Устройства СВЧ (стр. 4 из 4)

Возбуждение волны Н₁₁ в круглом волноводе может также производиться через отверстие в его боковой стенке от прямоугольного волновода. Если широкие стенки прямоугольного волновода ориентированы параллельно оси круглого волновода (рис. 14, а),то в круглом волноводе возбуждаются волны Н₁₁, распространяющиеся в обе стороны от ответвления с одинаковыми фазами. При поперечном расположении возбуждающей щели в круглом волноводе (рис. 14, 6) волны, возбуждающиеся справа и слева от нее, противофазны. Если требуется обеспечить передачу волны Н₁₁ в одном направлении, то один из концов круглого волновода закорачивают, причем в случае разветвления, показанного на рис. 14, а, расстояние между центром щели и короткозамыкателем должно быть близким к lв/4, а в случае, показанном на рис. 14, б,— близким к lо/2.

Рис. 14 Тройниковые разветвления прямоугольного и круглого волноводов

Рассмотрим теперь некоторые компактные способы возбуждения осесимметричной волны Е₀₁ в круглом волноводе от прямоугольного волновода с волной Н₁₀, не использующие промежуточных коаксиально-волноводных переходов.

Рис. 15 Способы возбуждения волны Е₀₁ в круглом волноводе

В устройстве, показанном на рис. 15, а, прямоугольный волновод соединяется с круглым через поперечное отверстие. Для лучшего возбуждения волны Е₀₁ круглый волновод с одной стороны закорачивается на расстоянии lв_Е01/2 от возбуждающего отверстия. Для подавления паразитной волны низшего типа Н₁₁, которая также возбуждается отверстием, в короткозамкнутом отрезке круглого волновода располагают тонкое металлическое кольцо. Периметр кольца выбирают близким к lо, чтобы волна Н₁₁ возбуждала в нем резонансные колебания с одной вариацией тока по периметру. Это резонансное кольцо действует на волну Н₁₁ подобно короткозамыкателю. Располагая кольцо на расстоянии lв_Н11/4 от центра щели, удается эффективно подавить колебания волны Н₁₁ в круглом волноводе. На волну типа Е₀₁, силовые линии поля Е которой перпендикулярны проводнику кольца, резонансное кольцо практически не влияет;

Другой возбудитель волны Е₀₁ в круглом волноводе с высокой степенью подавления паразитной волны Н₁₁ показан на рис. 15,б. Прямоугольный волновод сочленяется с круглым так же, как в предыдущей конструкции с коротким замыканием одной половины круглого волновода непосредственно у места сочленения. Кроме того, в круглом волноводе помещено резонансное кольцо, закорачивающее его для волны Н₁₁. Волна Н₁₁, просочившаяся через резонансное кольцо, испытывает поглощение, возбуждая через продольные щели в стенках круглого волновода коаксиальный резонатор с колебаниями типа Н₀₁.

В пучности поля Е этого резонатора помещено кольцо из поглотителя, в котором и происходит выделение энергии волны Н₁₁. Волна Е₀₁ не имеет поперечных токов на стенках круглого волновода и поэтому не возбуждает продольные щели и резонатор с поглотителем.

Особенно трудной задачей является конструирование возбудителей волны Н₀₁ в круглом волноводе. Здесь главное требование состоит в обеспечении высокой степени чистоты возбуждения волны Н₀₁ при глубоком подавлении целого ряда низших и высших типов волн, способных к распространению в круглом волноводе большого диаметра.

Рис. 16 Плавный переход для возбуждения волны Н₀₁ в круглом волноводе

На рис. 16 показана одна из возможных конструкций перехода от прямоугольного волновода с волной Н₁₀ к круглому волноводу с волной Н₀₁ основанная на принципе плавной деформации формы поперечного сечения волновода и структуры электрического поля. Волноводный Е - тройник и две продольные скрутки на углы в 90° в противоположных направлениях образуют систему двух прямоугольных волноводов, соединенных узкими стенками и содержащих поля равной амплитуды с противоположными фазами. Затем эта система плавно преобразуется к двум секторным волноводам с общим ребром. Постепенное увеличение угла раскрыва секторных волноводов образует круглый волновод с продольной металлической перегородкой. Обрыв этой перегородки не изменяет структуры электромагнитного поля, и на выходе перехода получается круглый волновод с волной H₀₁. Для обеспечения надлежащей чистоты возбуждения волны H₀₁ этот переход должен иметь достаточно большую длину.

Определенные трудности, связанные с достижением хорошего качества согласования в широкой полосе частот, возникают также при выполнении переходов от полосковых линий передачи к коаксиальным и прямоугольным волноводам.

Коаксиально-полосковые переходы в зависимости от взаимного расположения соединяемых проводников могут быть соосными или перпендикулярными (рис. 17).

Рис. 17 Коаксиально-полосковые переходы

Для уменьшения иррегулярности в области сочленения диаметр внешнего проводника коаксиального волновода должен быть близким к расстоянию между внешними пластинами симметричной полосковой линии или к удвоенной толщине основания несимметричной полосковой линии. Для улучшения согласования в соосном переходе делают скосы на конце полоскового проводника (рис. 17, а). Согласование перпендикулярного коаксиально-полоскового перехода (рис. 17, б) осуществляют подбором диаметра соединительного штыря, проходящего через диэлектрическое основание, а также подбором размеров коаксиальной диафрагмы на выходе из коаксиального волновода и короткого разомкнутого шлейфа из отрезка полоскового проводника. Часто коаксиально-полосковые переходы совмещают с коаксиальными соединителями.

Устройства для возбуждения полосковой линии передачи от прямоугольного волновода с волной Н₁₀ называются волноводно-полосковыми переходами. Соединение полосковой линии с прямоугольным волноводом может быть выполнено через плавный или ступенчатый переход на П-образном волноводе (рис. 18, а).

Рис. 18 Волноводно-полосковые переходы

В такой конструкции перехода обеспечивается широкополосное согласование прямоугольного волновода с полосковой линией передачи я устраняется паразитное излучение из открытого конца волновода.

Волноводно-полосковый переход другого типа, в котором используется часть волновода в качестве корпуса для полоскового узла, показан на рис. 18, б. Этот переход выполнен на диэлектрической пластине, установленной продольно в средней плоскости прямоугольного волновода, параллельно силовым линиям поля Е. С двух сторон диэлектрической пластины напечатаны проводники, имеющие контакт один с верхней, а другой с нижней стенками волновода, и образующие плавный переход к симметричной полосковой линии. Далее на той же диэлектрической пластине располагается несимметричная полосковая линия, возбуждаемая от ленточной линии через симметрирующее устройство в виде двух четвертьволновых щелей в экране. Экран несимметричной полосковой линии замыкает широкие стенки прямоугольного волновода, что препятствует проникновению волны Н₁₀ в область волновода с полосковым узлом.

Библиографический список

1) Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А.. Устройства СВЧ.- М: Высшая школа, 1981

2) С.А. Баранов, М.П. Наймушин. Исследование полоснопропускающих волноводных фильтров СВЧ и методов узкополосного согласования в волноводных трактах; - Методические указания к лабораторной работе по курсу «Антенны и устройства СВЧ».- Свердловск 1987