Магнитные волны в круглом волноводе. Токи в прямоугольном волноводе при распространении волны H10

тоже время серебро нанесенное электролизом обладает меньшим сопротивлением, чем латунь и поэтому слой серебра, нанесенный, на латунь делают больше глубины проникновения.

В некоторых случаях волноводы покрывают золотом.

Для сантиметрового диапазона, где d~0,1-0,2 мкм, даже при очень тщательной обработки поверхности шероховатости превышают эту величину, в результате чего значительно возрастают потери в линии передачи.

17.9 Затухание, вызванное потерями в среде, заполняющую линию передачи.

В случае, когда линия передач заполнена воздухом, полагают, что потери в линии передач пренебрежительно малы. Но иногда необходимо заполнить линию передач некоторым диэлектриком, при этом затухания в линии передач становятся значительными.

         (1)

                     (2)

                 (3)

                            (4)

Из анализа соотношений (2) и (3) вытекает особенность, присущая линиям передач с потерями.

В линиях передач без потерь при нарушении условия процесс распространения прекращается  остается действительной величиной, то есть в линии передач с потерями процесс распространения волны продолжается и при нарушении условия распространения, при этом постоянная затухания имеет значительную величину.

17.10 Передача энергии по коаксиальной линии.

Основным типом волны в коаксиальной линии передач является волна типа «Т», при этом должно выполняться условие:

      (1)

             (2)

;

        (3)

                               (4)

Считая R₂ величиной постоянной, продифференцируем по R₁:

 =>     (5)

 Ом;      (6)

В линии передач коаксиального типа с воздушным заполнением напряженность у поверхности центрального проводника имеет минимальное значение, а значит передача энергии максимальна.

                  (7)

Из (7) получим выражение для предельной мощности:

            (8)

    (9)Подставив (9) в (1), получим: (10)

             [см]

В ряде случаев оптимизация по напряжению между проводниками в коаксиальной линии передач является наиболее оптимальным.

    (11)

Считая R₂ постоянной величиной, продифференцируем по R₁:

;            (12)

             (13)

По установке международной электротехнической комиссии (МЭК) принято считать Ом

Если коаксиальная линия заполнена диэлектриком, то предельно допустимые мощности должны быть снижены в  раз, где  – диэлектрическая проницаемость диэлектрика. В этом случае постоянная затухания равна: ;     

При частичном заполнении:

                        (14)

Определим постоянную затухания в коаксиальной линии, обусловленную потерями в металле:

;     ;    

         (15)

                             (16)

Если полагать, что R₂ – постоянная величина, то , при этом коаксиальные линии передач изготавливают так, что  поэтому  Ом.

На частотах свыше 3 ГГц потери становятся очень высокими, поэтому коаксиальные линии используют лишь в качестве некоторых соединительных отрезков.

17.11 Передача энергии по прямоугольному волноводу.

()        ;

;     ;   ;

H₁₀: ;          

E_0y<E_пробив= 30 кВ/см; ;     =>      Ом

          =[см]

  [Нп/м]

Для волновода 23 ´ 10 мм l=3см                

                                           2,3´1,0 мм l=3мм         

С ростом частоты R_s возрастает, а значит возрастает и

При устремлении f к f_кр количество переотражений парциальной «Т» волны на единицу длины возрастает. Причем каждое переотражение сопровождается потерями.

17.12 Передача энергии по круглому волноводу.

Условие распространения основного типа волны в круглом волноводе:

                 ; , то есть:                             

или:                                   

;       

;              

,       =[см]

Из анализа зависимостей следует, что потеря для волны Н₀₁ становится меньше, чем у волны основного типа Н₁₁.

Наиболее существенный выигрыш наступает при . При этом в сантиметровом диапазоне  постоянное затухание для волны Н₀₁ составляет 1…2 дБ на км. При этом в круглом волноводе до ста типов волн. Необходимо принять меры, обеспечивающие фильтрацию всех этих типов волн. Следующие рассуждения поясняют принципы реализации подобной фильтрации. Как уже отмечалось волны Н_0n или Н₀₁ имеют только поперечные токи. В отличие от всех остальных типов волн, которые имеют обязательную составляющую продольную поверхностного тока. Если волновод набран из металлических колец, разделенных диэлектрическими кольцами, то этим самым будет исключена возможность возбуждения типов