Устройства СВЧ

/>инистерство образования РоссийскойФедерации
Уральский ГосударственныйТехнический 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/>/>1   Согласованные нагрузки длялиний передачи
Одним из наиболеераспространенных элементов трактов яв­ляются согласованные нагрузки, предназначенныедля поглощения передаваемой по линии СВЧ — мощности. Согласованные нагрузкиприменяют также в качестве эквивалентов антенн при настройке передающейаппаратуры и в виде меры сопротивления в измери­тельных СВЧ — устройствах(например, в установках для измерения матриц рассеяния многополюсников).
Основной электрическойхарактеристикой согласованной на­грузки является величина модуля еекоэффициента отражения /> (илисоответствующие величины КБВ или КСВ) в заданной полосе частот. На практике возможно создание нагрузок с|/>|£0,01 в относительной полосе частот Dfc/fo=20-30% и более. Ввиду ма­лости |/>|требования к фазе коэффициента отражения от нагруз­ки не предъявляются, и этафаза может иметь любую величину в интервале от 0 до 2 p.
Важной характеристикой нагрузкиявляется величина допусти­мой поглощаемой мощности. Существуют нагрузки длянизкого уровня мощности (£1 Вт) инагрузки, предназначенные для вы­сокого уровня мощности.
Конструктивное выполнениенагрузок зависит от типа линии передачи, диапазона частот и уровня мощности.Различают сосре­доточенные и распределенные нагрузки, причем последние пу­темувеличения размеров и массы могут быть выполнены на боль­шую мощность.
Вкоаксиальном тракте простейшей нагрузкой является сосре­доточенный резистор ссопротивлением, равным волновому сопро­тивлению линии передачи. Однако насантиметровых волнах раз­меры резистора соизмеримы с длиной волны, входноесопротив­ление становится частотно-зависимым и качество согласования заметноухудшается. Для снижения коэффициента отражения и расширения рабочей полосычастот коаксиальные нагрузки сантиметрового диапазона волн часто выполняют ввиде 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 показанана рис.1, а. Хоро­шее качество согласования в этой конструк­циидостигается при длине поглощающего элемента 1³l.
Болеераспространены коаксиальные на­грузки с поглощающими элементами в видекерамических цилиндров, покрытых металлооксидными или углеродистыми проводя­щимипленками. Толщину пленки выбирают малой по сравнению с глубиной погруже­ниятока, поэтому поверхностное сопротив­ление пленки почти не зависит от частоты.Чтобы входные сопротивления коаксиальных нагрузок с цилиндрическими поглощаю­щимиэлементами были чисто активными и почти не менялись в значительном интер­валечастот, такие нагрузки снабжают не­регулярными металлическими экранами соспециально подобранными профилями и раз­мерами.
Нарис.1, б показана коаксиальная на­грузка с экраном ступенчатой формы. Найде­но,что оптимальное качество согласования при l³.61получаетсяпри выборе уменьшенного диаметра экрана в соответствии с соотношением: />,где ZB — волно­воесопротивление основного коаксиального волновода. Длина уступа внешнегопроводника должна быть несколько меньше длины пле­ночного поглощающегоэлемента.
Наиболееширокополосные коаксиальные нагрузки имеют внеш­ний экран воронкообразной формы(рис.1, в). Например, при выборе формы экрана в соответствии с уравнением r(г)=аеАг(где а — диаметр внутреннего проводникакоаксиального волновода; А — константа) нагрузка оказываетсяработоспособной при А>l. Суще­ствуют и более широкополосные коаксиальные нагрузки,экран ко­торых имеет профиль в виде специальной кривой — трактрисы.
Согласованныенагрузки для полосковых линий передачи представляют собой тонкопленочные полоскииз резистивных материа­лов, нанесенные на полосковую плату и закороченные содного конца на экран полосковой линии. Толщину полоски подбирают в несколькораз меньше глубины проникновения тока, а длина по­лоски может быть малой посравнению с длиной волны. Однако из-за небольшой площади теплоотвода такиесосредоточенные на­грузки выдерживают лишь небольшую мощность. Для увеличениярассеиваемой мощности нагрузки выполняют в виде протяженных (l~l)отрезков регулярных или нерегулярных линий передаче спотерями.
/>
Рис. 1 Коаксиальные согласованные нагрузки
При этом необходимспециальныйподбор формы поглощающей поверхности. В полосковыхузлах СВЧ применяюттакже навесные нагрузки в виде керамическихпластинок или стержней снанесенным пленочным поглощающим покрытием. На полосковых платах при выполнениинагрузок и в других случаях части возникают трудности с осуществлениемкороткого замыкания полосковых проводников на экраны полосковых линий. Приузкой полосе частот Dfc/fo=5-8%эти трудности преодолевают применением четвертьволновых разомкнутых шлейфов,обладающих близким к нулю входным сопротивлением.
