Радиоволновод

Радиоволновод в линия передачи СВЧ, описываемая телеграфным уравнением, служащая для передачи радиоизлучения.

Соединитель волноводный.
Для соединения участков прямоугольного волноводного тракта

Классическая электродинамика

Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона Теорема Гаусса Электрический дипольный момент Электрический заряд Электрическая индукция Электрическое поле Электростатический потенциал Магнитостатика Закон Био в Савара в Лапласа Закон Ампера Магнитный момент Магнитное поле Магнитный поток Электродинамика Векторный потенциал Диполь Потенциалы Лиенара в Вихерта Сила Лоренца Ток смещения Униполярная индукция Уравнения Максвелла Электрический ток Электродвижущая сила Электромагнитная индукция Электромагнитное излучение Электромагнитное поле Электрическая цепь Закон Ома Законы Кирхгофа Индуктивность Радиоволновод Резонатор Электрическая ёмкость Электрическая проводимость Электрическое сопротивление Электрический импеданс Ковариантная формулировка Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток Известные учёные Генри Кавендиш Майкл Фарадей Никола Тесла Андре-Мари Ампер Густав Роберт Кирхгоф Джеймс Клерк (Кларк) Максвелл Генри Рудольф Герц Альберт Абрахам Майкельсон Роберт Эндрюс Милликен

См. также «Физический портал»

Описание

Боковая поверхность канала радиволновода является границей раздела двух сред, при переходе через которую резко меняются диэлектрическая или магнитная проницаемости и электропроводность. Эта поверхность может иметь произвольную форму, применяются цилиндрические радиоволноводы, а также радиоволноводы с разнообразными сечениями (прямоугольные, круглые, Н- и П-образные и пр.).

К радиоволноводам, обычно относят только такие, у которых канал имеет односвязное сечение. Остальные рассматриваются в теории длинных линий.

Оба конца волновода заканчиваются металлическими фланцами с отверстиями для крепления фланцев друг к другу. В боковых стенках фланцев обычно делают четвертьволновые канавки или контактные прокладки, необходимые для уменьшения уровня просачивания мощности через место стыков.

Из отрезков волноводов изготавливают различные элементы - тройники в Е или Н плоскостях, прямоугольные или плавные изгибы, двойные мосты, ответвители мощности.

Свойства

Главная особенность радиоволновода заключается в том, что в нем могут распространяться электромагнитные волны, длина волны которых меньше или сравнима с характерным поперечным размером волновода. Это обуславливает применение радиоволноводов главным образом в области сверхвысоких частот.

В волноводах могут возбуждаться различные типы электромагнитных волн Н01, Е11 и др. Возможно подавление нежелательных типов волн. Возбуждение различных типов волн используется в облучателях антенн.

Характеристики волноводов

• КСВ (от 1 до бесконечности)
• КБВ (от 0 до 1)
• Затухание электромагнитной волны (обычно десятые доли дБ)
• Диапазон используемых частот
• Уровень передаваемой мощности
• Напряжение пробоя в волноводе

Настройка волноводов

Для обеспечения необходимых параметров в волноводах или волноводных трактах проводится их настройка. Настройка КСВ проводится:

• настроечными штырями (металлическими или диэлектрическими), расположенными в широкой стенке волноводов
• металлическими диафрагмами
• механической деформацией по широкой стенке (ударами молотком по широкой стенке волновода)

Преимущества и недостатки

Преимущества

Основным преимуществом металлических радиволноводов по сравнению с двухпроводной симметричной и коаксиальной линиями является малость потерь на СВЧ.

Причины этого:

• Почти полное отсутствие потерь на излучение энергии в окружающую среду;
• При одинаковых размерах радиоволновода и, например, двухпроводной линии поверхность волновода, по которой текут токи всегда больше, чем у двухпроводной линии. Следовательно, плотности токов, а следовательно, и потери на джоулево тепло в радиоволноводе меньше.
• Легкость монтажа

Недостатки

• Наличие нижнего предела пропускаемых частот;
• Громоздкость конструкции на дециметровых и более длинных волнах;
• Необходимость большой паллетный точности изготовления и специальной обработки внутренней поверхности стенок;

Применение

Волноводы служат для передачи энергии в СВЧ трактах (например, от передатчика к антенне). Такой тракт обычно состоит из различных (по форме и размерам) радиволноводов, угловых изгибов и пр. Для сочленения радиоволноводов разных поперечных сечений применяются плавные волноводные переходы с переменным сечением (например, рупорный переход).

Стенки волноводов могут быть гибкими - изготовлены из резины или гофрированной поверхности. Внутренние стенки волноводов должны быть металлизированы. В космической технике внутренние стенки волноводов покрывают серебром.

Интересные факты

Круглые отверстия диаметром менее десятой части волны в волноводе - не излучают и используются в космической технике для дегазации волноводов (удаления воздуха в волноводах). Дегазация волноводов в открытом космосе, после запуска космического аппарата, проводится до одной недели. При недостаточной дегазации в космосе воможны электрические пробои в волноводах.

Длинные и узкие отверстия в волноводах поперек волноводов хорошо излучают. Волноводы с такими отверстиями используются в качестве щелевых антенн.