А Б В Г Д Е Є Ж З І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Я
Регулярний хвилевід
Відрізок регулярного хвилеводу можна уявити як каскадне з'єднання деякого числа відрізків одиничної довжини, Якщо допустити, що кожен з цих відрізків має деяким загасанням, то загальне затухання має бути експоненційної функцією сумарної довжини. Іншими словами, амплітуди електромагнітних полів в хвилеводі з втратами повинні експоненціально зменшуватися з ростом довжини хвилеводу.
Відрізок регулярного хвилеводу можна уявити як каскадне з'єднання деякого числа відрізків одиничної довжини. Якщо допустити, що кожен з цих відрізків має деяким загасанням, то загальне затухання має бути експоненційної функцією сумарної довжини. Іншими словами, амплітуди електромагнітних полів в хвилеводі з втратами повинні експоненціально зменшуватися з ростом довжини хвилеводу.
У регулярному хвилеводі робоча хвиля поширюється без змін, без спотворень, тільки зменшується переноситься потужність. Це зменшення відбувається тому, що через кінцевої провідності матеріалу стінок частина потоку проникає в стінки і втрачається на їх нагрівання.
У регулярному хвилеводі з ідеальними стінками хвилі ортогональні один одному, при передачі зберігають структуру поля, причому кожна хвиля переносить енергію незалежно від інших.
Спочатку розглянемо регулярний хвилевід, в якому відсутній зв'язок між власними хвилями.
Це відповідає випадку прямолінійного регулярного хвилеводу, коли в ньому поширюється тільки одна падаюча хвиля.
Нормальні хвилі в регулярному хвилеводі є природним базисом для подання будь-якого рішення однорідної системи рівнянь Максвелла. Для будь-якого електромагнітного поля в регулярному хвилеводі справедлива наступна теорема про уявність його у вигляді суперпозиції ТІ - і ТМ-хвиль.
Однак уже в класі регулярних хвилеводів можна спостерігати явище зв'язку хвиль: вироджені хвилі прямокутного хвилеводу, незалежні в хвилеводі з ідеальними стінками, стають пов'язаними при переході до добре проводять стінок. Хвилі невозмущенной структури зв'язуються в даному випадку за рахунок кінцевої провідності стінок. Зауважимо, що подібний ефект відсутній в круглому хвилеводі.
Як формулюється основна задача теорії регулярних хвилеводів. Які допущення приймаються при цьому.
У попередніх розділах, присвячених теорії регулярних хвилеводів, було показано, що в хвилеводах може поширюватися дискретне безліч хвиль ТЕ і ТМ, причому кожна з них окремо при відповідно обраних - значеннях постійних поширення задовольняє граничним умовам на бічній поверхні хвилеводу.
Будь-яке рішення однорідної системи рівнянь Максвелла всередині регулярного хвилеводу представимо у вигляді суперпозиції полів нормальних ТІ - і ГМ-хвиль.
В обох випадках замість нерегулярного хвилеводу розглядається регулярний хвилевід, в якому виконується гранична умова, еквівалентну деформації стінок. Ці поля збуджують паразитні хвилі, що черпають енергію з робочою хвилі.
Так само, як і в разі регулярних хвилеводів, для об'ємних резонаторів можливо класифікувати типи коливань. Більш детально це питання буде вивчено в § 12.3. Тут зазначимо лише, що досліджувана сукупність типів коливань може бути позначена як Нюр. Така символіка показує, що поле об'ємного резонатора породжується хвилеводним типом коливань Ню, причому уздовж поздовжньої осі z укладається р стоячих півхвиль.
Гріна другий крайової задачі для рівняння Гельмгольца в регулярному хвилеводі.
Поле в реальному хвилеводі з деформованими стінками одно полю в регулярному хвилеводі з урахуванням електричного поля (517), введеного замість деформації і дотичного до уявної недеформованою поверхні. Це поле пропорційно величині деформації і поздовжньої складової магнітного поля набігає хвилі. Тоді електричне поле на поверхні So відсутня, а умова (517) характеризує фіктивне поле, яке слід задати на поверхні So, щоб граничною умовою замінити деформацію стінок.
