Согласованные нагрузки для линий передачи

Уральский Государственный Технический Университет - УПИ

Кафедра "ВЧСРТ"

Реферат

По курсу

«Техническая электродинамика»

                                                                        Преподаватель: Князев С.Т.

                                                               Студент: Черепанов К.А.

                                              Группа: Р-307

Екатеринбург

2002

Содержание

1 Согласованные нагрузки для линий передачи.................................................................... 2

2 РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ................................................................................................................................. 4

2.1 Поршни................................................................................................................................................................... 4

2.2 Диафрагмы........................................................................................................................................................... 5

2.3 Штыри..................................................................................................................................................................... 7

3 РАЗЪЕМЫ И СОЧЛЕНЕНИЯ В ТРАКТАХ СВЧ............................................................................................ 8

3.1 Соединители волноводных трактов........................................................................................................ 8

4 ПОВОРОТЫ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ.................................................................................................................... 10

5 ПЕРЕХОДЫ МЕЖДУ ЛИНИЯМИ ПЕРЕДАЧИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ............................................ 11

Библиографический список................................................................................................................ 16

 

 

РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

 

Реактивные нагрузки, применяемые в качестве мер при измере­ниях на СВЧ, а также в согласующих и управляющих устройст­вах СВЧ, должны обладать стабильным нормированным входным сопротивлением, величина которого может быть строго рассчитана по геометрическим размерам. В качестве реактивных двухполюс­ников обычно используют короткозамкнутые отрезки закрытых ли­ний передачи, иначе говоря короткозамкнутые шлейфы. Реактив­ное сопротивление короткозамкнутого шлейфа определяют по фор­муле , где Z_В — нормированное волновое сопротивление; b - коэффициент фазы, l - длина шлейфа. Основным параметром, характеризующим качество реального шлейфа, является величина входного КСВ, которая должна быть как можно более высокой. В нерегулируемых коаксиальных или волноводных шлейфах с не­подвижным запаянным поршнем КСВ может достигать. 500 и бо­лее. В регулируемых шлейфах с подвижными поршнями значения КСВ из-за дополнительных потерь в контактах получаются ниже, однако, как правило, превышают 100. Холостой ход в шлейфах, т.е. размыкание выхода, может быть реализован только в закрытых многопроводных линиях передачи, когда устранено излучение.

 

Поршни

 Возможные конструктивные  решения подвижных короткозамыкающих поршнейдля прямоугольных волноводов показаны на рис. 3 для продольных сечений, параллельных   узкой стенке волновода. В первой конструкции (рис. 3, а)  разрезные пружинные контакты А вынесены  от закорачивающей стенки В внутрь вол­новода на расстояние l_в/4. По­этому контакты оказываются в сечении волновода с нулевы­ми значениями продольного тока на стенках волновода, и неидеальность контактов не приводит к потерям мощно­сти.

Рис. 3 Волноводные короткозамыкающие поршни:

1 — волновод; 2 — поршень; 3 — тяга

Во второй конструкции поршня (рис. 3,б) механические кон­такты А включены в волновод через два трансформирующих от­резка линии передачи с низкими значениями нормированного волнового сопротивления Z_В1 и Z_В2. Предполагая, что активное сопро­тивление контактов в точке А равно r _а, и применяя дважды фор­мулу пересчета сопротивления через четвертьволновый трансформатор, находим входное сопротивление в точках В: r_B= =r_A(Z_В1/Z_В2)². При выборе Z_В1<<Z_В2 удается существенно уменьшить эквивалент­ное сопротивление контакта r_Aи увеличить КСВ поршня.

 

В третьей конструкции поршня (рис. 3, в) точки механического контакта помещены в середину свернутого короткозамкнутого полуволнового отрезка линии передачи, состоящего из двух каскадно включенных четвертьволновых отрезков с волновыми сопротивлениями Z_В1 и Z_В2. К активному сопротивлению контактаr_A добавляется бесконечное реактивное сопротивление короткозамкнутого четвертьволнового шлейфа с волновым сопротивлением Z_В2, и сумма сопротивлений контакта и шлейфа трансформируется четвертьволновым отрезком с волновым сопротивлением Z_В1 в практически нулевое сопротивление в точке В (т. е. в точке В создается виртуальное короткое замыкание для токов СВЧ).