Волноводные согласованныенагрузки выполняют в виде погло­щающих вставок переменного профиля вотрезке короткозамкнутого волновода. В маломощных нагрузках вставки имеют видтонких диэлектрических пла­стин, покрытых графитовыми или металлическимипленками (рис.2, а). Объемные погло­щающие вставки (рис.2, б, в, г) сбольшой мощностью рассеивания выполняют из композитных материалов на основепорошков графита, карбонильного железа или кар­бида кремния.
/>
Рис. 2 Волноводныесогласованные нагрузки
Для уменьше­ния отраженийпоглощающим вставкам придают вид клиньев или пирамид. Наименьшие отражения вширокой полосе частот обеспечиваются от вставок, входная часть которых имеетформу экспоненциального клина в плоскости вектора Е. Дляустранения отражения от короткозамыкателя вставка должна вносить ослабление20—25 дБ. Для улучшения теплоотвода площадь сопри­косновения вставки состенками волновода делают максимальной, а внешнюю поверхность волноводаснабжают радиатором.
 />/>/>/>/>/>2    РЕАКТИВНЫЕЭЛЕМЕНТЫ
Реактивные нагрузки, применяемыев качестве мер при измере­ниях на СВЧ, а также в согласующих и управляющихустройст­вах СВЧ, должны обладать стабильным нормированным входнымсопротивлением, величина которого может быть строго рассчитана погеометрическим размерам. В качестве реактивных двухполюс­ников обычноиспользуют короткозамкнутые отрезки закрытых ли­ний передачи, иначе говорякороткозамкнутые шлейфы. Реактив­ное сопротивление короткозамкнутого шлейфаопределяют по фор­муле/>, где ZВ — нормированное волновое сопротивление;  b — коэффициент фазы, l — длина шлейфа. Основным параметром, характеризующимкачество реального шлейфа, является величина входного КСВ, котораядолжна быть как можно более высокой. Внерегулируемых коаксиальных или волноводных шлейфах с не­подвижным запаянным поршнем КСВ может достигать.500 и бо­лее. В регулируемых шлейфах с подвижными поршнями значения КСВиз-за дополнительных потерь в контактах  получаются ниже, однако,   как  правило, превышают  100. Холостой ход вшлейфах, т.е.   размыкание выхода,может  быть  реализован только взакрытых многопроводных   линиях   передачи, когда устранено излучение.2.1       />/>/>/>/>Поршни
 Возможныеконструктивные  решения   подвижных короткозамыкающих поршнейдля прямоугольных   волноводов   показанына рис. 3 для продольных    сечений,     параллельных  узкойстенке волновода. В первой  конструкции  (рис. 3, а)  разрезные пружинныеконтакты А   вынесены   от  закорачивающей стенки В внутрь  вол­новода на расстояние lв/4. По­этому   контакты   оказываются в сечении волновода с нулевы­ми  значениями    продольного тока на стенках волновода, и неидеальность     контактов   не приводит   к   потерям   мощно­сти.
/>
Рис. 3Волноводные короткозамыкающие поршни:
1 — волновод;  2 — поршень;  3— тяга
Во второй конструкции поршня (рис.3, б) механические кон­такты А включеныв волновод через два трансформирующих от­резка линии передачи с низкими значениями нормированного волновогосопротивления ZВ1 и ZВ2.Предполагая, что активное сопро­тивлениеконтактов в точке А равно rа,и применяя дважды фор­мулу пересчета сопротивления черезчетвертьволновый трансформатор,находим  входное сопротивление в точках В: rB= =rA(ZВ1/ZВ2)2.При выборе ZВ1  и увеличить КСВ поршня.
Втретьей конструкции поршня (рис. 3, в) точки механического контакта помещены в середину свернутогокороткозамкнутого полуволновогоотрезка линии передачи, состоящего из двух каскадно включенных четвертьволновых отрезков с волновыми сопротивлениями ZВ1и ZВ2.К активному сопротивлению контактаrA добавляется бесконечное реактивноесопротивление короткозамкнутогочетвертьволнового шлейфа с волновым сопротивлением ZВ2, и сумма сопротивлений контакта и шлейфатрансформируется четвертьволновымотрезком с волновым сопротивлением ZВ1 в практически нулевое сопротивление вточке В (т. е. в точке В создаетсявиртуальное короткое замыкание для токов СВЧ).
