Вибір типу лінії передачі і її розмірів

У процесі проектування хвилевідного тракту звичайно необхідно обґрунтовано обирати тип передавальної лінії чи зробити її розрахунок, тобто визначити розміри поперечного перетину хвилеводу, граничну та робочу потужності, загасання та інші характеристики.

Головною задачею розрахунку хвилеводу є визначення розмірів поперечного перетину, так як вони визначають усі інші параметри хвилеводу. При цьому необхідно виконати ряд вимог. Головною з яких є необхідність передачі енергії хвилі що біжить лише одного типу. Застосування декілька типів хвиль недоцільно по ряду розумінь.

По-перше, сигнали, які передаються хвилями різноманітних типів, переносились би з різними груповими швидкостями, що призвело б до перекручування сумарного сигналу, за рахунок фазових зсувів у точці прийому. Кожен тип хвилі має визначену структуру поля, тому застосування декілька типів хвиль призвело б до ускладнення приладів вводу та виводу енергії, пристроїв що погодять та інших елементів НВЧ.

Інтерференція полів декількох типів хвиль призведе до нерівномірного розподілу амплітуд результуючого поля уздовж хвилеводу навіть у режимі хвиль що біжать, отже, збільшується імовірність пробоїв діелектрика.

Найпростіше, передача енергії одним типом хвилі забезпечується в одно хвильовому режимі, коли може розповсюджуватися лише основна хвиля, а всі вищі хвилі автоматично усуваються. При цьому розміри поперечного перетину хвилеводу мінімальні.

У прямокутному хвилеводі ця умова виконується в діапазоні а =< l < 2а.

Однак практично увесь діапазон не реалізується, так як при зростанні довжини хвилі гранична потужність різко зменшується, а загасання зростає (рис.

1.3). Звичайно приймають, що у робочому діапазоні хвилеводу гранична потужність не повинна зменшуватися біль ніж у два рази. Тому умові задовольняє

Розмір вузької стінки хвилеводу знаходять за умовою

b = (0.4¸0.5)a.

Кінцевий вибір виконується за відповідним стандартом. У стандартних хвилеводах звичайно b=0.5a, що відповідає максимальній електричній міцності та мінімальному загасанню при максимальному одно хвильовому діапазоні. (рис.1.3).

В окремих практичних випадках стандартні хвилеводи не задовольняють пред`явленим вимогам. Наприклад, якщо на перше місце виступає вимога зменшення габаритів та маси хвилеводу, то приймають b=(0.1¸0.2)a. Однак, чим менша висота хвилеводу b, тим більший коефіцієнт ослаблення a_s (рис. 1.4), але при цьому краще узгоджуються з хвилеводом коаксіально-хвилевідні переходи (КХП) та електронні прилади.

Щоб забезпечити передачу енергії одною основною хвилею, приймають спеціальні заходи щодо усунення хвиль вищих типів, що розповсюджуються. Одним із таких заходів є використання фільтрів типів хвиль.

В окремих випадках для передачі енергії використовується одна з хвиль вищих типів, а основна хвиля та інші вищі типи хвиль відфільтровуються.

Режим передачі енергії одною хвилею в діапазоні частот, в якому можуть розповсюджуватися декілька типів хвиль, називають багато хвильовим режимом.

Відзначимо, що в літературі використовують також поняття одно хвильовий та багато хвильовий хвилеводи, що відповідає розглянутим одно хвильовому та багато хвильовому режимам передачі енергії.

Прямокутні хвилеводи мають просту жорстку конструкцію; їм властива висока електрична міцність і малі втрати. Основні їх недоліки – великі маса й габарити, а також відносна вузькосмуговість (ширина смуги становить близько 40 % середньої частоти),

зумовлена сильною дисперсією та виникненням вищих типів хвиль на верхніх частотах.

Для прикладу в табл. 1.1 наведено параметри декількох латунних прямокутниххвилеводів, використовуваних у сучасних засобах зв’язку НВЧ.

Таблиця 1.1