Рассмотренные принципы выполнения волноводных поршня непосредственно применимы и в коаксиальных поршнях для диа­пазона коротких сантиметровых волн. На дециметровых и более длинных волнах применяются коаксиальные поршни с обычными пружинными контактами в точках короткого замыкания линии передачи, так как четвертьволновые трансформирующие отрезки оказываются слишком громоздкими.

 

Диафрагмы

Диафрагмами называют тонкие металлические перегородки, частично перекрывающие поперечное сечение волновода. В прямоугольном волноводе наиболее употребительны симметричная индуктивная, симметричная емкостная и резонансная диафрагмы, показанные на рис. 4.               

 

Рис. 4 Диафрагмы в прямоугольном волноводе

В индуктивной диафрагме (рис. 4,а) поперечные токи на широких стенках волновода частично замыкаются через пластины, соединяющие эти стенки. В магнитном поле токов, текущих по пластинкам диафрагмы, запасается магнитная энергия. Схема замещения индуктивной диафрагмы представляет собой индуктивность, вклю­ченную параллельно в линию передачи. Нормированную реактивную проводимость индуктивной диафрагмы b_L определяют по прибли­женной формуле

                                                                    (2.2.1)

где  — длина волны в волноводе; а – размер широкой стенки волновода; d_L — ширина зазора диафрагмы.

Емкостная диафрагма (рис. 4, б) уменьшает зазор между ши­рокими стенками волновода, между кромками диафрагмы концен­трируется поле Е и создается некоторый запас электрической энергия. Поэтому схемой замещения емкостной диафрагмы является емкость, включенная параллельно в линию передачи. Нормированная реактивная проводимость емкостной диафрагмы b_сопределяется по приближенной формуле

                                                                                 (2.2.2.)

где b — размер узкой стенки волновода; d_c — ширина зазора диа­фрагмы. Емкостная диафрагма сильно снижает электрическую прочность волновода.

Резонансная диафрагма (резонансное окно) - металлическая пластинка с отверстием прямоугольной или овальной формы (рис. 4, в), содержащая в себе элементы индуктивной и емкостной диафрагм. Размеры отверстия резонансной диафрагмы могут быть выбраны так, чтобы на заданной резонансной частоте диа­фрагма не оказывала влияния на распространение волны H₁₀ в волноводе, т. е. имела нулевую проводимость. Схема замещения резонансной диафрагмы имеет вид параллельного резонансного контура, включенного в линию передачи параллельно. Прибли­женно резонансную частоту резонансной диафрагмы определяют из условия равенства волновых сопротивлений линии передачи, эквивалентной волноводу, и отверстия диафрагмы на основании формулы (2.2.3):

                                                                                   (2.2.3)

 

                                                 (2.2.4)

 

Можно убедиться, что выбранной резонансной длине волны l₀ в формуле (2.2.4) соответствует множество диафрагм с отверстиями различных размеров, начиная с узкой щели длиной l ₀/2 и кончая полным поперечным сечением волновода. Эти резонансные диафраг­мы обладают разной внешней добротностью, т. е. добротностью эквивалентного колебательного LC-контура  с учетом влияния согласованной с двух концов линии передачи, в ко­торую включен этот контур.

 

Штыри

Индуктивный штырь, показанный вместе со схемой замещения на рис.5, а, представляет собой проводник круглого сечения, установленный в по­перечном сечении прямо­угольного волновода по на­правлению силовых линий поля Е, и соединенный с двух концов с широкими стенка­ми волновода.

