ище, ніж в двошаровому хвилеводі (рис. 3, крива 3) . В іншому випадку можливе випромінювання хвилі смужкою т. Е. Трансформація хвилі в П. л. в хвилю двуслойного хвилеводу.
Випромінювання можливо також на неоднорідностях в П. л. (повороти, розриви, навісні елементи і т.п.). Область значень n, що лежить вище кривої 3 , називається областю дискретного спектра , а нижче - областю безперервного спектру , оскільки в останньому випадку коеф. уповільнення і довжини хвиль (частоти) можуть приймати будь-які значення.
П. л. відрізняються від ін. ліній передачі малими габаритами і простотою виготовлення; допускають застосування планарної технології (напилення, фотолітографія і т. п.), тому зручні для створення ІС як у якості лінії передачі ел - магн. енергії так і в якості елементів СВЧ-пристроїв (резонаторів, фільтрів, лінії затримки, спрямованих відгалужувачі та ін.).
3. ХВИЛЕВОДІВ
. 1 Прямокутний металевий хвилевід
На практиці найбільш часто для передачі електромагнітних хвиль НВЧ-діапазону використовують прямокутні металеві хвилеводи, що представляють собою порожнисті металеві труби прямокутного перерізу. На рис. 4 приведено схематичне зображення прямокутного металевого хвилеводу.
Рис. 4. Схематичне зображення прямокутного металевого хвилеводу
Прийнято вважати, що розміри широкої стінки хвилеводу позначають а, вузької стінки b. Таким чином, розміри прямокутного перерізу хвилеводу позначають ахb. Таке позначення зазначено в державному стандарті (ГОСТ).
Розміри хвилеводів, що застосовуються в різних діапазонах хвиль, беруться в довідниках по волноводной техніці []. З прямокутними хвилеводами пов'язують прямокутну декартову систему координат (x, y, z). Зазвичай, систему координат розміщують так, як показано на рис. 4.
Широке застосування порожніх металевих хвилеводів обумовлено їх такими достоїнствами:
- висока технологічність виготовлення;
- досить мале загасання енергії при поширенні хвилі;
- можливість передачі значних потужностей в імпульсному режимі.
Будемо вважати, що всередині хвилеводу знаходиться повітря або вакуум (e=1), тобто для такого хвилеводу параметри середовища мають значення
Нехай стінки хвилеводу виконані з ідеального провідника, тобто питома провідність s =?.
У таких хвилеводах можуть поширюватися хвилі Е- і Н-типів. На практиці найбільшого поширення набули хвилі Н-типу, зокрема, основний тип хвилі - хвиля Н10. Зауважимо, хвиля Н-типу для хвилеводу прямокутного перерізу записується у вигляді Нmn, де m, n - індекси, що вказують на кількість півхвиль уздовж осі х і у відповідно.
Досліджуємо поле Н-хвилі в прямокутному хвилеводі. Нагадаємо, що для такої хвилі є поздовжні і поперечні складові магнітного поля, поздовжні складові електричного поля дорівнюють нулю.
Хвильове рівняння для складової має вигляд
(1.3)
Рішення рівняння Гельмгольца (4.1) знаходиться у вигляді
, (1.4)
де h - поздовжнє хвильове число.
Хвильовий процес відбувається і уздовж осі Z і вздовж перпендикулярній площині ХОY. Введемо відповідні хвильові числа або постійні розповсюдження:
g - постійна поширення у вільному просторі,
h - поздовжнє хвильове число,
g - поперечне хвильове число.
Між хвильовими числами існує зв'язок
(1.5)
На основі формули (1.5) можна поздовжнє хвильове число виразити у вигляді. З отриманої формули можна розкрити важливу особливість, що дозволяє зрозуміти процес поширення хвилі в хвилеводі:
1) Якщо g gt; g, то поздовжнє хвильове число є речовим і це означає, що уздовж осі z поширюється хвиля, що біжить;
2) Якщо g lt; g, то поздовжнє хвильове число h є уявним і в хвилеводі не існує поширюються коливань.
У хвильовому процесі необхідно розрізняти довжину хвилі генератора l 0, або довжина хвилі, що поширюється у вільному просторі.
Для опису поширення хвилі в хвилеводі введемо поняття довжину хвилі в хвилеводі l в, а також критичної довжини хвилі l кр. Таким чином, слід розрізняти між собою: l 0, l в, l кр.
Критична довжина хвилі - це найбільша довжина хвилі, яка може поширюватися у хвилеводі для даного типу коливань.
Зв'язок між хвильовими числами і довжинами хвиль виражається формулами:
(1.6)
(1.7)
(1.8)
Критична довжина хвилі і довжина хвилі в хвилеводі визначаються формулами...
