4.3. Дифракционные преобразователи

Дифракционный преобразователь волны прямоугольного волновода в волну круглого волновода, или, другими словами, дифракционный возбудитель волны, представляет собой избирательный ответвитель этой волны, т. е. систему из прямоугольного и круглого волноводов, связанных через отверстия щели (см. рис. 1.7). При выполнении условия

где соответственно фазовые постоянные волиы в прямоугольном и волиы в круглом волноводах, эти волны оказываются эффективно связанными.

Рис. 1.17. Связь волноводов через отверстия связи.

Процесс перехода одной волны в другую, фазовые постоянные которых равны между собой, рассмотрен в § 3. Было показано, что если в определенном месте прервать связь, то практически вся мощность окажется сосредоточенной в том волноводе, где в начале участка связи электромагнитное поле равнялось нулю. Здесь проанализируем не постоянную, а дискретную связь между волноводами через ряд отверстий (рис. 1.17). Пусть для определенности в волноводе распространяется волна Через отверстия эта волна возбуждает в круглом волноводе II ряд воли различных индексов.

Рассмотрим возбуждение в круглом волноводе двух волн: волиы индекса у, для которой справедливо равенство и волны индекса I, для которой индекс соответствует волне Для волиы индекса парциальные волны прямого направления, возбуждаемые отверстиями складываются в фазе, так как набег фаз волны индекса в волноводе II и волны в волноводе на участке длиной между щелями одинаков. В случае, когда напряженности поля и прокладываются со сдвигом фаз В частности, при результирующая амплитуда волиы индекса 3 будет равна 0.

Поэтому амплитуда волиы прямого направления в волноводе II нарастает как где число отверстий связи; — амплитуда волны, возбужденной через одно отверстие. Амплитуды всех

других воли и волны индекса обратного направления оказываются намного меньшими система обладает избирательностью по типам волн. В связи с этим дифракционные возбудители кроме потерь на преобразование при передаче и уровня нежелательных волн на выходе характеризуются также избирательностью, т. е. отношением мощности возбуждаемой волны и нежелательной i-й волны, выраженным в децибелах.

Приведем основные формулы для расчета связи волиы с волнами круглого волновода через отверстие радиуса Введем параметр К, который назовем индексом связи. Индекс связи определяется отношением мощности возбуждаемой волны к мощности возбуждающей волны. Индекс связи волны и через отверстие в узкой стенке прямоугольного волновода равен

где размер широкой стеики прямоугольного волновода; а — радиус круглого волновода; — толщина стенки; фазовая постоянная волны Ни в отверстии; угловая координата отверстия.

В случае связи через отверстия в середине широкой стенки волновода волна связана с волнами Индекс связи волн и равен

Если отверстие находится не в середине широкой стенкн, то волна связана не только с волнами но и с волнами

Обычно в дифракционном возбудителе используется одинаковых отверстий связи. В этом случае, чтобы получить результирующую амплитуду волны, выражения (4.4) и (4.5) следует умножить на фактор

где расстояние между соседними отверстиями; - верхние знаки относятся к волнам одинаковых направлений, нижние — к волнам разных направлений.

При фактор При всегда причем при достаточно больших значениях как правило, .

Из сказанного следует, что выбором значений а также размеров (от которых зависят фазовые постоянные поля) можно добиться эффективной связи волны лишь с одной из волн в круглом волноводе, фазовая постоянная которой (равна

Существующие дифракционные ответвители-возбудители имеют потери порядка при избирательности по паразитным волнам, равной