2.3. СТАНДАРТНЫЕ ВОЛНОВОДЫ

2.3.1. Прямоугольные волноводы

Волноводы общего применения служат для передачи колебаний вида На основе ряда предложенных волноводов [54, 76, 204], предназначенных для перекрытия спектра сверхвысоких частот, были согласованы международные стандарты [199, 201, 205]. Размеры и отношение сторон волновода основаны на различных технических факторах. Средняя рабочая, или номинальная, частота принята в 1,5 раза больше предельной частоты, и допустимые отклонения составляют самое большее от этой средней частоты. Принятые внутренние размеры распределяются между двумя рядами волноводов, как показано на рис. 2.6. За двумя или тремя исключениями, отношение сторон этих волноводов общего применения равно 2, это позволяет переходить от одного волновода к другому, для чего достаточно провести прямую линию под соответствующим углом к оси. Этим волноводам присвоены типовые номера, которые вместе с техническими данными приведены в табл. 2.1; величина изменяется в диапазоне в диапазоне

Номинальная мощность рассчитывалась на частоте предполагалось, что поле пробоя составляет а коэффициент безопасности по мощности равен 4; для любой другой частоты упомянутые величины нужно умножить на

Коэффициенты затухания вычислены для чистой меди на частоте для любой другой частоты величины должны

быть умножены на Для других материалов и шероховатостей поверхностей требуются другие поправки.

Волноводы с размерами поперечного сечения от до изготавливаются из тянутых труб, толщина стенки и допуски на размеры лежат соответственно в пределах от 1,02 до и от 0,025 до

Рис. 2.6. (см. скан) Рабочие диапазоны серий прямоугольных волноводов. Номинальная частота равна внутренние размеры даны в миллиметрах.

Применяются материалы: медь, латунь, сплавы серебра, нержавеющая сталь, а для волноводов больших размеров — алюминий и магний. Иногда используются биметаллические волноводы из латуни или нержавеющей стали с серебряным покрытием толщиной

(кликните для просмотра скана)

(кликните для просмотра скана)

Этот тип волновода показан на рис. 2.7. Допускаются небольшие радиусы скругления на внутренних и внешних углах; установлены границы [199, 201, 205] для максимального эксцентриситета внутреннего и внешнего прямоугольника, а также для допустимого прогиба и скручивания. Иногда волноводы с размерами и больше изготавливаются, как показано на рис. 2.8, из листового металла.

Рис. 2.7. Волновод из тянутой трубы. Этот тип волновода обычно используется с размерами от до и может применяться вплоть до размеров Толщина стенок изменяется от 1,02 до радиус скругления на внутренних углах изменяется от 0,15 до 1,27 мм, а на внешних — от 0,46 до 1,63 мм.

Используются покрытые медью как стальные, так и алюминиевые листы; волноводы образуются из двух половин, клепанных или сваренных по шву вдоль средней линии по широкой стенке. Волноводы с размерами 7,11x3,5 мм дюймов) более точны [37, 76].

Рис. 2.8. Волновод с продольным швом. Этот тип волновода может быть использован начиная с размеров и больше. Соединения обычно свариваются либо в стык, либо, как показано, с бортиками.

Эти волноводы изготавливаются методом электроформовки с допусками на размеры Внешняя поверхность волновода (рис. 2.9), обрабатываемая на станке, имеет круглое сечение, что облегчает применение и придает конструкции необходимую жесткость.

Длину волны в волноводе на различных частотах можно найти, пользуясь табл. 2.2. Данные относятся к колебаниям вида

(кликните для просмотра скана)

(кликните для просмотра скана)

распространяющимся в волноводе с резонансным размером (т. е. с внешним размером широкой стенки) и предельной частотой

Данные могут быть использованы для прямоугольных волноводов любых размеров или для волновода любой другой формы, но с той же предельной частотой. При вычислениях было предположено, что: диэлектрическая среда с нулевыми потерями имеет относительную диэлектрическую проницаемость, равную единице; стенки волновода идеально проводящие; форма внутреннего поперечного сечеиия идеально прямоугольная; ошибки определения размеров и частоты равны нулю.

Рис. 2.9. Прецизионный волновод. Этот тип волновода может быть применен при размерах от до Внешний диаметр изменяется от до радиус скругления внутреннего угла изменяется от до

Вследствие конечной проводимости волновода длина волны в волноводе уменьшается не намного. Изменения, обусловленные другими параметрами, можно учесть, если воспользоваться соотношением

Если взять натуральный логарифм уравнения (2.29) и продифференцировать, то в результате получим

где

В качестве примера можно рассмотреть волновод с резонансной шириной Ошибка в определении предполагаемой величины скорости света в вакууме составляет Для стандартных атмосферных условий при температуре воздуха давлении и относительной влажности 65% равно 1,00066 и, таким образом, Точность определения частоты должна быть такой, чтобы а для серийных трубе допусками обычных рабочих частот

величина h имеет значение от 1,3 до 4,0. Подстановка величин, выражающих ошибки, в уравнение (2.30) дает для большей величины и для меньшей величины