Радиоволновод

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Радиоволновод — линия передачи СВЧ, описываемая телеграфным уравнением, служащая для передачи радиоизлучения.

Соединитель волноводный.
Для соединения участков прямоугольного волноводного тракта
 Просмотр этого шаблона  Классическая электродинамика
VFPt Solenoid correct2.svg
Электричество · Магнетизм
См. также: Портал:Физика

Описание[править | править исходный текст]

Боковая поверхность канала радиоволновода является границей раздела двух сред, при переходе через которую резко меняются диэлектрическая или магнитная проницаемости и электропроводность. Эта поверхность может иметь произвольную форму, применяются цилиндрические радиоволноводы, а также радиоволноводы с разнообразными сечениями (прямоугольные, круглые, Н- и П-образные и пр.).

К радиоволноводам обычно относят только такие, у которых канал имеет односвязное сечение. Остальные рассматриваются в теории длинных линий.

Оба конца волновода заканчиваются металлическими фланцами с отверстиями для крепления фланцев друг к другу. В боковых стенках фланцев обычно делают четвертьволновые канавки или контактные прокладки[1], необходимые для уменьшения уровня просачивания мощности через место стыков.

Из отрезков волноводов изготавливают различные элементы — тройники в Е или Н плоскостях, прямоугольные или плавные изгибы, двойные мосты, ответвители мощности.

Свойства[править | править исходный текст]

Главная особенность радиоволновода заключается в том, что в нем могут распространяться электромагнитные волны, длина волны которых меньше или сравнима с характерным поперечным размером волновода. Это обуславливает применение радиоволноводов главным образом в области сверхвысоких частот.

В волноводах могут возбуждаться различные типы (моды) электромагнитных волн Н10, Е11 и др. Мода с наинизшей граничной частотой (наибольшей длиной волны, которая ещё может распространяться по волноводу с данным размером) называется основным типом колебаний. Для прямоугольного волновода такой модой является H10, а для круглого — H11. Возможно подавление нежелательных типов волн. Возбуждение различных типов волн используется в облучателях антенн.

Характеристики волноводов[править | править исходный текст]

  • КСВ (от 1 до бесконечности)
  • КБВ (от 0 до 1)
  • Затухание электромагнитной волны (обычно десятые доли дБ)
  • Диапазон используемых частот
  • Уровень передаваемой мощности
  • Напряжение пробоя в волноводе

Настройка волноводов[править | править исходный текст]

Для обеспечения необходимых параметров в волноводах или волноводных трактах проводится их настройка. Настройка КСВ проводится:

  • настроечными штырями (металлическими или диэлектрическими), расположенными в широкой стенке волноводов
  • металлическими диафрагмами
  • механической деформацией по широкой стенке (ударами молотком по широкой стенке волновода)

Преимущества и недостатки[править | править исходный текст]

Преимущества[править | править исходный текст]

Основным преимуществом металлических радиволноводов по сравнению с двухпроводной симметричной и коаксиальной линиями является малость потерь на СВЧ.

Причины этого:

  • Почти полное отсутствие потерь на излучение энергии в окружающую среду;
  • При одинаковых размерах радиоволновода и, например, двухпроводной линии поверхность волновода, по которой текут токи всегда больше, чем у двухпроводной линии. Следовательно, плотности токов, а следовательно, и потери на джоулево тепло в радиоволноводе меньше.
  • Легкость монтажа

Недостатки[править | править исходный текст]

  • Наличие нижнего предела пропускаемых частот;
  • Громоздкость конструкции на дециметровых и более длинных волнах;
  • Необходимость большой точности изготовления и специальной обработки внутренней поверхности стенок;

Применение[править | править исходный текст]

Волноводы служат для передачи энергии в СВЧ трактах (например, от передатчика к антенне). Такой тракт обычно состоит из различных (по форме и размерам) радиволноводов, угловых изгибов и пр. Для сочленения радиоволноводов разных поперечных сечений применяются плавные волноводные переходы с переменным сечением (например, рупорный переход).

Стенки волноводов могут быть гибкими — изготовлены из резины или гофрированной поверхности. Внутренние стенки волноводов должны быть металлизированы. В космической технике внутренние стенки волноводов покрывают серебром.

Интересные факты[править | править исходный текст]

Круглые отверстия диаметром менее десятой части волны в волноводе — не излучают и используются в космической технике для дегазации волноводов (удаления воздуха в волноводах). Дегазация волноводов в открытом космосе, после запуска космического аппарата, проводится до одной недели. При недостаточной дегазации в космосе возможны электрические пробои в волноводах.

Длинные и узкие отверстия в волноводах поперек волноводов хорошо излучают. Волноводы с такими отверстиями используются в качестве щелевых антенн.

Примечания[править | править исходный текст]