Рис. 5 Индуктивный штырь в прямоугольном волноводе

Схема заме­щения индуктивного штыря содержит параллельно вклю­ченную индуктивность и два последовательных емкостных сопротивления, учитываю­щих конечную толщину шты­ря. Номиналы элементов определяются по формулам и графикам, имеющимся в справочной литературе. Индуктивные штыри не снижают электри­ческой прочности волновода и просты в изготовлении. Когда необходимы низкие значения параллельного сопротивления х_а, приме­няют решетки из нескольких индуктивных штырей, располагаемых в поперечном сечении волновода, как показано на рис. 5, б.

Емкостный штырь (рис. 6) представляет собой круг­лый проводник, установленный по направлению силовых линий поля Е и соединенный однимконцом с широкой стенкой волно­вода. Схема замещения емкостного штыря содержит последовательный LC-контур, включенный параллельно в линию передачи. Емкость этого контура связана с концентрацией поля E в области разомкнутого конца штыря, а индуктивность обусловлена прохож­дением токов по штырю. При некоторой длине штыря, близкой к l ₀/4, проводимость последовательного контура обращается в бесконечность, и волновод закорачивается.

Рис. 6 Емкостной штырь в прямоугольном волноводе

 

Более ко­роткие штыри имеют ем­костную проводимость: при длинах штыря, боль­ших резонансной, прово­димость носит индуктив­ный характер. Последова­тельные емкостные сопро­тивления в схеме заме­щения учитывают конечность толщины штыря. При малых диаметрах штыря эти сопро­тивления малы, и их влиянием можно пренебречь. Емкостные штыри в основном применяют в качестве регулируемых реак­тивных элементов, вводимых внутрь волновода с помощью резь­бовых отверстий на широкой стенке. Однако емкостные штыри заметно снижают электропрочность волноводов, и поэтому в мощ­ных трактах они не находят применения.

 

ПОВОРОТЫ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ

Повороты и изгибы линий передачи относятся к числу нерегулярностей, снижающих качество согласования и электропрочность трактов СВЧ. В уголковых изгибах любых линий передачи в той или иной мере возбуждаются по­ля нераспространяющихся волн высших типов, которым соответ­ствует определенный запас элект­ромагнитной энергии.

Рис. 10 Поворот линий передачи с компенсацией отражений

 

Для мини­мизации возникающих из-за этого отражений конструкции изгибов дополняют различными согла­сующими элементами. Например, изгиб на 90° коаксиального трак­та сочетают с четвертьволновым изолятором и дополняют неболь­шой проточной на внутреннем проводнике линии (рис. 10,а). Подбор расположения размеров проточки, а также правильный выбор длины четвертьволнового изолятора позволяют сохранить хорошее согласование в тракте в широкой полосе частот.

Повороты в полосковой линии передачи согласовывают с по­мощью «подрезания» внешних углов примерно на одну треть диа­гонали, соединяющей внутренний и внешний углы поворота (рис. 10, б). Однако такие компенсированные повороты вносят небольшое добавочное запаздывание в линию передачи, которое должно учитываться при расчете электрических длин резонансных отрезков. Подрезание углов оказывается эффективным способом умень­шения отражений также в прямоугольных и круглых волноводах, причем оптимальный размер скоса (рис.10, в) находят с по­мощью графиков, имеющихся в справочной литературе. Концен­трация силовых линий поля Е в области резких изгибов снижает электрическую прочность тракта. Этот недостаток в значительной мере устраняется в двойных поворотах и в плавных изгибах. В двойных поворотах (рис. 10, г) две нерегулярности разносят на расстояние l, примерно равное l _В/4. Улучшение согласования происходит как из-за уменьшения отражений от каждой нерегу­лярности, так и из-за взаимной компенсации отражений от них.

Плавные изгибы тракта могут быть охарактеризованы схемой замещения в виде отрезка линии передачи с несколько изменен­ным волновым сопротивлением. Для улучшения согласования сле­дует увеличивать радиус изгиба или выбирать длину изгиба, крат­ной l _В/2.

