85. Почему круглый волновод не используется в качестве линии передачи на основной волне на дальние расстояния? Предложите пути решения этой проблемы.

Круглый волновод не используется в качестве линии передачи на основной волне на дальние расстояния из-за поляризационной неустойчивости основной волны типа Н₁₁ (явление, при котором смещается плоскость поляризации).

Что именно происходит: из-за любой неровности, неоднородности происходит перераспределение энергии - поворачивается плоскость поляризации. Поляризационная неустойчивость образуется из-за симметрии круглого волновода. Например, если на входе некоторой волноводной системы волна типа Н₁₁ поляризована вертикально, то под влиянием различных случайных деформаций волноводной линии колебания на линии имеют уже другое направление плоскости поляризации. Поскольку возбуждающие устройства работают, как правило, лишь с колебаниями вполне определенной поляризации, поэтому круглые волноводы с волной Н₁₁ не используют в качестве линии передачи СВЧ- сигналов. В то же время, если в круглом волноводе возбудить волны Н₁₁ ортогональные друг другу и сдвинутые по фазе на 90⁰, то суммарное поле будет волной с круговой поляризацией. Такие линии применяются в системах СТВ.

Как нам от этого избавиться: надо сделать волновод не таким симметричным, т.е слегка приплюснуть, чтобы в поперечном сечении образовался эллипс. В последние годы все чаще используются волноводы, поперечное сечение которых не круг, а эллипс. В таком волноводе электрическое поле имеет направление вдоль малой полуоси эллипса. Это позволяет получить фиксацию поляризации электрического поля, характерную для волны Н₁₁- типа.

86. Записать мгновенные значения составляющих векторов поля основной волны в коаксиальной линии передачи. Поясните физический смысл входящих в выражения величин.

Основной волна: ТЕМ - волна, так как f_кр^ТЕМ=0

(d-внутренний диаметр, D-внешний). Тогда функция , описывающая распределение электрического потенциала в этой области, должна быть решением следующей краевой задачи:

А – произвольная постоянная с размерностью напряжения, k- волновое число.

U-напряжение бегущей волны, I-ток бегущей волны;

8 7. Нарисовать картину силовых линий поля основной волны в коаксиальной линии передачи в случае бегущей и стоячей волн в поперечном и продольном сечении. Поясните отличия.

Коаксиальная линия передач: основной тип волны – Т.

R1 – радиус сердечника;

R – радиус оплетки (обмотки).

В режиме бегущей волны: В режиме стоячей волны:

В случае продольного сечения стоячей волны напряженности поля и имеют разность фаз – (+/-) π/2.

8 8. Поясните соображения, по которым выбираются стандартные волновые сопротивления коаксиальных линий.

К омплексные амплитуды тока:

Р азности потенциалов между центральным и внешним проводниками:

Волновое сопротивление, определение: отношение в режиме бегущей волны.

Волновое сопротивление:

Критерии выбора (подчеркнуты):

1. 

П ри таком соотношении радиусов проводников получается наибольшее значение предельной мощности. Волновое сопротивление коаксиальной линии при этом равно:

М ощность, переносимая волной по коаксиальной линии:

2. Выбор отношения , при котором разность потенциалов между центральным и внешним проводниками минимальна . Минимум имеет место при что соответствует волновому сопротивлению: . Минимальное затухание, вызываемое потерями в металлических проводниках, имеет место, когда . При этом

Как видно, разным критериям соответствует свои оптимальные значения Z_в. В соответствии с рекомендацией Международной электротехнической комиссии волновое сопротивление коаксиальной линии, предназначенной для передачи значительной мощности, выбирается равным 50 Ом (при ε_r,μ_r = 1), что приблизительно равно полусумме значений Z_в, оптимальных по предельной мощности и по затуханию. Широко используется также коаксиальные линии с номинальным волновым сопротивлением 75 Ом.