Цілком очевидно, що реальний повноводний тракт не може являти собою ідеально регулярний хвилевід.
Картина електричного поля поблизу діафрагми, поміщений. Цілком очевидно, що реальний велноводний тракт не може являти собою ідеально регулярний хвилевід.
Квадратичні співвідношення відіграють важливу роль як при розгляді особливостей поширення хвиль в регулярних хвилеводах, так і при вирішенні широкого кола дифракційних задач, пов'язаних з розрахунком конкретних СВЧ-пристроїв.
Сплески і злами кривих пов'язані з появою нових поширюються хвиль як в регулярному хвилеводі, так і в каналі діафрагми. Зі збільшенням частоти коливання кривих стають все менш за-матню і проявляється тенденція виходу їх на постійні рівні, які можна визначити, використовуючи наближення геометричної оптики.
Дросельне фланцеве з'єднання. | Схема бічній лінії дроссельного фланця. | Графіки для розрахунку радіальної лінії дросельного з'єднання, а - прямокутний хвилевід. б - круглий хвилевід і коаксіальна лінія. Значення граничної потужності фланцевого з'єднання Р нм зазначено у відсотках щодо граничної потужності регулярного хвилеводу відповідного перетину.
Однак не вся паразитная потужність поглинається таким чином, оскільки деякі поширюються в регулярному хвилеводі типи хвиль не будуть пропускатися конусоподібними хвилеводами. Будь-які відбиті хвилі в смузі замикання пристрою, крім того, послаблюються фільтром нижніх частот. В обох наведених пристроях успішно використовуються шлейфного спрямовані відгалужувачі (див. Гл. Hi)) е г, /1 2 - нормальні хвилі регулярних хвилеводів з ізотропним заповненням, відповідні регулярним напівнескінченних волноводам. Позитивним індексам п відповідають прямі хвилі, що поширюються в позитивному напрямку осі z, від'ємних показників індексів п - зворотні хвилі.
Стрічкові діафрагми різної конфігурації в зламі хвилеводу н відповідні криві Й7ц (л (1 - 4. В многомодовом режимі стрічкові перешкоди в зламі хвилеводу дозволяють управляти модових складом поля в регулярних хвилеводах. Показово, що в даному випадку вузька стрічка фактично виконує роль зонда.
Однак не вся паразитная (потужність поглинається таким чином, оскільки деякі поширюються в регулярному хвилеводі типи хвиль не будуть пропускатися конусоподібними хвилеводами. Будь-які відбиті хвилі в тол осі замикання пристрою, крім того, послаблюються фільтром нижніх частот. У робочому діапазоні частот трехдецібельние спрямованого відгалузилося-теля виходить щодо гарне узгодження, хоча за межами цього діапазону може спостерігатися значне неузгодженість. В обох наведених пристроях успішно використовуються шлейфного спрямовані відгалужувачі (див. Гл. Наведена схема методу Гальоркіна використовує природні координатні функції ofn, пов'язані з поданням про вирішення в напівнескінченних регулярних хвилеводах. У другому випадку виходять амплітуди хвиль, що поширюються (починаючи з даного поперечного перетину) в регулярному хвилеводі, вісь якого збігається з дотичною до осі реального хвилеводу. Якщо справедливо нерівність (718), то відміну першого і другого волноводов порівняння і хвиль в них невелика, і результати практично збігаються. Якщо ж нерегулярний хвилевід становить з прямою кінцевий кут, то ці хвилеводи і хвилі в них суттєво відрізняються один від одного.
Оскільки хвилевід являє собою необмежену область з кордоном, що йде в нескінченність, для однозначної постановки задачі збудження регулярного хвилеводу слід сформулювати умови випромінювання, що забезпечують відсутність хвиль, що приходять з нескінченності. Ці умови, що отримали назву парціальних умов випромінювання, можна отримати з принципу граничного поглинання.