 

Библиографический список

 

1) Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А.. Устройства СВЧ.- М: Высшая школа, 1981

2) С.А. Баранов, М.П. Наймушин. Исследование полоснопропускающих волноводных фильтров СВЧ и методов узкополосного согласования в волноводных трактах; - Методические указания к лабораторной работе по курсу «Антенны и устройства СВЧ».- Свердловск 1987

Уральский Государственный Технический Университет - УПИ

Кафедра "ВЧСРТ"

Реферат

По курсу

«Техническая электродинамика»

                                                                        Преподаватель: Князев С.Т.

                                                               Студент: Черепанов К.А.

                                              Группа: Р-307

Екатеринбург

2002

Содержание

1 Согласованные нагрузки для линий передачи.................................................................... 2

2 РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ................................................................................................................................. 4

2.1 Поршни................................................................................................................................................................... 4

2.2 Диафрагмы........................................................................................................................................................... 5

2.3 Штыри..................................................................................................................................................................... 7

3 РАЗЪЕМЫ И СОЧЛЕНЕНИЯ В ТРАКТАХ СВЧ............................................................................................ 8

3.1 Соединители волноводных трактов........................................................................................................ 8

4 ПОВОРОТЫ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ.................................................................................................................... 10

5 ПЕРЕХОДЫ МЕЖДУ ЛИНИЯМИ ПЕРЕДАЧИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ............................................ 11

Библиографический список................................................................................................................ 16

 

 

Согласованные нагрузки для линий передачи

Одним из наиболее распространенных элементов трактов яв­ляются согласованные нагрузки, предназначенные для поглощения передаваемой по линии СВЧ - мощности. Согласованные нагрузки применяют также в качестве эквивалентов антенн при настройке передающей аппаратуры и в виде меры сопротивления в измери­тельных СВЧ - устройствах (например, в установках для измерения матриц рассеяния многополюсников).

Основной электрической характеристикой согласованной на­грузки является величина модуля ее коэффициента отражения  (или соответствующие величины КБВ или КСВ) в заданной полосе частот. На практике возможно создание нагрузок с | |£0,01 в относительной полосе частот Df _c/f_o=20-30 % и более. Ввиду ма­лости | | требования к фазе коэффициента отражения от нагруз­ки не предъявляются, и эта фаза может иметь любую величину в интервале от 0 до 2 p.

 

Важной характеристикой нагрузки является величина допусти­мой поглощаемой мощности. Существуют нагрузки для низкого уровня мощности (£1 Вт) и нагрузки, предназначенные для вы­сокого уровня мощности.

Конструктивное выполнение нагрузок зависит от типа линии передачи, диапазона частот и уровня мощности. Различают сосре­доточенные и распределенные нагрузки, причем последние пу­тем увеличения размеров и массы могут быть выполнены на боль­шую мощность.

В коаксиальном тракте простейшей нагрузкой является сосре­доточенный резистор с сопротивлением, равным волновому сопро­тивлению линии передачи. Однако на сантиметровых волнах раз­меры резистора соизмеримы с длиной волны, входное сопротив­ление становится частотно-зависимым и качество согласования заметно ухудшается. Для снижения коэффициента отражения и расширения рабочей полосы частот коаксиальные нагрузки сантиметрового диапазона волн часто выполняют в виде отрезков нерегулярной линии передачи с потерями. Поглощающие элементы в таких нагрузках могут быть объемными или в виде тонких поглощающих пленок. Коаксиальная нагрузка с объемным поглощающим элементом в виде конуса показана на рис.1, а. Хоро­шее качество согласования в этой конструк­ции достигается при длине поглощающего элемента 1 ³ l.

Более распространены коаксиальные на­грузки с поглощающими элементами в виде керамических цилиндров, покрытых металлооксидными или углеродистыми проводя­щими пленками. Толщину пленки выбирают малой по сравнению с глубиной погруже­ния тока, поэтому поверхностное сопротив­ление пленки почти не зависит от частоты. Чтобы входные сопротивления коаксиальных нагрузок с цилиндрическими поглощаю­щими элементами были чисто активными и почти не менялись в значительном интер­вале частот, такие нагрузки снабжают не­регулярными металлическими экранами со специально подобранными профилями и раз­мерами.