Рассмотренныепринципы выполнения волноводных поршня непосредственно применимы и вкоаксиальных поршнях для диа­пазонакоротких сантиметровых волн. На дециметровых и более длинных волнахприменяются коаксиальные поршни с обычными пружиннымиконтактами в точках короткого замыкания линии передачи, так как четвертьволновые трансформирующие отрезки оказываются слишком громоздкими./>/>/>/>/>2.2  Диафрагмы
Диафрагмами называюттонкие металлические перегородки,частично перекрывающие поперечное сечениеволновода. В прямоугольном волноводе наиболее употребительнысимметричная индуктивная, симметричная емкостная и резонансная диафрагмы, показанные на рис. 4.   
/>
Рис. 4Диафрагмы в прямоугольном волноводе

В индуктивной диафрагме (рис.4, а) поперечные токи на широких стенках волновода частично замыкаютсячерез пластины, соединяющие эти стенки. Вмагнитном поле токов, текущих по пластинкам диафрагмы, запасается магнитная энергия. Схема замещения индуктивной диафрагмы представляет собойиндуктивность, вклю­ченнуюпараллельно в линию передачи. Нормированную реактивную проводимостьиндуктивной диафрагмы bL определяют поприбли­женной формуле
/>                                                                            (2.2.1)
где /> —длина волны в волноводе; а – размер широкой стенки волновода; dL — шириназазора диафрагмы.
Емкостная диафрагма (рис.4, б) уменьшает зазор между ши­рокими стенками волновода, между кромкамидиафрагмы концен­трируется поле Е исоздается некоторый запас электрической энергия. Поэтому схемой замещенияемкостной диафрагмы является емкость, включеннаяпараллельно в линию передачи. Нормированная реактивная проводимость емкостнойдиафрагмы bсопределяетсяпо приближенной формуле
/>                                                                                          (2.2.2.)
где b— размер узкой стенки волновода; dc —ширина зазора диа­фрагмы. Емкостная диафрагма сильно снижает электрическуюпрочность волновода.
Резонансная диафрагма (резонансноеокно) — металлическая пластинка с отверстием прямоугольной или овальной формы (рис. 4, в), содержащая в себе элементы индуктивнойи емкостной диафрагм. Размерыотверстия резонансной диафрагмы могут бытьвыбраны так, чтобы на заданной резонансной частоте диа­фрагма не оказывала влияния на распространениеволны H10в волноводе, т. е. имела нулевую проводимость. Схема замещения резонансной диафрагмы имеет вид параллельногорезонансного контура, включенного влинию передачи параллельно. Прибли­женнорезонансную частоту резонансной диафрагмы определяют из условия равенства волновых сопротивлений линиипередачи, эквивалентной волноводу, и отверстия диафрагмы на основании формулы (2.2.3):
/>                                                                                           (2.2.3)
                              />                           (2.2.4)


Можно убедиться, что выбраннойрезонансной длине волны l0  вформуле (2.2.4) соответствует множество диафрагм с отверстиями различныхразмеров, начиная с узкой щели длиной l0/2и кончая полным поперечным сечением волновода. Эти резонансные диафраг­мыобладают разной внешней добротностью, т. е. добротностью эквивалентного колебательного LC-контура /> сучетом  влияния   согласованной с двух  концов линии передачи, в ко­торуювключен этот контур./>/>/>/>/>2.3  Штыри
Индуктивный    штырь,  показанный    вместе   со   схемой   замещения на рис.5, а, представляет собойпроводник круглого сечения, установленный впо­перечном сечении прямо­угольного волновода по на­правлению силовых линий поля Е, и соединенный с двух концов с широкими стенка­ми волновода.
/>
Рис. 5Индуктивный штырь в прямоугольном волноводе
Схема заме­щения индуктивногоштыря содержит параллельно вклю­ченнуюиндуктивность и два последовательных емкостных сопротивления, учитываю­щихконечную толщину шты­ря. Номиналы элементов определяются по формулам и графикам, имеющимся в справочной литературе. Индуктивные штыри неснижают электри­ческой прочностиволновода и просты в изготовлении. Когда необходимы низкие значенияпараллельного сопротивления ха,приме­няют решетки из нескольких индуктивных штырей, располагаемых в поперечном сечении волновода, как показано нарис. 5, б.
