацию. Конструктив­но эллиптический волновод представляет собой полую гофри­рованную трубу, изготовленную из медной отожженной ленты, на которую наложены защитные оболочки. Его поперечное се­чение имеет вид эллипса, большая и малая оси которого выби­раются из условия возможности распространения только волны основного типа. Такой волной в эллиптическом волноводе яв­ляется магнитная, четная волна типа сН₁₁, структура поля ко­торой показана на рисунке 1.12.

Основные геометрические размеры и электрические парамет­ры эллиптических волноводов приведены в таблице 1.3.

Волноводы круглого сечения представляют собой метал­лическую трубу круглого сечения с внутренним радиусом a. В нем, как и в прямоугольном волноводе, возможно распрост­ранение как электрических волн типа Е_mn, так и магнитных типа Н_mn. При этом индекс т показывает, сколько целых стоя­чих волн поля укладывается по окружности волновода, а индекс п характеризует распределение поля стоячей волны вдоль радиу­са волновода.

Таблица 1.3. Параметры эклиптических волноводов

Тип волновода	ЭВГ-2	ЭВГ-4	ЭВГ-6	ЭВГ-8
Диапазон частит, ГГц	4	6	8	11
Коэффициент затухания, дБ/м	0,036	0,047	0,08	0,16
Большая ось эллипса поперечного сечения по выступам гофра, мм	71,4	50,3	35,7	24,3
Малая ось эллипса поперечного сечения по выступам гофра, мм	42,3	30,6	21,9	16,3
Шаг гифра, мм	10,5	7,6	5,3	5,3
Глубина гофра, мм	3,4	2,4	1,7	1,2

Анализ показывает, что наибольшую крити­ческую длину в волноводе круглого сечения или самую низкую критическую частоту имеет магнитная волна типа H₁₁ (λ_кр=3,49a). Из электрических волн наиболее низкую критическую волну имеет волна типа Е₀₁ (λ_кр=2,61a).

Таким образом, распространение электромагнитной энергии в волноводе круглого сечения возможно, если его радиус не мене чем:

                                                                                                          (1.13)

В случае, если круглый волновод заполнен материалом, имею­щим относительную диэлектрическую проницаемость в и тан­генс угла потерь tgδ, то появится дополнительная составляющая коэффициента затухания α_d.

Структура поля волны Н₁₁ показана на рисунке 1.13.

Волновод круглого сечения образует участок фидерного трак­та, соединяющий антенну с поляризационным блоком. При этом существенное значение имеет уменьшение коэффициента ослабле­ния электромагнитной энергии. В диапазонах 4, 6 и 8 ГГц он не должен превышать 0,02 дБ/м, для чего диаметр поперечного сечения волновода не должен быть меньше 70 мм. Расчеты по­казывают, что для существования в круглом волноводе только одного основного типа колебания диаметр волновода не должен превышать 58 мм для диапазона 4 ГГц, 35 мм для диапазона 6 ГГц и 25 мм для диапазона 8 ГГц. При этом, однако, расчет­ное значение коэффициента ослабления существенно превышает допустимое.