Рисунок 1.5.
Поперечные сечения коаксиальных волноводов а) и полых металлических волноводов б), в), г), д) представлены на рисунке 1.5.
Волноводы прямоугольного, круглого, эллиптического и более сложного поперечного сечения представляют собой металлические трубы, внутри которых распространяются электромагнитные волны. Основными являются Н-волны. Они имеют затухание меньше, чем коаксиальный волновод и используются в основном в сантиметровом диапазоне.
1.3 Типы волн в направляющих системах
Типы электромагнитных волн классифицируют по многим признакам. Основная классификация по наличию составляющих векторов поля Ех Еy Еz и Нх Нy Hz . Будем считать, что волна распространяется по координате z и это будет продольная координата, а x и y будут поперечными. Удобно классифицировать по наличию или отсутствию продольной составляющей векторов Еz и Hz.
Волна типа «Т»:
- имеет только поперечные составляющие векторов поля Ех Еy Нх Нy Еz=0 Hz=0.
- области существования:
- по
частоте нет ограничений, рабочая частота от 0 до 
.
- по типам линии передачи: в тех, которые имеют 2 и более изолированных друг от друга проводника (двухпроводная, коаксиальные линии, полосовые линии).
- существует в свободном пространстве.
- не имеет конечной критической частоты fкр=0.
Волна типа «Нmn»:
- имеет кроме поперечных составляющих Ех Еy Нх Нy продольную составляющую вектора Hz . При этом Еz=0
- области существования:
- по частоте. Рабочая частота fр должна быть больше критической частоты fкр (fр> fкр).
- по типам линий
передачи: в односвязных системах, т. е. имеется один проводник в виде полой
трубы (прямоугольные и круглые волноводы, эллиптической и специальной формы).
Индексы «m» и «n» определяют структуру электромагнитного поля, и параметры
волны изменяются, от 0 до . Типы волн Н01,
Н10, Н02, Н20, Н11 и т. д. Основная
волна Н10 в прямоугольном волноводе и Н11 – в круглом.
Волна типа «Еmn»:
- имеет кроме поперечных Ех Еy составляющих продольную Еz . Магнитный вектор имеет только Нх Нy Hz=0
- области существования те же, что и Нmn: fр> fкр и в односвязных системах. Е01, Е11, Е12, и т. д.
Смешанные волны (гибридные) НЕmn, ЕНmn:
Имеют кроме поперечных
составляющих Ех Еy Еz
0 Нх Нy 0, также и продольные Еz Hz.
- существуют на fр> fкр в диэлектрических волноводах, в линиях поверхностной волны, в оптических линиях передачи.
Волны типа Еmn и Нmn могут существовать и в многосвязных системах.
В волноводах различают основной тип волны, высший тип и вырожденные волны. Основным типом считают волну, у которой минимально возможная критическая частота fкр. Например волна «Т» имеет fкр = 0, и является основной для тех волноводов, где она может существовать. В прямоугольном волноводе fкр min у волны Н10, в круглом Н11.
Волны, у которых fкр больше fкр min называют высшими. Волны имеющие одинаковые индексы «m» и «n» называют вырожденными, например Е11 и Н11.
На рабочей частоте fр в данном волноводе будут одновременно существовать те волны, для которых fр> fкр , это основная волна и несколько высших. Это будет многоволновый режим. Почти всегда в волноводах допускают существование только основного типа волны, и не допускают существование высших типов волн. Это одноволновый режим на основной волне. Высшие типы волн в линиях передачи только вредят, это помехи, большое затухание, искажение структуры поля и т. д. Можно осуществить одноволновый режим на одной из высших типов, отфильтровывая все ненужные волны.
2 Общие свойства электромагнитных волн в направляющих системах
Электромагнитные поля которые могут существовать в регулярной линии передачи, определяются решением однородных уравнений Максвелла для комплексных амплитуд:
,
(2.1)
которое удовлетворяет на цилиндрических поверхностях раздела граничным условиям, присущим исследуемой линии передачи.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.