Передача энергии по прямоугольному волноводу
В случае волны Н10 получаем
(26)
где E0=(ωμa/π)Η0z - амплитудное значение напряженности электрического поля волны Н10. При выводе формулы (26) учтено, что ωμ=kZc. При стандартных размерах волновода (a 0,75λ, b
0,5а), подставляя предельное значение E0=30 kB/см, находим, что предельная мощность волны Н10 равна Pпред Η10= 125λ2 кВт, где длина волны выражена в сантиметрах. Например, при λ = 30 см предельная мощность Pпред Η10=112 МВт. Соответственно допустимая мощность Pдоп Η10 = 28 МВт. Как видно, в дециметровом диапазоне по прямоугольному волноводу стандартного сечения можно передавать весьма значительную мощность. Однако по мере повышения частоты допустимая мощность быстро уменьшается и при λ = 1 см не превышает 30...45 кВт.
Если размеры волновода увеличены настолько, что в части или во всем рабочем диапазоне волновод оказывается в многоволновом режиме, то необходимо принять специальные меры для предотвращения распространения всех типов волн, кроме Н10 (см. 13.2).
Ограничимся вычислением αm для волны Н10 имеем
(27)
Рис 17 |
Отметим, что, как следует из формулы (27), в коротковолновой части сантиметрового диапазона потери в стандартных волноводах весьма велики. Например, при λ = λ0=0,01 м в стандартном волноводе с медными стенками дБ/м, т.е. при длине линии всего 10 м потери энергии будут составлять 5,5 дБ (более 70 % входящей мощности). Объясняется это тем, что при заданной мощности уменьшение поперечных размеров волновода сопровождается возрастанием плотности поверхностного тока проводимости в его стенках и соответственно возрастают потери. Поэтому на волнах порядка 1 см и короче применение прямоугольных волноводов целесообразно только в виде коротких отрезков. В некоторых случаях, чтобы уменьшить потери, размеры поперечного сечения волновода увеличивают по сравнению со стандартным.