Материал: Электромагнитные волны и колебания в устройствах СВЧ. Филатов И.А

4.5. Еmn -волны в круглых волноводах

Из электрических волн в круглом волноводе низшей является волна Е01 , структура электромагнитного поля

которой представлена на рис. 25. Здесь магнитные силовые линии расположены в поперечных плоскостях и имеют вид замкнутых концентрических окружностей с центром на оси волновода; при этом они охватывают электрические силовые линии, которые начинаются и оканчиваются на цилиндрической поверхности волновода и расположены в продольных плоскостях, проходящих через его ось.

Из графиков, приведенных на рис. 25, видно, что составляющая ЕПРОД имеет максимальное значение на оси

волновода, а Н и ЕПОПЕР - у его стенок.

Распределение поля вдоль поперечных размеров волновода (точнее, вдоль радиусов) носит характер стоячей волны, так как фазовый сдвиг между Н и ЕПРОД равен 90˚.

Распределение поля в продольном направлении носит характер бегущей волны, поскольку Н и ЕПОПЕР совпадают по

фазе.

В направлениях, совпадающих с Н - линиями, поле не изменяется.

Волна Е01 так же, как и волна Н 01 (рис. 23), обладает

круговой симметрией поля, благодаря чему она широко используется в волноводах, предназначенных для применения во вращающихся бесконтактных соединениях в СВЧ трактах радиолокационных станций.

Сравнивая между собой картины полей на рис. 19 и 25, убеждаемся в том, что конфигурация электрических и магнитных силовых линий волн Е11 в прямоугольном

волноводе и Е01 в круглом волноводе во многом одинакова. Более того, волну Е11 можно преобразовать в Е01 путем плавного перехода от прямоугольного сечения волновода к

83

круглому (рис. 26), то есть так же, как и при преобразовании волны Н 10 в Н11 (рис. 22).

При волне Е01 , как и при всех Еmn - волнах, в стенках

волновода протекают лишь продольные токи.

Волны высших порядков возникают при n 2 ; на рис. 27 изображена структура поля волны Е02 .

4.6. Еmn - и Н mn - волны в коаксиальной линии

Из 3.1 известно, что в концентрической линии основной является волна типа Т, на которой линия нормально работает, если ее поперечные размеры не соизмеримы с длиной волны.

Помимо колебаний Т в коаксиальной линии могут возбуждаться и высшие типы волн: электрические и магнитные. Их возникновение возможно в том случае, если вдоль какого-либо размера поперечного сечения будет укладываться целое число длин волн. Такие колебания принято называть нежелательными, или паразитными, так как они часто приводят к нарушению нормальной работы линии.

Различают два вида нежелательных колебаний: радиальные и азимутальные (или периферийные).

Первые из них возникают по диаметру, вторые – по окружности.

Мешающим действием радиальных колебаний обычно можно пренебречь, поскольку их частота значительно выше частот продольных колебаний.

Частоты азимутальных колебаний могут попадать в рабочую полосу, что вызывает искажение поля.

Для нахождения длины волны паразитных колебаний коаксиальную линию рассматривают как прямоугольный волновод, свернутый в кольцо. В этом случае

П 2 ( Д d ) ,

84

где Д - внутренний диаметр внешнего проводника линии; d - внешний диаметр внутреннего проводника.

Рис. 24

85