Можна провести певну аналогію між Резо-Нансі в Г - судинних і на замкнених модах, порушуваними в кінцевих відрізках регулярних хвилеводів збільшеного перетину в тих випадках, коли в цих відрізках поширюється більшу кількість хвиль, ніж в підвідних волноводах ( см. гл. Дійсно, в момент резонансу ефективний обсяг галузі зв'язку як би розширюється за рахунок проникнення поля в хвильове райони, про що свідчить рис. 145 а еквівалентні кордону резонансної області стають такими, що виконуються умови для поширення тих хвиль, для яких плечі з'єднання позамежні. Саме ці хвилі і утворюють резонансну коливання незамкненою області Т - з'єднання з добротністю, що залежить від величини втрат на зв'язок з поширюються хвилями регулярних хвилеводів.
Лінійні безперервні антени з усіма пов'язаними хвилею. Існує два види випливають хвиль, що представляють найбільший інтерес; розподіл поля в першому виді відповідає хвилі ТЕ01 в регулярному хвилеводі, а розподіл поля в другому виді відповідає хвилі ТМП.
Таким чином, для визначення коефіцієнта зв'язку за формулою (333) необхідно знати поля власних хвиль на межі поділу в регулярному хвилеводі порівняння (§ 3.1) і функцію ст (s), що характеризує відхилення реального хвилеводу в даному поперечному перерізі від регулярного хвилеводу. Природно що для регулярного хвилеводу а 0 і, отже, коефіцієнти зв'язку SjV також дорівнюють нулю.
Постійна поширення h (z) в кожному поперечному перерізі хвилеводу зі вставкою буде такою ж, як і в регулярному хвилеводі, частково заповненому діелектриком, якщо ступінь заповнення регулярного хвилеводу і розглянутого поперечного перерізу однакова.
В даному параграфі наводяться результати дослідження рівномірно-вигнутих волноводов на основі методу поперечних перерізів[90], В якому використовують тільки поперечні власні функції регулярних хвилеводів. При розрахунку вигнутих волноводов складних перетинів вважаємо, що вигини виконані по дузі кола і стінки хвилеводів ідеально проводять.
Залежно власної добротності ВДР від частоти. При цьому, як уже зазначалося вище, розрізняють резонанси двох типів: полуволновий на основному типі хвилі і на вищих типах хвиль, для яких регулярний хвилевід є позамежним.
На відміну від усічених зламів геометрія подвійних кутових неоднорідний-ностей характеризується наявністю чотирьох кутових точок, при цьому два внутрішніх нерегулярних трикутних району розділені між собою відрізком регулярного хвилеводу, ширина якого в загальному випадку не збігається з ширинами вхідного і вихідного плечей. У цьому параграфі розглядаються Я-площинні неоднорідності цього класу: подвійні злами і перископічні з'єднання хвилеводів.
Смугасто-пропускає фільтруюча структура на основі ВДР 3В (рис. 11.1) являє собою електродинамічну систему у вигляді відрізка позамежного хвилеводу, який включений між вхідним і вихідним регулярними хвилеводами з розповсюджується хвилею і містить N плоских ДЕ.
З описаних в першому розділі різновидів волноводно-діелектричних резонаторів (ВДР) тут розглянемо докладніше польові, частотні і енергетичні характеристики декількох конструкцій ВДР з діелектричними елементами в позамежних і регулярних хвилеводах. На основі проведених досліджень і практичного досвіду роботи з ВДР викладемо рекомендації щодо їх застосування в пристроях НВЧ.
ДЕ уздовж хвилеводу; ер - відносна діелектрична проникність ДЕ; Яр - довжина хвилі у вільному просторі, відповідна резонансній частоті ВДР; ркр - критичне значення поперечного-хвильового числа регулярного хвилеводу.
Постійна поширення h (z) в кожному поперечному перерізі хвилеводу зі вставкою буде такою ж, як і в регулярному хвилеводі, частково заповненому діелектриком, якщо ступінь заповнення регулярного хвилеводу і розглянутого поперечного перерізу однакова.
Математична задача визначення нормальних хвиль в регулярному акустичному хвилеводі ставиться як задача визначення рішень рівняння Гельмгольца (1.1), що задовольняють умові (1.2) на бічній поверхні S, обмежених у всьому обсязі регулярного хвилеводу і представляють собою хвилі, що поширюються уздовж осі хвилеводу.
