Вхідний опір хвилеводів у разі струмового збудження

Струмове збудження хвилевідно-резонаторних пристроїв

У техніці НВЧ для передачі потужності з коаксіальної лінії у хвилевід і назад застосовують таки взаємні шестиполюсники як коаксіально-хвилевідні перехіди (КХП). Вони мають задовольняти такі вимоги:

· хороше узгодження з коаксіальним і хвилевідним трактами в робочій смузі частот;

· передача заданої потужності без пробою та з малими втратами;

· раціональне конструктивне виконання (для певного застосування) і низька вартість.

Особливі вимоги до КХП різного призначення визначають різноманітність їх видів.

Постають такі задачі теоретичного аналізу КХП:

· складання схеми заміщення;

· визначення амплітуд збуджуваних електричних і магнітних хвиль;

· визначення вхідного опору хвилеводу.

Розглянемо зміст і послідовність розв’язання цих задач, уважаючи відомими (рис. 1.96.а):

· власні векторні функції (ВВФ) хвилеводу [2] та хвильовий опір коаксіальної лінії.

Поставлену задачу розв’яжемо за допомогою двох відомих виразів (отриманих в курсах теорії електричних кіл і технічної електродинаміки з різних передумов) для потужностей, що надходять із коаксіальної лінії у хвилевід.

(1.71)

Тут U₀та I₀ - амплітуди напруги та струму в основі штиря; символ «*» позначає комплексно-спряжену величину.

З іншого боку, Р_вх можна розглядати як випромінювану в хвилевід потужність стороннього струму, розподіленого по об’єму штиря:

(1.72)

Підставимо у вираз (1.72) значення напруженості поля у вигляді ряду за ВВФ Отримаємо співвідношення

(1.73)

де Прирівнявши праві частини виразів (1.71) і (1.73), після перетворень (з урахуванням того, що U_v = Z_v I_v), одержимо

(1.74)

де

Схему заміщення КХП, побудовану відповідно до виразу (1.74), подано на рис. 1.96.б.Амплітуду кожної v-ї хвилі I_v обчислюють за заданою густиною стороннього струму:

Схему заміщення переходу в разі поширення однієї основної хвилі показано на рис. 1.96.в. Як і в раніше розглянутому випадку, штрих у позначеннях на рисунку означає, що складаються перераховані в первинну обмотку реактивні характеристичні опори всіх місцевих полів. Характеристичний опір Z₁ поширюваної хвилі не входить у суму, і цій хвилі на схемі відповідає окрема лінія з фазовою постійною b₁ і характеристичним опором Z₁.

1.4.2.2. Схема заміщення й узгодження КХП

Для узгодження КХП, загальний вигляд і схему заміщення якого показано на рис. 1.97, один кінець хвилеводу на певній відстані l від штиря закорочують, а сам штир розміщують на якійсь відстані х₀ від вузької стінки (у загальному випадку координата х₀ ¹ а/2).

Провідність і опір еквівалентної лінії в перерізі 1 – 1 дорівнюють

Перерахуємо цей опір у первинну обмотку трансформатора (точки 2 – 2):

Для узгодження вхідного опору Z збудника (рис.1.97.б) із хвильовим опором (r на рис. 1.97) коаксіального кабелю потрібне виконання двох умов:

X + X' = 0 та R = , які реалізуються підбором значень l (q = 2pl/ ) та х₀ (від значення х₀ залежить коефіцієнт трансформації n₁):