Электродинамика и распространение радиоволн. Малков Н.А. - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Величина )(Г z
&
представляет собой коэффициент отражения по электрическому полю:
zKizKi
ziK
ziK
zz
z
z
ee
C
C
eC
eC
z
22
)0(Г)(Г
−−
+
−
+
−
−
===
&
&
&
&
&
&
, (2.11)
который является комплексной величиной с модулем, не зависящим от z, и фазой, линейно завися-
щей от z, причем период )(Г z
&
равен 2/
в
λ . Коэффициент отражения на конце линии )0(Г
&
должен рас-
сматриваться как первичная характеристика нагрузки. Величина )0(Г
&
, вообще говоря, зависит от час-
тоты.
2.2.4. По аналогии с длинными линиями вводят понятие «нормированного входного сопротивле-
ния волновода»:
)(Г1
)(Г1
)(
вх
z
z
zZ
&
&
−
+
=
′
. (2.12)
При z = 0 нормированное входное сопротивление равно нормированному сопротивлению нагруз-
ки:
)(Г1
)(Г1
)0(
нвх
z
z
ZZ
&
&
−
+
=
′
=
′
. (2.13)
Необходимо иметь в виду, что эта величина, равно как и
вх
Z
′
, не может быть трактована по ана-
логии с ТЕМ-линиями как отношение сопротивления нагрузки к «волновому сопротивлению волно-
вода». Понятие сопротивления как отношения напряжения к току для нагрузок СВЧ неприменимо.
Не имеет однозначного смысла и понятие «волнового сопротивления волновода».
2.3. Распределение электрического поля вдоль волновода при различных нагрузках
2.3.1. Распределение электрического поля вдоль волновода (2.10) целиком определяется коэффи-
циентом отражения от нагрузки )0(Г
&
или ее нормированным сопротивлением
н
Z
′
. Анализ распреде-
ления С(z) может быть проведен так же, как в случае длинных линий (п. 1.2.2 и 1.2.3), поэтому здесь
достаточно привести окончательные выводы с некоторыми комментариями.
2.3.2. Когда
()
10)0(Г
к
−
′
= Z
&
, говорят о режиме согласованной нагрузки. В волноводе при этом име-
ется только падающая волна, бегущая от генератора и полностью поглощаемая нагрузкой. Практиче-
ски в качестве такой нагрузки может использоваться вставка специальной формы из поглощающего
материала (ферроэпоксид); такие согласованные нагрузки часто применяются при измерениях на
СВЧ. Теми же свойствами идеально согласованной нагрузки могут обладать и иные потребители
энергии СВЧ, например антенны, питаемые через волноводные линии. В этих случаях принимаются
специальные меры, чтобы снизить до минимума отражения от входов таких антенн.
2.3.3. Если волновод на конце закорочен металлической заглушкой, то для обеспечения равенст-
ва нулю поперечной (касательной к заглушке) составляющей электрического поля амплитуды отра-
женной и падающей волны должны быть на конце волновода равны по величине и противофазны.
При этом =)0(Г
&
–1, и в волноводе устанавливается стоячая волна с нулем электрического поля на
конце (сравните с подпунктом 1.2.2.2). Поперечное магнитное поле также будет распределено по за-
кону стоячей волны, но с максимумом на конце.
2.3.4. Случай открытого конца волновода на первый взгляд аналогичен случаю линии, разомкну-
той на конце. Однако, эта аналогия кажущаяся. Разомкнутая линия – это линия, нагруженная на со-
противление Z
к
= ∞. Такая нагрузка не может поглощать мощность, в связи с чем падающая волна
полностью отражается от разомкнутого конца, и в линии устанавливается стоячая волна.
Между тем открытый конец волновода, имеющий поперечные размеры, сравнимые с длиной
волны, представляет собой небольшую антенну, которая излучает мощность в окружающее про-
странство. Поэтому для волновода его открытый конец соответствует нагрузке с ненулевой активной
частью. В линии устанавливается режим смешанных волн.
2.3.5. В случае произвольной нагрузки распределение электрического поля вдоль линии анало-
гично распределению напряжения в длинной линии в аналогичной ситуации (см. 1.2.3.). Модуль
|
()
zГ1
&
+ | представляет собой функцию координаты z с периодически следующими максимумами и ми-

Страницы