Таким чином, для визначення коефіцієнта зв'язку за формулою (333) необхідно знати поля власних хвиль на межі поділу в регулярному хвилеводі порівняння (§ 3.1) і функцію ст (s), що характеризує відхилення реального хвилеводу в даному поперечному перерізі від регулярного хвилеводу. Природно що для регулярного хвилеводу а 0 і, отже, коефіцієнти зв'язку SjV також дорівнюють нулю.
Порівняльний аналіз фазочастотних залежностей для елементів матриці розсіювання трійників (рис. 142 б і 139 в) призводить до висновку, що для Я-площинних трійників функції argSf /x) змінюються значно швидше зі збільшенням частоти (площині відліку arg Si /і argS oo збігаються з апертурами регулярних хвилеводів) і в більшому інтервалі значень.
Таким чином, для визначення коефіцієнта зв'язку за формулою (333) необхідно знати поля власних хвиль на межі поділу в регулярному хвилеводі порівняння (§ 3.1) і функцію ст (s), що характеризує відхилення реального хвилеводу в даному поперечному перерізі від регулярного хвилеводу. Природно що для регулярного хвилеводу а 0 і, отже, коефіцієнти зв'язку SjV також дорівнюють нулю.
Таким чином, кожна зі згаданих хвиль може існувати окремо і незалежно від існування інших типів хвиль. Іншими словами, теорія регулярного хвилеводу не може дати відповіді на питання про те, які ж типи хвиль і в яких амплітудних співвідношеннях є насправді. Невизначеність рішення задачі тут викликана тим, що граничні умови були задані лише частково, а саме на регулярній бічній поверхні хвилеводу.
Розглянемо випадок ідеальної провідності бічній поверхні R. У цьому випадку в регулярному хвилеводі існує рахункова система нормальних хвиль, яка розпадається на дві підсистеми ТІ - і ГМ-хвиль.
Нормальні хвилі в регулярному хвилеводі є природним базисом для подання будь-якого рішення однорідної системи рівнянь Максвелла. Для будь-якого електромагнітного поля в регулярному хвилеводі справедлива наступна теорема про уявність його у вигляді суперпозиції ТІ - і ТМ-хвиль.
У всі формули § 12 що характеризують статистичні властивості втрат Qj (z, К) і додаткового набігу фази (pi](z, К)[за исключением формулы (12.16) ], Входить лише один узагальнюючий Статистичний параметр - середнє значення QJZ втрат на перетворення робочої хвилі в /- ю паразитную. Інші параметри в цих формулах є параметрами регулярного хвилеводу.
Лінії рівних значень U7j (sin 750 - 1. | Частотна залежність енергій Я10 - хвиль минулого поля для подвійного зламу квазіоптичного типу (Z, 2tg60 h (2 sin 600 1. очевидно, що встановлена закономірність властива більш широкому колу завдань. Вона може проявлятися в тих випадках, коли в одномодовий регулярний хвилевід включені неоднорідності, що мають поперечні електричні розміри, великі в порівнянні з довжиною хвилі, навіть якщо в поздовжньому напрямку протяжність неоднорідностей дуже мала, але нерегулярне область яких володіє ненульовим обсягом. Такі неоднорідності завжди можна уявити як межа деяких більш складних структур з внутрішньої регулярної областю, в якій можливе існування замкнених мод.
До простих неоднородностям координатно-площинного типу відносяться ступінчасті зчленування хвилеводів різних поперечних перерізів, нескінченно тонкі діафрагми, діафрагми кінцевої товщини і ін. На відміну від кутових ступінчасті неоднорідності не змінюють напрямок осі тракту, окремі регулярні хвилеводи безпосередньо примикають один до одного, що значно спрощує рішення відповідних крайових задач дифракції. Кількість публікацій, присвячених аналізу властивостей цих неоднозначних-народностей в круглих, прямокутних і плоскопараллельних волноводах, дуже велике і труднообозримой.
Для деяких конструкцій пристроїв використовується зв'язок ДР одночасно з регулярним і позамежним хвилеводами. При: це наявність відрізка позамежного хвилеводу призводить до зменшення амплітуди поля регулярного хвилеводу в місці розташування ДР і, отже, до зменшення його зв'язку з регулярним хвилеводом. Електродинамічний розрахунок зв'язку в такий: структурі складний, тому в ряді випадків можна скористатися експериментальним знаходженням коефіцієнтів зв'язку або. У цій роботі були проведені експерименти по визначенню ступеня обумовленого впливом позамежного хвилеводу зменшення амплітуди магнітного поля /гв прямокутного регулярного хвилеводу.
