8.2. Постоянная связь. Периодическая связь

Следует отдельно рассмотреть два случая, когда малые или плавные нерегулярности приводят к значительным возмущениям рабочей волны.

В первом случае, подробно исследованном в § 3, рассматривается постоянная связь, не зависящая от Если волны близки к вырождению, то мощность периодически сосредотачивается то в одной, то в другой волне. В нерегулярном волноводе такая постоянная связь осуществляется, например, в изгибе круглого металлического волновода между волнами Угол изгиба, равный

называется углом Жуге, он соответствует полному переходу мощности волны к волне Это нежелательное свойство можно устранить, если разнести фазовые скорости связанных волн. Так, в волноводе с диэлектрической пленкой скорости волн различны; их

амплитуды в зависимости от имеют осциллирующий характер. При условии, что связанность волн мала по сравнению с единицей, потери рабочей волны на преобразование не превышают квадрата связанности. Таким образом, чем больше радиус кривизны, т. е. коэффициент связи, и чем больше разность между фазовыми постоянными тем меньше потери в изгибе. Другим способом уменьшения потерь служит увеличение самофильтрации, что имеет место, например, в спиральном волноводе. Согласно результатам, приведенным в § 3, потери в изгибе, выраженные в неперах, на достаточном расстоянии от начала, линейно зависят от длины, причем они тем меньше, чем меньше отношение Таким образом, увеличение разности постоянных затухания связанных волн так же эффективно снижает потери, как и снятие фазового вырождения.

Второй случай относится к так называемой «резонансной» периодической связи. Волны могут быть далеки от вырождения, но если нерегулярность, связывающая их, повторяется с периодом, равным длине волны биений, то результирующее поле оказывается примерно таким же, как и при постоянной связи. Волнообразные изгибы или периодические деформации стенок приводят к полной перекачке энергии рабочей волны в волну паразитную, если число периодов равно примерно где амплитуда деформации стенок. Периодическая связь может быть использована для создания преобразователей волн [2.5]. Нетрудно показать, что все результаты, полученные при анализе постоянной связи переносятся на простейшую периодическую связь если период близок к резонансному Термин «резонансная связь», объясняется тем, что рост потерь мощности рабочей волны при приближении к условию имеет резонансный характер Если в известном решении системы уравнений для постоянной связи (3.11) заменить с на а разность постоянных распространения на то получится приближенное решение для периодически связанных волн. Точное решение отличается от приближенного только тем, что на крупнопериодные изменения амплитуд накладываются незначительные мелкопериодные осцилляции.

При работе с многоволновыми волноводами следует обращать особое внимание на постоянную связь между

волнами и резонансную периодичность нерегулярностей. В реальной линии деформации или изгибы случайным образом зависят от Если же в этой зависимости появляется постоянная составляющая или период то малые нерегулярности, неудачно расположенные вдоль оси, вызывают большие потери энергии рабочей волны. Если не удается устранить изгибы с постоянным радиусом и периодические деформации, то следует увеличивать самофильтрацию рабочей волны.