Емкостный   штырь    (рис.6)    представляет     собой   круг­лый проводник, установленный  по направлению силовых линий поля Е исоединенный однимконцом с широкой стенкой волно­вода. Схема замещения емкостного штыря содержитпоследовательный LC-контур, включенный параллельно в линию передачи.Емкость этого контура связана сконцентрацией поля E в области разомкнутого конца штыря, а индуктивность обусловлена прохож­дениемтоков по штырю. При некоторой длине штыря, близкой к l0/4, проводимостьпоследовательного контура обращается в бесконечность, и волновод закорачивается.
/>
Рис. 6Емкостной штырь в прямоугольном волноводе
Болееко­роткие штыри имеют ем­костнуюпроводимость: при длинах штыря, боль­шихрезонансной, прово­димость носит индуктив­ный характер. Последова­тельныеемкостные сопро­тивления в схеме заме­щенияучитывают конечность толщины штыря.При малых диаметрах штыря эти сопро­тивления малы, и их влиянием можнопренебречь. Емкостные штыри в основномприменяют в качестве регулируемых реак­тивныхэлементов, вводимых внутрь волновода с помощью резь­бовых отверстий на широкой стенке. Однакоемкостные штыри заметно снижаютэлектропрочность волноводов, и поэтому в мощ­ных трактах они не находятприменения./>/>/>/>/>3   РАЗЪЕМЫ И СОЧЛЕНЕНИЯ В ТРАКТАХ СВЧ
Для осуществления сборки и разборкитрактов отдельные узлы и устройства СВЧ оснащают специальными разъемами,которые должны обеспечивать надежный электрический контакт в местах соединенияпроводников между собой. Основные требования к разъемам состоят в сохранении согласования и электрической прочноститракта при минимальном ослаблении мощности и от­сутствии: паразитного излучения.
В высококачественных соединителяхдля гибких коаксиальных кабелей контакты обеспечивают с помощью пружинных цанги штекеров (рис. 7, а), удерживаемых в соединении посредством внешнихрезьбовых соединений или иных фиксирующих приспособ­лений. Соотношениедиаметров проводников на любом участке внутри коаксиальных высокочастотныхсоединителей подбирают таким образом, чтобы с учетом параметров диэлектрикаобеспечи­валось постоянство волнового сопротивления линии. Согласование ввысокочастотных коаксиальных соединителях в сильной степени зависит от заделкикабеля и при аккуратном выполнении характеризуется среднеквадратическимзначением КСВ порядка 1,05—1,15.
Высокочастотное соединители дляжестких коаксиальных, вол­новодов на повышенный уровень мощности выполняют безопорных диэлектрических шайб. Эскиз возможнойконструкции коаксиального соединителя для жесткой коаксиальной линиипоказан на рис. 7, б. Во многих случаях высокочастотные соединители дляжестких коаксиальных волноводов должны быть герметичными как для защиты внутренних рабочих поверхностей проводника отвнешних воздействий, так и для повышения электрической прочности тракта путемсоздания  внутри тракта избыточного давления.  />/>/>/>/>3.1  Соединители волноводных трактов
Соединение отрезков прямоугольныхволноводов осуществляют с помощью фланцев двух типов: контактных идроссельных.
Контактные притертые фланцы требуюттщательной обработки и строгой параллельности соприкасающихсяповерхностей и могут обеспечивать высокоекачество сочленения, которое, однако, быстроухудшается при много­кратныхпересборках тракта.
/>
Рис. 7 Высокочастотные коаксиальные соединители:
1 — штыревой контакт 2 — гнездовой контакт; 3 — штыреваявтулка; 4 — гнез­довая втулка
 
 
/>
Рис. 8    Контактный волноводный фланец:
1 — контактная     прокладка;     2 — канавки с уплотнителем;   3 — отверстия   
для  фик­сирующих штифтов
Дляулучшения качества кон­такта между фланцами на штифтах помещают бронзовую прокладку, имеющую ряд разведенных пружинящих лепест­ков, прилегающих к внутрен­нему периметру поперечного сечения соединяемых волново­дов (рис. 8). Защита сочле­нения от пыли и влаги осуще­ствляетсярезиновыми уплотнительными кольцами, уложен­ными в канавках на фланцах по обе стороны от контактной прокладки.
Вдроссельном фланце (рис. 9) контакт между волноводами осуществляетсячерез последовательный короткозамкнутый шлейф длинойlВ/2, выполненный в форме канавок и углубления внутри фланца. Четвертьволновой участокмежду точкойкороткого замы­кания А и точкой механического контакта В являетсякоаксиаль­ным волноводом с волной типаН11, а второйчетвертьволновый участок между точкой механического контакта В и точкойвклю­чения шлейфа в волновод С является отрезком радиальной линиипередачи. Точка механического контакта попадает в узел распре­деленияповерхностного тока J и поэтому на сопротивлении контакта rкне происходитзаметного выделения мощности. Виртуаль­ное короткое замыкание междусочленяемыми волноводами в точ­ке С обеспечивается тем, что суммарнаядлина дроссельных кана­вок от точки А доточки С составляет lв/2. Для защиты полости тракта от внешних воздействий применяют уплотнительную про­кладку,укладываемую в добавочную концентрическую канавку.