Відрізок регулярного хвилеводу можна уявити як каскадне з'єднання деякого числа відрізків одиничної довжини. Якщо допустити, що кожен з цих відрізків має деяким загасанням, то загальне затухання має бути експоненційної функцією сумарної довжини. Іншими словами, амплітуди електромагнітних полів в хвилеводі з втратами повинні експоненціально зменшуватися з ростом довжини хвилеводу.
У регулярному хвилеводі робоча хвиля поширюється без змін, без спотворень, тільки зменшується переноситься потужність. Це зменшення відбувається тому, що через кінцевої провідності матеріалу стінок частина потоку проникає в стінки і втрачається на їх нагрівання.
У регулярному хвилеводі з ідеальними стінками хвилі ортогональні один одному, при передачі зберігають структуру поля, причому кожна хвиля переносить енергію незалежно від інших.
Спочатку розглянемо регулярний хвилевід, в якому відсутній зв'язок між власними хвилями.
Це відповідає випадку прямолінійного регулярного хвилеводу, коли в ньому поширюється тільки одна падаюча хвиля.
Нормальні хвилі в регулярному хвилеводі є природним базисом для подання будь-якого рішення однорідної системи рівнянь Максвелла. Для будь-якого електромагнітного поля в регулярному хвилеводі справедлива наступна теорема про уявність його у вигляді суперпозиції ТІ - і ТМ-хвиль.
Однак уже в класі регулярних хвилеводів можна спостерігати явище зв'язку хвиль: вироджені хвилі прямокутного хвилеводу, незалежні в хвилеводі з ідеальними стінками, стають пов'язаними при переході до добре проводять стінок. Хвилі невозмущенной структури зв'язуються в даному випадку за рахунок кінцевої провідності стінок. Зауважимо, що подібний ефект відсутній в круглому хвилеводі.
Як формулюється основна задача теорії регулярних хвилеводів. Які допущення приймаються при цьому.
У попередніх розділах, присвячених теорії регулярних хвилеводів, було показано, що в хвилеводах може поширюватися дискретне безліч хвиль ТЕ і ТМ, причому кожна з них окремо при відповідно обраних - значеннях постійних поширення задовольняє граничним умовам на бічній поверхні хвилеводу.
Будь-яке рішення однорідної системи рівнянь Максвелла всередині регулярного хвилеводу представимо у вигляді суперпозиції полів нормальних ТІ - і ГМ-хвиль.
В обох випадках замість нерегулярного хвилеводу розглядається регулярний хвилевід, в якому виконується гранична умова, еквівалентну деформації стінок. Ці поля збуджують паразитні хвилі, що черпають енергію з робочою хвилі.
Так само, як і в разі регулярних хвилеводів, для об'ємних резонаторів можливо класифікувати типи коливань. Більш детально це питання буде вивчено в § 12.3. Тут зазначимо лише, що досліджувана сукупність типів коливань може бути позначена як Нюр. Така символіка показує, що поле об'ємного резонатора породжується хвилеводним типом коливань Ню, причому уздовж поздовжньої осі z укладається р стоячих півхвиль.
Гріна другий крайової задачі для рівняння Гельмгольца в регулярному хвилеводі.
Поле в реальному хвилеводі з деформованими стінками одно полю в регулярному хвилеводі з урахуванням електричного поля (517), введеного замість деформації і дотичного до уявної недеформованою поверхні. Це поле пропорційно величині деформації і поздовжньої складової магнітного поля набігає хвилі. Тоді електричне поле на поверхні So відсутня, а умова (517) характеризує фіктивне поле, яке слід задати на поверхні So, щоб граничною умовою замінити деформацію стінок.
Цілком очевидно, що реальний повноводний тракт не може являти собою ідеально регулярний хвилевід.
Картина електричного поля поблизу діафрагми, поміщений. Цілком очевидно, що реальний велноводний тракт не може являти собою ідеально регулярний хвилевід.
