Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 10.5. СТРУКТУРЫ ИЗ СВЯЗАННЫХ РЕЗОНАТОРОВ10.5.1. Ленточно-лестничные линииСистемы с медленными электромагнитными волнами широко применяются на практике и, хотя непрерывные диэлектрики находят ограниченное применение, обычно используются периодические структуры различных видов [32, 126, 156, 157]. Скорость распространения в таких системах должна выбираться в зависимости от конкретного применения и, например, может равняться с в линейных электронных ускорителях
Если работа прибора определяется электрическим полем в структуре, то в качестве практически важного параметра выбирается импеданс взаимодействия:
Если же для работы прибора более существенным оказывается магнитное поле, то структура характеризуется полной проводимостью связи:
Другим параметром является шунтовой импеданс, определяемый как
и связанный с мощностью, рассеиваемой на единице длины вследствие омических потерь. Обширный класс замедляющих структур представляют собой системы связанных резонаторов [25], одинаковых по форме и размерам. Существуют два основных типа связи: чисто индуктивная и чисто емкостная; величины обеих составляющих определяют насколько будет видоизменена диаграмма со
Рис. 10.22. Распространение вдоль ленточно-лестничных структур: а — вид поперечных сечений; б - дисперсионные кривые (там же дан чертеж лестничной структуры). Типы структур: (I) — с боковыми стенками; (II) - волноводная; (III) — с двумя ребрами; (IV) — с одним ребром; (V) — с сечением в виде двойного Т; (VI) - с сечеиием в виде одиночного Т. (См. [473].) Вдоль такой проволочной или ленточной структуры может распространяться система волн ТЕМ, каждая из которых соответствует своему типу колебаний лент; в волне простейшего типа колебания соседних лент сдвинуты по фазе на постоянную величину
где функция V удовлетворяет уравнению
Напряжение и ток на последовательных проводниках в заданной, плоскости
Волновое сопротивление одного проводника в решетке может быть определено как
где Предложенный Флетчером [102] метод определения
Численные значения суммы для практически применяемых геометрий даны Уоллингом [327]. Если
Леблон и Мурье [196] вычислили С помощью метода, учитывающего взаимосвязь всех элементов, Батчер [48] точно вычислил высокочастотные поля, окружающие решетку из тонких лент. В случае, когда
которое следует сравнить с уравнением (10.102). Было показано, что произведение импеданса связи и групповой скорости при определенных условиях одинаково для весьма различных геометрий. Этот «множитель распределения поля» решетки в силу уравнений (10.94) и (10.95) можно записать в виде
Для пространственных гармоник, у которых Полученные указанными методами формулы с учетом соответствующей геометрии и граничных условий были применены для расчета структур, используемых на практике. В структуре, изображенной на рис. 10.22, а, оба конца лент являются короткозамкнутыми. В случае (I) замыкание осуществляется, с помощью двух перпендикулярных боковых стенок, в случае (II) — с помощью узких боковых стенок прямоугольного волновода. Для любого значения Р на частоте, при которой к равно удвоенной длине лент, в такой решетке возможны лишь стоячие волны типа ТЕМ. Поэтому дисперсионные кривые, изображенные на рис. 10.22, б (I) и (II), представляют собой горизонтальные линии, и, поскольку групповая скорость равна нулю, в структуре распространения не происходит. В этом случае имеются как индуктивная, так и емкостная связи, которые равны по величине и взаимно компенсируются. Если в такой цепной линии нарушить компенсацию связей [47], то можно получить полосу прозрачности конечной ширины. Для заданного значения (3 соответствующую частоту можно уменьшить, используя волновод с выступом [рис. 10.22, а (III) и (IV)], что приводит к уменьшению предельной частоты волноводов, образующихся по обе стороны цепочки. Это. приводит к искривлению дисперсионных кривых [рис. 10.22, б (III) и (IV)], и, таким образом, структура может передавать энергию. Наоборот, если использовать волновод Т-образного сечения, как показано на рис. 10.22, Дисперсионная кривая для сечения волновода в виде одиночного Т имеет несколько иную форму, так как предельная частота волны резонансной частоте короткозамкнутых лент и, следовательно, обратно пропорциональна их длине. Этот прием является важным способом расширения полосы прозрачности таких структур. Кроме того, таким путем можно осуществить передачу энергии по прямоугольному волноводу на частотах ниже предельных. В работе [83] показано, что ленточно-лестничные линии удобно применять для получения групповых скоростей порядка Несколько измененный вариант лестничной линии [214] состоит из решетки проводников, у которых концы отделены от стенок волновода диэлектрическими вставками. В отдельности блоки являются резонансными структурами, у которых резонансные частоты лежат ниже предельной частоты волновода. В совокупности они образуют связанную цепочку и действуют как замедляющая структура. Групповую скорость можно изменять подбором величины зазоров на концах проводников, выбором диэлектрика и подбором расстояний между блоками. Достоинством таких структур являются малые потери, простота расчета и легкость конструирования. Они особенно удобны для применения в случаях, в которых требуется сильное взаимодействие с магнитным полем. Если в изображенной на рис. 10.22 лестничной линии замкнуть накоротко концы: Расчет дисперсионной кривой с учетом соответствующих граничных условий проводится так же, как и для лестничной линии. На рис. 10.23, б и даны результаты вычислении [48] для случзя тонких лент с различными значениями
которому на рис. 10.23, б соответствует штриховая линия. При очень широких зазорах длина волны в свободном пространстве равняется 4а, как показано на том же рисунке пунктиром.
Рис. 10. 23. Структуры типа встречных штырей и типа меандра: а — структура типа встречных штырей; б - дисперсионные кривые для различных значений параметра При коротком замыкании фазовая и групповая скорости
|
1 |
Оглавление
|