На рис.1, б показана коаксиальная на­грузка с экраном ступенчатой формы. Найде­но, что оптимальное качество согласования при l ³. 6 1 получается при выборе уменьшенного диаметра экрана в соответствии с соотношением: , где Z_B — волно­вое сопротивление основного коаксиального волновода. Длина уступа внешнего проводника должна быть несколько меньше длины пле­ночного поглощающего элемента.

Наиболее широкополосные коаксиальные нагрузки имеют внеш­ний экран воронкообразной формы (рис.1, в). Например, при выборе формы экрана в соответствии с уравнением r(г)=ае^Аг (где а — диаметр внутреннего проводника коаксиального волновода; А — константа) нагрузка оказывается работоспособной при А> l. Суще­ствуют и более широкополосные коаксиальные нагрузки, экран ко­торых имеет профиль в виде специальной кривой — трактрисы.

Согласованные нагрузки для полосковых линий передачи представляют собой тонкопленочные полоски из резистивных материа­лов, нанесенные на полосковую плату и закороченные с одного конца на экран полосковой линии. Толщину полоски подбирают в несколько раз меньше глубины проникновения тока, а длина по­лоски может быть малой по сравнению с длиной волны. Однако из-за небольшой площади теплоотвода такие сосредоточенные на­грузки выдерживают лишь небольшую мощность. Для увеличения рассеиваемой мощности нагрузки выполняют в виде протяженных (l ~ l) отрезков регулярных или нерегулярных линий передаче спотерями.

Рис. 1 Коаксиальные согласованные нагрузки

При этом необходимспециальный подбор формы поглощающей поверхности. В полосковыхузлах СВЧ применяют также навесные нагрузки в виде керамическихпластинок или стержней с нанесенным пленочным поглощающим покрытием. На полосковых платах при выполнении нагрузок и в других случаях части возникают трудности с осуществлением короткого замыкания полосковых проводников на экраны полосковых линий. При узкой полосе частот Df _c/f_o=5-8% эти трудности преодолевают применением четвертьволновых разомкнутых шлейфов, обладающих близким к нулю входным сопротивлением.

Волноводные согласованные нагрузки выполняют в виде погло­щающих вставок переменного профиля в отрезке короткозамкнутого волновода. В маломощных нагрузках вставки имеют вид тонких диэлектрических пла­стин, покрытых графитовыми или металлическими пленками (рис.2, а). Объемные погло­щающие вставки (рис.2, б, в, г) с большой мощностью рассеивания выполняют из композитных материалов на основе порошков графита, карбонильного железа или кар­бида кремния.

Рис. 2 Волноводные согласованные нагрузки

Для уменьше­ния отражений поглощающим вставкам придают вид клиньев или пирамид. Наименьшие отражения в широкой полосе частот обеспечиваются от вставок, входная часть которых имеет форму экспоненциального клина в плоскости вектора Е. Для устранения отражения от короткозамыкателя вставка должна вносить ослабление 20—25 дБ. Для улучшения теплоотвода площадь сопри­косновения вставки со стенками волновода делают максимальной, а внешнюю поверхность волновода снабжают радиатором.

РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

 

Реактивные нагрузки, применяемые в качестве мер при измере­ниях на СВЧ, а также в согласующих и управляющих устройст­вах СВЧ, должны обладать стабильным нормированным входным сопротивлением, величина которого может быть строго рассчитана по геометрическим размерам. В качестве реактивных двухполюс­ников обычно используют короткозамкнутые отрезки закрытых ли­ний передачи, иначе говоря короткозамкнутые шлейфы. Реактив­ное сопротивление короткозамкнутого шлейфа определяют по фор­муле , где Z_В — нормированное волновое сопротивление; b - коэффициент фазы, l - длина шлейфа. Основным параметром, характеризующим качество реального шлейфа, является величина входного КСВ, которая должна быть как можно более высокой. В нерегулируемых коаксиальных или волноводных шлейфах с не­подвижным запаянным поршнем КСВ может достигать. 500 и бо­лее. В регулируемых шлейфах с подвижными поршнями значения КСВ из-за дополнительных потерь в контактах получаются ниже, однако, как правило, превышают 100. Холостой ход в шлейфах, т.е. размыкание выхода, может быть реализован только в закрытых многопроводных линиях передачи, когда устранено излучение.