Квадратичні співвідношення відіграють важливу роль як при розгляді особливостей поширення хвиль в регулярних хвилеводах, так і при вирішенні широкого кола дифракційних задач, пов'язаних з розрахунком конкретних СВЧ-пристроїв.
Сплески і злами кривих пов'язані з появою нових поширюються хвиль як в регулярному хвилеводі, так і в каналі діафрагми. Зі збільшенням частоти коливання кривих стають все менш за-матню і проявляється тенденція виходу їх на постійні рівні, які можна визначити, використовуючи наближення геометричної оптики.
Дросельне фланцеве з'єднання. | Схема бічній лінії дроссельного фланця. | Графіки для розрахунку радіальної лінії дросельного з'єднання, а - прямокутний хвилевід. б - круглий хвилевід і коаксіальна лінія. Значення граничної потужності фланцевого з'єднання Р нм зазначено у відсотках щодо граничної потужності регулярного хвилеводу відповідного перетину.
Однак не вся паразитная потужність поглинається таким чином, оскільки деякі поширюються в регулярному хвилеводі типи хвиль не будуть пропускатися конусоподібними хвилеводами. Будь-які відбиті хвилі в смузі замикання пристрою, крім того, послаблюються фільтром нижніх частот. В обох наведених пристроях успішно використовуються шлейфного спрямовані відгалужувачі (див. Гл. Hi)) е г, /1 2 - нормальні хвилі регулярних хвилеводів з ізотропним заповненням, відповідні регулярним напівнескінченних волноводам. Позитивним індексам п відповідають прямі хвилі, що поширюються в позитивному напрямку осі z, від'ємних показників індексів п - зворотні хвилі.
Стрічкові діафрагми різної конфігурації в зламі хвилеводу н відповідні криві Й7ц (л (1 - 4. В многомодовом режимі стрічкові перешкоди в зламі хвилеводу дозволяють управляти модових складом поля в регулярних хвилеводах. Показово, що в даному випадку вузька стрічка фактично виконує роль зонда.
Однак не вся паразитная (потужність поглинається таким чином, оскільки деякі поширюються в регулярному хвилеводі типи хвиль не будуть пропускатися конусоподібними хвилеводами. Будь-які відбиті хвилі в тол осі замикання пристрою, крім того, послаблюються фільтром нижніх частот. У робочому діапазоні частот трехдецібельние спрямованого відгалузилося-теля виходить щодо гарне узгодження, хоча за межами цього діапазону може спостерігатися значне неузгодженість. В обох наведених пристроях успішно використовуються шлейфного спрямовані відгалужувачі (див. Гл. Наведена схема методу Гальоркіна використовує природні координатні функції ofn, пов'язані з поданням про вирішення в напівнескінченних регулярних хвилеводах. У другому випадку виходять амплітуди хвиль, що поширюються (починаючи з даного поперечного перетину) в регулярному хвилеводі, вісь якого збігається з дотичною до осі реального хвилеводу. Якщо справедливо нерівність (718), то відміну першого і другого волноводов порівняння і хвиль в них невелика, і результати практично збігаються. Якщо ж нерегулярний хвилевід становить з прямою кінцевий кут, то ці хвилеводи і хвилі в них суттєво відрізняються один від одного.
Оскільки хвилевід являє собою необмежену область з кордоном, що йде в нескінченність, для однозначної постановки задачі збудження регулярного хвилеводу слід сформулювати умови випромінювання, що забезпечують відсутність хвиль, що приходять з нескінченності. Ці умови, що отримали назву парціальних умов випромінювання, можна отримати з принципу граничного поглинання.
Можна провести певну аналогію між Резо-Нансі в Г - судинних і на замкнених модах, порушуваними в кінцевих відрізках регулярних хвилеводів збільшеного перетину в тих випадках, коли в цих відрізках поширюється більшу кількість хвиль, ніж в підвідних волноводах ( см. гл. Дійсно, в момент резонансу ефективний обсяг галузі зв'язку як би розширюється за рахунок проникнення поля в хвильове райони, про що свідчить рис. 145 а еквівалентні кордону резонансної області стають такими, що виконуються умови для поширення тих хвиль, для яких плечі з'єднання позамежні. Саме ці хвилі і утворюють резонансну коливання незамкненою області Т - з'єднання з добротністю, що залежить від величини втрат на зв'язок з поширюються хвилями регулярних хвилеводів.
