Возбуждение волновода. Согласование волновода с нагрузкой.

Возбуждение колебаний в волноводе может происходить за счет электрической или магнитной связи с возбудителем. Возможна апериодическая связь с возбудителем. Апериодическая связь осуществляется через щель, прорезанную в общей стенке волновода и объемного резонатора, при этом объемный резонатор является колебательной системой СВЧ генератора. Электрическая связь осуществляется с помощью штыря помещенного в пучности электрического поля. Штырь является внутренним проводом коаксиального кабеля. Наружная оплетка припаивается к наружной поверхности волновода. Длина штыря находящегося внутри волновода регулирует величину связи. Штырь обычно помещается в широкой стенке волновода, в max электрического поля. Чтобы вся энергия излучалась в направлении к нагрузке, нерабочий конец волновода закрывается поршнем, перемещение которого изменяет расстояние I2 от короткозамкнутого конца до штыря сопротивления этого короткозамкнутого отрезка. Это сопротивление должно быть равно бесконечности, чтобы в него не ответвлялась энергия и распространялась к нагрузке. Регулировкой отрезков I₂, I3 достигают того, что реактивная составляющая входного сопротивления штыря компенсируется реактивной составляющей входного сопротивления короткозамкнутого отрезка I₂. Магнитная связь осуществляется с помощью петли помещенной в max магнитного поля.

Петля помещается в торцовой стенке волновода в max магнитного поля. Плоскость петли перпендикулярна плоскости магнитных силовых линий, то есть параллельна узкой стенке волновода. Величина связи регулируется изменением угла, между плоскостью магнитных силовых линий. Петля представляет собой внутренний провод коаксиального кабеля вытянутый из него и загнутый. Наружная оплетка коаксиального кабеля приваривается к наружной стенке волновода. Согласование волновода с нагрузкой имеет целью создание в волноводе режима бегущих волн, с тем, чтобы максимальная часть энергии передавалась в нагрузку. Согласование волновода с нагрузкой осуществляется с помощью диафрагм, которые располагаются в поперечных стенках волновода вблизи от сопротивления нагрузки. Тогда в основной части волновода распространяется бегущая волна, а от диафрагмы до нагрузки - смешанная волна.

Если в диафрагме щель параллельна широкой стенке волновода, то это эквивалентно увеличению емкости в данном сечении волновода.

Если щель параллельна узким стенкам волновода, это эквивалентно увеличению индуктивности.

Если щель представляет собой комбинацию индуктивной и емкостной диафрагмам, то она эквивалентна параллельному колебательному контуру.

Сочленение волновода.

Неподвижное фланцевое соединение

1,2 –сочлененные прямоугольные волноводы

3 -фланцы

Отрезки волновода могут сочленяться между собой с помощью подвижных и неподвижных соединений. Неподвижные соединения представляют собой фланцевые соединения волноводов скрепленные винтами и гайками. При этом предъявляются высокие требования к качеству обработки соприкасающихся поверхности фланцев. По волноводам распространяются санти- и миллиметровые волны, то есть шероховатости поверхности могут оказаться соизмеримы с длиной волны. Поверхности тщательно шлифуются, полируются и покрываются серебром. В месте контакта поверхности не должно быть ни какого зазора. Электрическое соединение волноводов надежнее, чем механическое.

Дроссельно-фланцевое соединение волноводов. В одном из фланцев прорезается кольцевая канавка глубиной λ/4. Эта канавка отстоит от места соединений волноводов с и d на расстояние λ/4. Канавка образует короткозамкнутую линию длиной λ/4. Нулевое сопротивление из точки "а" в точку "b" трансформируется как бесконечность. Отрезок bc образует разомкнутую двухпроводную линию длиной λ/4, трансформирует сопротивление равное бесконечности в точке b, сопротивление равно нулю в точке d и с. Независимо от величины зазора bс мы получаем сплошную линию с нулевым сопротивлением.

Понятие о фазовой и групповой скорости.

Фазовой скоростью называется скорость распространения фазы. Фронт волны образуется одинаковыми фазами. Скорость распространения фронта является фазовой скоростью.

Групповой скоростью называется скорость перемещения электромагнитной энергии вдоль оси волновода.

Фазовая скорость электромагнитных волн в волноводе больше скорости

света. Чем больше λ₀ в свободном пространстве, тем более отвесно падают лучи на стены волновода. Фронт волны становится пологим и

фазовая скорость возрастает. Длина волны в волноводе во столько раз больше длины волны в свободном пространстве, во сколько фазовая скорость больше скорости света.

Vфаз и Vгр в волноводе не равны, а в двухпроводной линии где есть и -
продольная и поперечная волны они равны.

;