13.8. Отверстия связи
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ И МАГНИТНАЯ ПОЛЯРИЗУЕМОСТИ ОТВЕРСТИИ
Связь между двумя волноводами или волноводом и резонатором может осуществляться с помощью отверстия, прорезанного в общей стенке между ними. Через отверстие проникают одновременно как электрическое, так и магнитное поля, поэтому отверстие является сложным возбудителем, эквивалентным суперпозиции электрических и магнитных сторонних токов.
У металлической стенки 5 волновода или резонатора существует только нормальная составляющая электрического поля 
и тангенциальные составляющие магнитного поля; назовем их 
для двух взаимно перпендикулярных направлений. Если размеры отверстия малы (меньше, чем 
то утечка волны через нега относительно невелика.
Тогда структура ноля в волноводе А меняется лишь в непосредственной близости от отверстия (рис. 13.24). Искажение поля малым отверстием можно рассчитать методами статических и стационарных нолей.
Проникновение магнитного поля через отверстие (рис. 13.24а) сопровождается сгущением линий поверхностного тока у краев отверстия и
Рис. 13.24
частичным его перетеканием на другую сторону проводящей стенки. Появление магнитного поля в волноводе В эквивалентно переносу из 
определенной части первичного поля, содержащегося внутри объема Ум (рис. 13.246). Это поле по принципу эквивалентности источников [см., например, ф-лу (7.23)] можно заменить сторонним магнитным током. Уменьшение поля в первичном волноводе учитывается внесением в него стороннего тока обратного знака.
Электрическое поле наводит на краях отверстия заряды, которые создают дополнительное поле в обоих волноводах (рис. 13.24в). Оно представляется сторонним электрическим током, эквивалентным первичному электрическому полю, содержащемуся в объеме 
(рис. 
:
Рис. 13.25
Коэффициенты 
и 
называют электрической и магнитной поляризуемостью отверстия. Они имеют смысл объемов поля, перенесенных через отверстие, и зависят от его размеров и формы. Методами стационарного поля получены следующие значения 
для наиболее употребительных форм отверстий, показанных на рис. 13.25:
— для круга (рис. 13.25а)
— для сильно вытянутого эллипса при 
(рис. 13.256)
— для щели при 
(рис. 13.25в)
— для креста (рис. 13.25г)
Из этих формул следует, что для вытянутых отверстий наибольшую роль играет магнитная поляризуемость 
соответствующая магнитному полю, параллельному большой оси. В крестообразном отверстии достигается высокая связь по обеим составляющим
магнитного поля при малой электрической связи. В круглом отверстии электрическая и магнитная связи имеют сравнимые величины.
Если стенка между волноводами не очень тонка, отверстие связи рассматривается как короткий отрезок запредельного волновода длиной 
(рис. 13.26).
Рис. 13.26
Затухание волны в этом волноводе приводит к уменьшению величин поляризуемостей отверстий, вычисленных по ф-лам (13.19) в соответствии с (9.67):
где 
толщина стенки; 
вычисляется для низшей волны, возбуждаемой в запредельном волноводе данной составляющей поля. Например, в круглом отверстии составляющая 
возбуждает волну типа 
круглого волновода, а составляющая 
— волну типа 
АМПЛИТУДЫ ВОЛН В ВОЛНОВОДАХ
Сторонние токи, вызванные отверстием, создают вторичные волны в волноводах.. Амплитуды этих волн определяются суперпозицией всех магнитных и электрических источников. Для волноводов с параллельными осями, согласно ф-лам (9.59) и (13.19), имеем:
При выводе (13.22) использовались нормированные значения компонент падающей волны 
(с индексами А) и так называемой пробной волны (с индексами В) — волны того же типа, что и
искомая, но распространяющейся в обратном направлении (ом. параграф 9.8). Направления, принятые за положительные для каждой из пробных волн, показаны на рис. 13.26.
Каждое слагаемое в ф-лах (13.22) соответствует одному из видов связи; оно пропорционально поляризуемости отверстия для данной компоненты поля и произведению величин этих компонент у возбуждающей и возбуждаемой волн в обоих волноводах. Следовательно, связь между ними возможна лишь в том случае, если обе волны имеют около отверстия одинаково направленные составляющие.
Для вторичной волны каждого направления отдельные слагаемые могут оказаться синфазными или противофазными; разные виды связи действуют согласно либо взаимно компенсируются. Это дает возможность направленно ответвить волну из одного волновода в другой и избежать отраженной волны в первичном тракте.
ЗАДАЧИ
(см. скан)