Лінійні безперервні антени з усіма пов'язаними хвилею. Існує два види випливають хвиль, що представляють найбільший інтерес; розподіл поля в першому виді відповідає хвилі ТЕ01 в регулярному хвилеводі, а розподіл поля в другому виді відповідає хвилі ТМП.
Таким чином, для визначення коефіцієнта зв'язку за формулою (333) необхідно знати поля власних хвиль на межі поділу в регулярному хвилеводі порівняння (§ 3.1) і функцію ст (s), що характеризує відхилення реального хвилеводу в даному поперечному перерізі від регулярного хвилеводу. Природно що для регулярного хвилеводу а 0 і, отже, коефіцієнти зв'язку SjV також дорівнюють нулю.
Постійна поширення h (z) в кожному поперечному перерізі хвилеводу зі вставкою буде такою ж, як і в регулярному хвилеводі, частково заповненому діелектриком, якщо ступінь заповнення регулярного хвилеводу і розглянутого поперечного перерізу однакова.
В даному параграфі наводяться результати дослідження рівномірно-вигнутих волноводов на основі методу поперечних перерізів[90], В якому використовують тільки поперечні власні функції регулярних хвилеводів. При розрахунку вигнутих волноводов складних перетинів вважаємо, що вигини виконані по дузі кола і стінки хвилеводів ідеально проводять.
Залежно власної добротності ВДР від частоти. При цьому, як уже зазначалося вище, розрізняють резонанси двох типів: полуволновий на основному типі хвилі і на вищих типах хвиль, для яких регулярний хвилевід є позамежним.
На відміну від усічених зламів геометрія подвійних кутових неоднорідний-ностей характеризується наявністю чотирьох кутових точок, при цьому два внутрішніх нерегулярних трикутних району розділені між собою відрізком регулярного хвилеводу, ширина якого в загальному випадку не збігається з ширинами вхідного і вихідного плечей. У цьому параграфі розглядаються Я-площинні неоднорідності цього класу: подвійні злами і перископічні з'єднання хвилеводів.
Смугасто-пропускає фільтруюча структура на основі ВДР 3В (рис. 11.1) являє собою електродинамічну систему у вигляді відрізка позамежного хвилеводу, який включений між вхідним і вихідним регулярними хвилеводами з розповсюджується хвилею і містить N плоских ДЕ.
З описаних в першому розділі різновидів волноводно-діелектричних резонаторів (ВДР) тут розглянемо докладніше польові, частотні і енергетичні характеристики декількох конструкцій ВДР з діелектричними елементами в позамежних і регулярних хвилеводах. На основі проведених досліджень і практичного досвіду роботи з ВДР викладемо рекомендації щодо їх застосування в пристроях НВЧ.
ДЕ уздовж хвилеводу; ер - відносна діелектрична проникність ДЕ; Яр - довжина хвилі у вільному просторі, відповідна резонансній частоті ВДР; ркр - критичне значення поперечного-хвильового числа регулярного хвилеводу.
Постійна поширення h (z) в кожному поперечному перерізі хвилеводу зі вставкою буде такою ж, як і в регулярному хвилеводі, частково заповненому діелектриком, якщо ступінь заповнення регулярного хвилеводу і розглянутого поперечного перерізу однакова.
Математична задача визначення нормальних хвиль в регулярному акустичному хвилеводі ставиться як задача визначення рішень рівняння Гельмгольца (1.1), що задовольняють умові (1.2) на бічній поверхні S, обмежених у всьому обсязі регулярного хвилеводу і представляють собою хвилі, що поширюються уздовж осі хвилеводу.
Таким чином, для визначення коефіцієнта зв'язку за формулою (333) необхідно знати поля власних хвиль на межі поділу в регулярному хвилеводі порівняння (§ 3.1) і функцію ст (s), що характеризує відхилення реального хвилеводу в даному поперечному перерізі від регулярного хвилеводу. Природно що для регулярного хвилеводу а 0 і, отже, коефіцієнти зв'язку SjV також дорівнюють нулю.
