Волноводные контуры сантиметрового диапазона (часть 1)


Как показано выше, кроме основной функции передачи энергии от одного места к другому, отрезки коаксиальных линий или линий из двух параллельных проводов, могут использоваться в качестве элементов контуров для согласования сопротивлений и для других целей. Диапазон частот, где такие линии передачи применяются, в основном лежит в пределах примерно от 30 до 3000 Мгц. Ниже 30 Мгц размеры четвертьволновых или полуволновых отрезков становятся слишком велики, а для частот выше 3000 Мгц оказывается трудно сконструировать требующиеся для линий передачи энергии отрезки линий с малыми поперечными размерами относительно длины волны. В главе 7 рассматривались волноводы, удобные для передачи энергии в диапазоне частот от 1000 до 30 000 Мгц. На этих частотах удобно также использовать отрезки волноводов в качестве элементов контуров, руководствуясь теми же соображениями, что и в отношении отрезков линий.
Хотя работа волноводных элементов во многих отношениях подобна работе отрезков линий, однако в ней имеются и свои особенности. Одна из таких особенностей касается напряжений и токов. В линиях с параллельными проводами или в коаксиальных линиях оба провода несут равные по величине и противоположные по направлению токи. Поэтому понятие величины тока в любой точке линии имеет определенный смысл. Это ток, который может быть измерен, если любой из проводов разорвать в этой точке и последовательно включить амперметр. Аналогично, напряжение в любых точках вдоль линии может быть измерено соответствующим высокочастотным вольтметром, включенным между двумя проводниками. Вместе с тем на практике индикаторы напряжения и тока высокой частоты имеют форму небольшого стержня (диполя) или петли. Эти индикаторы связаны с кристаллическим выпрямителем и микроамперметром. Такие индикаторы или измерительные головки фактически показывают напряженность электрического поля, которая, конечно, пропорциональна напряжению, или показывают силу магнитного поля, пропорциональную току. Для волновода, представляющего собой единственный провод (см. рис. 200, а и б), простое понимание напряжения и тока уже не применимо. Однако здесь также возможно измерять внутренние поля волновода с помощью зонда — вводимого в волновод небольшого стержня (диполя) или петли. Таким образом можно определить соответственно силу электрического или магнитного полей. Практические конструкции таких зондов представлены на рис. 424 и их применение будет рассмотрено позже. В линиях передачи можно рассматривать либо напряжение и ток, либо электрическое и магнитное поля. При исследовании волноводов рассматриваются только электрическое и магнитное поля. Сопротивление в любой точке вдоль линии передачи может быть выражено отношением напряжения к току или отношением Е и Н. Для выражения общего сопротивления волновода также может быть применено отношение Е к Н.
Это отношение называется волновым сопротивлением волновода.