 

Поршни

 Возможные конструктивные  решения подвижных короткозамыкающих поршнейдля прямоугольных волноводов показаны на рис. 3 для продольных сечений, параллельных   узкой стенке волновода. В первой конструкции (рис. 3, а)  разрезные пружинные контакты А вынесены  от закорачивающей стенки В внутрь вол­новода на расстояние l_в/4. По­этому контакты оказываются в сечении волновода с нулевы­ми значениями продольного тока на стенках волновода, и неидеальность контактов не приводит к потерям мощно­сти.

Рис. 3 Волноводные короткозамыкающие поршни:

1 — волновод; 2 — поршень; 3 — тяга

Во второй конструкции поршня (рис. 3,б) механические кон­такты А включены в волновод через два трансформирующих от­резка линии передачи с низкими значениями нормированного волнового сопротивления Z_В1 и Z_В2. Предполагая, что активное сопро­тивление контактов в точке А равно r _а, и применяя дважды фор­мулу пересчета сопротивления через четвертьволновый трансформатор, находим входное сопротивление в точках В: r_B= =r_A(Z_В1/Z_В2)². При выборе Z_В1<<Z_В2 удается существенно уменьшить эквивалент­ное сопротивление контакта r_Aи увеличить КСВ поршня.

 

В третьей конструкции поршня (рис. 3, в) точки механического контакта помещены в середину свернутого короткозамкнутого полуволнового отрезка линии передачи, состоящего из двух каскадно включенных четвертьволновых отрезков с волновыми сопротивлениями Z_В1 и Z_В2. К активному сопротивлению контактаr_A добавляется бесконечное реактивное сопротивление короткозамкнутого четвертьволнового шлейфа с волновым сопротивлением Z_В2, и сумма сопротивлений контакта и шлейфа трансформируется четвертьволновым отрезком с волновым сопротивлением Z_В1 в практически нулевое сопротивление в точке В (т. е. в точке В создается виртуальное короткое замыкание для токов СВЧ).

Рассмотренные принципы выполнения волноводных поршня непосредственно применимы и в коаксиальных поршнях для диа­пазона коротких сантиметровых волн. На дециметровых и более длинных волнах применяются коаксиальные поршни с обычными пружинными контактами в точках короткого замыкания линии передачи, так как четвертьволновые трансформирующие отрезки оказываются слишком громоздкими.

 

Диафрагмы

Диафрагмами называют тонкие металлические перегородки, частично перекрывающие поперечное сечение волновода. В прямоугольном волноводе наиболее употребительны симметричная индуктивная, симметричная емкостная и резонансная диафрагмы, показанные на рис. 4.               

 

Рис. 4 Диафрагмы в прямоугольном волноводе

В индуктивной диафрагме (рис. 4,а) поперечные токи на широких стенках волновода частично замыкаются через пластины, соединяющие эти стенки. В магнитном поле токов, текущих по пластинкам диафрагмы, запасается магнитная энергия. Схема замещения индуктивной диафрагмы представляет собой индуктивность, вклю­ченную параллельно в линию передачи. Нормированную реактивную проводимость индуктивной диафрагмы b_L определяют по прибли­женной формуле

                                                                    (2.2.1)

где  — длина волны в волноводе; а – размер широкой стенки волновода; d_L — ширина зазора диафрагмы.

