| R>
Рис. 12. Структура поля волны ТЕ11 в круглом волноводе.
затруднительно, т. к. при обеспечении условий распространения для них одновременно в Р. будут распространяться и все предыдущие "ненужные" типы волн. Волна TE01 в круглом Р. обладает тем исключительным свойством, что потери на стенках Р. непрерывно уменьшаются с укорочением Л. Пользуясь этим, можно строить волноводные линии связи в диапазоне миллиметровых волн с ретрансляционными станциями через 50-60 км. По этим линиям можно передавать до 1500 телефонных и 100 телевизионных каналов. Осн. трудность заключается в обеспечении необходимой "чистоты" поля волны TE01 по всей линии устранением др. типов волн, возникающих под воздействием различного рода неоднородностей. В Р. с потерями понятие резкой границы пропускания при wrp теряет простой смысл. В Р. с потерями проходят волны (хотя и слабо) "за критической волной" Л > Лкр, рассчитанной для Р. без потерь.
Критические длины волн X для прямоугольных и круглых радиоволноводов
Тип волны
Прямоугольный волновод
Круглый волновод
ТЕ10
ТЕ20
ТЕ10
ТЕ11
TM01
ТЕ21,
ТM11
ТЕ01
Лкр
2а
а
2b
3,41р
2,61р
2,06р
1,64p
1,64р
Для передачи сантиметровых и миллиметровых волн могут служить диэлектрич. Р., где поверхностью раздела, направляющей волну, служит внутренняя поверхность диэлсктрич. стержня. Диэлектрич. Р. чувствительны к внешним воздействиям и имеют дополнит. потери, связанные с просачиванием энергии за пределы Р., что затрудняет их практич. применение.
Р. с поверхностной волной представляют собой металлич. ленту или цилиндрич. проводник, на к-рых располагаются ребристая структура или диэлектрич. покрытие (рис. 13). Вдоль такого Р. могут распространяться волны различных типов, напр. ТМ10. Энергия поля сосредоточена в окружающем пространстве: радиус поля (расстояние, на к-ром поле ещё ощутимо) зависит от ширины ленты и её проводимости и быстро уменьшается с укорочением X. Р. с поверхностной волной обладают меньшим затуханием, чем металлические Р., проще по конструкции и позволяют передавать большие мощности в широком диапазоне частот. Недостатки этих Р. связаны с тем, что поле поверхностной волны окружает Р. снаружи: различные неоднородности (деформации Р., крепления, соединения, окружающие предметы) приводят к излучению, т. е. к потерям энергии. Несмотря на это, Р. с поверхностной волной применяются как направляющие системы и как излучающие элементы в антеннах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн.
Рис. 13. Радиоволновод с поверхностной волной: а - с ребристой поверхностью; 6 - с диэлектрическим покрытием.
Применяются 3 способа возбуждения поля в Р.: линейным проводником с током (штырём), витком и через отверстие в боковой стенке или торце Р. Штырь располагают параллельно электрич. силовым линиям, плоскость витка - перпендикулярно магнитным силовым линиям. Щель или отверстие прорезают в металлич. поверхности по ходу магнитных силовых линий на этой поверхности. При этом для большей связи элементы возбуждения располагают в пучностях электрич. или магнитного поля (рис. 14).
Рис. 14. Способы возбуждения волны ТЕ10: а - штырём; б - витком; в - отверстием.
Рис. 13. Согласующие элементы: а - реактивный штырь; б - индуктивная диафрагма; в - ёмкостная диафрагма; г - плавный переход с переменным сечением.
Согласование отрезков Р. друг с другом и с нагрузкой осуществляется с помощью т. н. согласующих элементов (рис. 15) в виде комбинаций пассивных штырей, индуктивных или ёмкостных диафрагм, а также в виде плавных переходов с переменным сечением. Недостатком большинства согласующих устройств является их малая диапазонность: согласование удаётся обеспечить, как правило, в полосе частот 1-2% и только в нек-рых случаях ок. 10-20%.
Практич. значение имеет вопрос о передаче по Р. больших мощностей. Р. с размерами сечения, соответствующими распространению волн только первого типа, может пропустить мощность лишь порядка 3-4 Mвm. Если же размеры сечения Р. при заданной длине волн взять большими, то в нём будут распространяться и высшие типы волн.
Лит.: Введенский Б. А., Аренберг А. Г., Радиоволноводы, ч. 1, М.- Л., 1946; Кисунько Г. В., Электродинамика полых систем, Л., 1949; Вайнштейн Л. А., Дифракция электромагнитных н звуковых волн на открытом конце волновода М., 1953; Казначеев Ю. И., Широкополосная дальняя связь по волноводам, М., 1959; Коган Н. Л., Машковцев Б. М., Цибизов К. Н., Сложные волноводные системы, Л., 1963; Теория линий передачи сверхвысоких частот, пер. с англ., под ред. А. И. Шпунтова, ч. 1 - 2, М., 1951; Гуревич А. Г., Полые резонаторы и волноводы. Введение в теорию, М., 1952; Левин Л., Современная теория волнов |