Порівняльний аналіз фазочастотних залежностей для елементів матриці розсіювання трійників (рис. 142 б і 139 в) призводить до висновку, що для Я-площинних трійників функції argSf /x) змінюються значно швидше зі збільшенням частоти (площині відліку arg Si /і argS oo збігаються з апертурами регулярних хвилеводів) і в більшому інтервалі значень.
Таким чином, для визначення коефіцієнта зв'язку за формулою (333) необхідно знати поля власних хвиль на межі поділу в регулярному хвилеводі порівняння (§ 3.1) і функцію ст (s), що характеризує відхилення реального хвилеводу в даному поперечному перерізі від регулярного хвилеводу. Природно що для регулярного хвилеводу а 0 і, отже, коефіцієнти зв'язку SjV також дорівнюють нулю.
Таким чином, кожна зі згаданих хвиль може існувати окремо і незалежно від існування інших типів хвиль. Іншими словами, теорія регулярного хвилеводу не може дати відповіді на питання про те, які ж типи хвиль і в яких амплітудних співвідношеннях є насправді. Невизначеність рішення задачі тут викликана тим, що граничні умови були задані лише частково, а саме на регулярній бічній поверхні хвилеводу.
Розглянемо випадок ідеальної провідності бічній поверхні R. У цьому випадку в регулярному хвилеводі існує рахункова система нормальних хвиль, яка розпадається на дві підсистеми ТІ - і ГМ-хвиль.
Нормальні хвилі в регулярному хвилеводі є природним базисом для подання будь-якого рішення однорідної системи рівнянь Максвелла. Для будь-якого електромагнітного поля в регулярному хвилеводі справедлива наступна теорема про уявність його у вигляді суперпозиції ТІ - і ТМ-хвиль.
У всі формули § 12 що характеризують статистичні властивості втрат Qj (z, К) і додаткового набігу фази (pi](z, К)[за исключением формулы (12.16) ], Входить лише один узагальнюючий Статистичний параметр - середнє значення QJZ втрат на перетворення робочої хвилі в /- ю паразитную. Інші параметри в цих формулах є параметрами регулярного хвилеводу.
Лінії рівних значень U7j (sin 750 - 1. | Частотна залежність енергій Я10 - хвиль минулого поля для подвійного зламу квазіоптичного типу (Z, 2tg60 h (2 sin 600 1. очевидно, що встановлена закономірність властива більш широкому колу завдань. Вона може проявлятися в тих випадках, коли в одномодовий регулярний хвилевід включені неоднорідності, що мають поперечні електричні розміри, великі в порівнянні з довжиною хвилі, навіть якщо в поздовжньому напрямку протяжність неоднорідностей дуже мала, але нерегулярне область яких володіє ненульовим обсягом. Такі неоднорідності завжди можна уявити як межа деяких більш складних структур з внутрішньої регулярної областю, в якій можливе існування замкнених мод.
До простих неоднородностям координатно-площинного типу відносяться ступінчасті зчленування хвилеводів різних поперечних перерізів, нескінченно тонкі діафрагми, діафрагми кінцевої товщини і ін. На відміну від кутових ступінчасті неоднорідності не змінюють напрямок осі тракту, окремі регулярні хвилеводи безпосередньо примикають один до одного, що значно спрощує рішення відповідних крайових задач дифракції. Кількість публікацій, присвячених аналізу властивостей цих неоднозначних-народностей в круглих, прямокутних і плоскопараллельних волноводах, дуже велике і труднообозримой.
Для деяких конструкцій пристроїв використовується зв'язок ДР одночасно з регулярним і позамежним хвилеводами. При: це наявність відрізка позамежного хвилеводу призводить до зменшення амплітуди поля регулярного хвилеводу в місці розташування ДР і, отже, до зменшення його зв'язку з регулярним хвилеводом. Електродинамічний розрахунок зв'язку в такий: структурі складний, тому в ряді випадків можна скористатися експериментальним знаходженням коефіцієнтів зв'язку або. У цій роботі були проведені експерименти по визначенню ступеня обумовленого впливом позамежного хвилеводу зменшення амплітуди магнітного поля /гв прямокутного регулярного хвилеводу.