Техническая электродинамика. Малков Н.А. - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

2.2.4 По аналогии с длинными линиями вводят понятие «нормированного входного сопротивления
волновода»
(z)Г1
(z)Г1
)(
вх
&
&
−
+
=
′
zZ . (2.12)
При z = 0 нормированное входное сопротивление равно нормированному сопротивлению нагрузки:
)(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 анало-
гии с ТЕМ-линиями, как отношение сопротивления нагрузки к «волновому сопротивлению волновода».
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 коэффици-
ентом отражения от нагрузки )0(Г
&
или ее нормированным сопротивлением
н
Z
′
. Анализ распределения
С(z) может быть проведен так же, как в случае длинных линий (п. 1.2.2 и 1.2.3), поэтому здесь доста-
точно привести окончательные выводы с некоторыми комментариями.
2.3.2 Когда
)1(0)0(Г
к
−= Z'
&
, говорят о режиме согласованной нагрузки. В волноводе при этом имеет-
ся только падающая волна, бегущая от генератора и полностью поглощаемая нагрузкой. Практически в
качестве такой нагрузки может использоваться вставка специальной формы из поглощающего материа-
ла (ферроэпоксид); такие согласованные нагрузки часто применяются при измерениях на СВЧ. Теми же
свойствами идеально согласованной нагрузки могут обладать и иные потребители энергии СВЧ, напри-
мер 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 равенства
нулю поперечной (касательной к заглушке) составляющей электрического поля амплитуды отраженной
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 закону стоячей волны,
но с максимумом на конце.
2.3.4 Случай открытого конца волновода на первый взгляд аналогичен случаю линии, разомкнутой
на конце. Однако, эта аналогия кажущаяся. Разомкнутая линия – это линия, нагруженная на сопротив-
ление 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 пространство. По-
этому 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 аналогич-
но распределению напряжения в длинной линии в аналогичной ситуации (см. 1.2.3). Модуль
()
zГ1
&
+
представляет собой функцию координаты z с периодически следующими максимумами и минимумами.
Расстояние между соседними максимумами (минимумами) равно λ
в
/ 2, расстояние между соседними
максимумами и минимумами равно λ
в
/ 4. В сечениях, где имеет место максимум (минимум), падаю-
щая и отраженная волна синфазны (противофазны), коэффициент отражения в этих сечениях веществен
и положителен (отрицателен), а входное сопротивление Z′
вх
больше (меньше) единицы.
2.3.6 Так как нормированное входное сопротивление волновода в длинной линии выражается ана-
логичными формулами, при выполнении расчетов волноводных линий можно использовать круговую
диаграмму (см. подраздел 1.3).

Страницы