увеличивается. Растет и поверхиостиое сопротивление. Поэтому для уменьшения потерь необходимо внутреннюю поверхность волновода делать возможно более гладкой, ие допуская каких-либо неровностей или царапин.

Следует заметить, что в волноводе прямоугольного сечения потери зависят также от размера узкой стеики; с ростом Ь, потерн уменьшаются.

Непрерывное падение потерь с ростом частоты для волны Н^ в волноводе круглого сечеиия можно связать с наличием только кольцевых токов в стенках волновода. Эти токи создаются продольной составляющей магнитного поля, величина которой с повышением частоты уменьшается по сравнению с поперечной составляющей. При этом волна Hoi как бы отрывается от стенок волновода и приближается по своим свойствам к поперечной . Уменьшить ослабление волны Но1 можио также путем увеличения диаметра волновода. Так, например, используя круглый медный волновод диаметром 50 мм, .при длине волтш 3 см можио получить потери 20 дБ/км, а на, волне Х=8 мм - всего 1,8 дБ/к-м. Если же увеличить диаметр волновода до 125 мм, то потери на волнах 3 см и 8 мм у.меиьшатся соответствеиио до 0,8 и 0,1 дБ/км.

Таким образом, используя волиы длиной 6-8 м-м, .можно обеспечить прямую связь по волноводу длиной в несколько сотен километров. Практически, если применять круглые волноводы диаметром 50-60 мм и миллиметровые волиы, то можио без промежуточного усиления сигнала вести передачу на расстояние 50-150 км.

ВЫБОР РАЗМЕРОВ ВОЛНОВОДОВ

Если волновод применяется в качестве линии передачи, то к нему предъявляются следующие требования:

1. Волновод должен работать в нужном диапазоне частот только на одном, обычно основном типе волиы. Одновременное существование нескольких типов воли приводит к иеопределеипости; неизвестно, какая доля мощности передается тем или иным типом волиы. Кроме того, трудно одновременно выполнить условия отсутствия отражений от нагрузки для нескольких типов волн, особенно если нагрузкой является антенна. В этом случае волновод может работать в режиме стоячих волн, что а-шжает его к. п. д.

2. Пробивная прочность волновода должна быть достаточной для передачи заданной мощности. Если в волноводе из-за отражений от нагрузки имеется стоячая волна, характеризующаяся коэффи-циенто;м стоячей волны напряжения (КСВН), равным Ок, то можио показать, что пробивная прочность волновода уменьшится в Ок раз по сравнению со случаем чисто бегущей волиы.

3. Потери в волноводе должны быть сведены к .минимуму.

4. Размеры и масса волновода тоже должны быть минимальными (за исключением миллиметрового диапазона).

5. Технология изготовления волновода должна быть простой. Для выполнения первого требования необходимо использовать

основные типы воле. Основная волна в волноводе круглото сечения Ни имеет неустойчивую плоскость поляризации, проходящую через вектор напряженности электрического поля и направление распро-страишия волны. Орт'еятацяя поля в поперечном сечении для волны Ни ие связана с формой волновода; она может произвольно меняться. Если в волн-ОБОде имеются ШШШ^Я нерддородностц, ТО

йритацйя поля этой волйы Может мёийТьсй иа любой угоЛ, 6пл6fi,

360° Поэтому волна Яц находит в вол-новоде круглого сечения дчёиное применение. Например, волновод круглого сечеиия

олиой Ни применяется в выводах энергии баночного типа для мошиых электронных СВЧ приборов, где вакуумная часть прибора

иевакуумиой отделяется с помощью керамического диска, рашо-°ожеиного посередине короткого отрезка волиовода круглого сече- ия включенного в разрыв волновода прямоугольного сечения с волнойНю. И хотя изготовить трубы круглого сечеиия легче, чем прямоугольного, на практике наиболее часто применяют волноводы прямоугольного сечения, работающие иа основной волне Ню. При правильном выборе размеров волиовода появление других типов волн невозможно. При этом одновременно удовлетворяется и четвертое требование.

Общее условие существования только основной волиы можно сформулировать так: рабочая длина волны должна быть меньше критической длины волны основного типа, но больше критической длины волны ближайшего высшего типа. Другими словами, для волноьода прямоугольного сечеиия с волной Ню должны выполняться следующие неравенства:

2 < а < и 6 <-g-.

Обычно размер широкой стенки волиовода выбирают равным примерно 0,7 X. Размер узкой стенки волиовода Ь определяет пробивную прочность и потери в стенках волновода. Обычно его выбирают равным (0,3-0,35) X, или примерно равным (0,4-0,5)с. Если же потери ие имеют большого значения, а передаваемая мощность невелика, то можно использовать узкие волноводы, для которых Ыа=ОЛ -0,2.

В настоящее время для различных диапазонов воли имеются стандартные волноводы. Основные из них приведены в табл. 3 и {Л. 7]. Цифры в табл. 3 указывают, что нецелесообразно использовать волноводы при длинах воли более 20-вО см. Для воли длиной около 30 см волновод должен иметь размеры примерно 20X10 см. С другой стороны, в миллиметровом диапазоне размеры волноводов становятся очень малыми. При этом увеличиваются потери и уменьшается максимальная передаваемая мощность, а трудности изготовления растут.

Для волиовода круглого сечеиия размеры определяются, исходя из тех же соображений. Если возникает необходимость использования волиы Нц, то радиус волновода должен удовлетворять следующим у1словия.м:

3,41<<2,6Г

В этом случае радиус волновода нужно брать примерно равным одной трети средней рабочей длины волиы. Приведенное отношение указывает на большую узкополосиость круглых волноводов по сравнению с прямоугольными.

Для волиы Ео1 аналогичное условие запишется в следующем виде:

2,61 2,06*

Таблица 3

Примечания: 1. Типы волноводов выбраны из Рехсомендаций Международной электротехнической комиссии (МЭК), публикация 153-2. 1964 г. Между указанными в табл. 3 типами волноводов МЭК. рекомендует еще несколько типов. Например, между R3 и R6 имеются волноводы R4 и R6, между R9 и R14 есть RI2, между R32 и R48 есть R35, R40, R41. Отечественная промышленность выпускает волноволные прямоугольные трубы из латуни дюралюминия и меди с внутренними размерами, близкими к рекомендованным МЭК. Среди них имеются следующие размеры (в миллиметрах): 2.4X1.2; 3.6X1.8; 6.2X2.6; 7.2X3,4; 11X6,5: 13X6,6: 16X8; 19X9.5: 23X10; 28,5X12.6; 35X15; 40X20; 48X24: 58 X25: 72 X 34 ; 90X45; 110X55 и т. д. [Л. 71

2. Размеры, указанные в табл. 3, получены в результате перехода от дюймовой системы к метрической и округления до второй-третьей значащей цифры.

3. Теоретическое значение затухания соответствует затуханию в медном волноводе с идеально гладкими стенками при удельной проводимости 0= -5,8- 10 1/(Ом м).

Здесь радиус волновода должен составлять примерно 0,45 средней рабочей длины волны диапазона. При этом необходимо принимать специальные меры для предотвращения возбуждения волны Ни-

Выбор размеров волновода круглого сечения для волны Hoi рассмотрен в предыдущем разделе.

В заключение данного раздела проведем сопоставление коаксиальной линии, волноводов прямоугольного и круглого сечений с точки зрения распространения по ним электромагнитных волн одной и той же частоты.