Емкостная диафрагма (рис. 4, б) уменьшает зазор между ши­рокими стенками волновода, между кромками диафрагмы концен­трируется поле Е и создается некоторый запас электрической энергия. Поэтому схемой замещения емкостной диафрагмы является емкость, включенная параллельно в линию передачи. Нормированная реактивная проводимость емкостной диафрагмы b_сопределяется по приближенной формуле

                                                                                 (2.2.2.)

где b — размер узкой стенки волновода; d_c — ширина зазора диа­фрагмы. Емкостная диафрагма сильно снижает электрическую прочность волновода.

Резонансная диафрагма (резонансное окно) - металлическая пластинка с отверстием прямоугольной или овальной формы (рис. 4, в), содержащая в себе элементы индуктивной и емкостной диафрагм. Размеры отверстия резонансной диафрагмы могут быть выбраны так, чтобы на заданной резонансной частоте диа­фрагма не оказывала влияния на распространение волны H₁₀ в волноводе, т. е. имела нулевую проводимость. Схема замещения резонансной диафрагмы имеет вид параллельного резонансного контура, включенного в линию передачи параллельно. Прибли­женно резонансную частоту резонансной диафрагмы определяют из условия равенства волновых сопротивлений линии передачи, эквивалентной волноводу, и отверстия диафрагмы на основании формулы (2.2.3):

                                                                                   (2.2.3)

 

                                                 (2.2.4)

 

Можно убедиться, что выбранной резонансной длине волны l₀ в формуле (2.2.4) соответствует множество диафрагм с отверстиями различных размеров, начиная с узкой щели длиной l ₀/2 и кончая полным поперечным сечением волновода. Эти резонансные диафраг­мы обладают разной внешней добротностью, т. е. добротностью эквивалентного колебательного LC-контура  с учетом влияния согласованной с двух концов линии передачи, в ко­торую включен этот контур.

 

Штыри

Индуктивный штырь, показанный вместе со схемой замещения на рис.5, а, представляет собой проводник круглого сечения, установленный в по­перечном сечении прямо­угольного волновода по на­правлению силовых линий поля Е, и соединенный с двух концов с широкими стенка­ми волновода.

Рис. 5 Индуктивный штырь в прямоугольном волноводе

Схема заме­щения индуктивного штыря содержит параллельно вклю­ченную индуктивность и два последовательных емкостных сопротивления, учитываю­щих конечную толщину шты­ря. Номиналы элементов определяются по формулам и графикам, имеющимся в справочной литературе. Индуктивные штыри не снижают электри­ческой прочности волновода и просты в изготовлении. Когда необходимы низкие значения параллельного сопротивления х_а, приме­няют решетки из нескольких индуктивных штырей, располагаемых в поперечном сечении волновода, как показано на рис. 5, б.

Емкостный штырь (рис. 6) представляет собой круг­лый проводник, установленный по направлению силовых линий поля Е и соединенный однимконцом с широкой стенкой волно­вода. Схема замещения емкостного штыря содержит последовательный LC-контур, включенный параллельно в линию передачи. Емкость этого контура связана с концентрацией поля E в области разомкнутого конца штыря, а индуктивность обусловлена прохож­дением токов по штырю. При некоторой длине штыря, близкой к l ₀/4, проводимость последовательного контура обращается в бесконечность, и волновод закорачивается.

Рис. 6 Емкостной штырь в прямоугольном волноводе

 

Более ко­роткие штыри имеют ем­костную проводимость: при длинах штыря, боль­ших резонансной, прово­димость носит индуктив­ный характер. Последова­тельные емкостные сопро­тивления в схеме заме­щения учитывают конечность толщины штыря. При малых диаметрах штыря эти сопро­тивления малы, и их влиянием можно пренебречь. Емкостные штыри в основном применяют в качестве регулируемых реак­тивных элементов, вводимых внутрь волновода с помощью резь­бовых отверстий на широкой стенке. Однако емкостные штыри заметно снижают электропрочность волноводов, и поэтому в мощ­ных трактах они не находят применения.