/>
Рис. 9 Дроссельныйволноводный фланец: a — эскиз;б — схема замещения
Дроссельные фланцы не критичны ккачеству механического кон­тактаи небольшим перекосам в сочленении, не снижают электри­ческой прочности тракта.Их недостатками являются зависимость качества согласования от частоты и сложностьконструкции./>/>/>/>/>4   ПОВОРОТЫ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ
Поворотыи изгибы линий передачи относятся к числу нерегулярностей, снижающихкачество согласования и электропрочность трактовСВЧ. В уголковых изгибах любых линий передачи в той или иной мере возбуждаются по­лянераспространяющихся волн высших типов, которым соответ­ствует определенный запас элект­ромагнитной энергии.
/>
Рис. 10Поворот линий передачи с компенсацией отражений
Для мини­мизации возникающихиз-за этого отражений конструкции изгибов дополняют различными согла­сующими элементами. Например, изгиб на 90°коаксиального трак­та сочетают счетвертьволновым изолятором и дополняют неболь­шой проточной навнутреннем проводнике линии (рис. 10, а). Подбор расположения размеров проточки, а также правильный выбор длины четвертьволнового изолятора позволяют сохранить хорошее согласованиев тракте в широкой полосе частот.
Поворотыв 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 вносятнебольшое добавочное запаздывание в линию передачи, которое должно учитываться при расчете электрических длинрезонансных отрезков. Подрезаниеуглов оказывается эффективным способом умень­шения отражений также в прямоугольныхи круглых волноводах, причем оптимальный размер скоса (рис.10, в) находятс по­мощью графиков, имеющихся в справочной литературе. Концен­трация силовыхлиний поля Е в области резких изгибов снижает электрическую прочностьтракта. Этот недостаток в значительной мере устраняется в двойных поворотах и вплавных изгибах. В двойных поворотах (рис. 10, г) две нерегулярностиразносят на расстояние l, примерно равное lВ/4. Улучшениесогласования происходит как из-за уменьшения отражений от каждой нерегу­лярности,так и из-за взаимной компенсации отражений от них.
Плавные изгибы трактамогут быть охарактеризованы схемой замещения в виде отрезка линии передачи снесколько изменен­ным волновым сопротивлением. Для улучшения согласования сле­дуетувеличивать радиус изгиба или выбирать длину изгиба, крат­ной lВ/2./>/>/>/>/>5   ПЕРЕХОДЫ МЕЖДУ ЛИНИЯМИ ПЕРЕДАЧИ РАЗЛИЧНЫХ                          ТИПОВ
Очень распространенными узламиСВЧ — трактов являются переходы с одной линии передачи на другую, которые такженазывают возбудителями волны заданного типа. По схеме замещения переходыявляютсявзаимными реактивными четырехполюсниками, и в их проектировании основноевниманиеуделяется достижению Хорошегокачества согласования входов в полосе частот при обеспечении необходимой электрическойпрочности. Рассмотрим ряд характерныхконструкций переходов.
Возбуждение прямоугольноговолновода с волной типа H10 откоаксиального волноводас Т-волной производится с помощью коаксиально-волноводных  переходов (рис.11).
Основнымэлементом таких переходов являются обтекаемые элек­трическим токомштыри, размещаемые в короткозамкнутом с одной стороныволноводе параллельно силовым линиям поля Е.
В зондовом переходе (рис.11,а) согласование входов обес­печивается изменением длины зонда l3, а также подбором рас­стояний l и х,определяющих, положение зонда. Для расширения полосы частот согласования желательно увеличивать диаметр зонда  d. При тщательном выполнении зондовый переходобеспечи­вает полосу частотсогласования 15—20 % относительно расчет­ной частоты при КБВ³О,95. Недостатком зондового перехода яв­ляетсяснижение электропрочности из-за концентрации силовых линий поля Е на конце зонда. В определенной мере этот недоста­ток преодолевается в коаксиально-волноводном переходес после­довательнымшлейфом (рис. 11, б), однакодаже при самом тща­тельном подборерасстояний l и lш рабочая относительная полоса частотсоставляет ~7%.
Лучшие результаты по согласованиюи электропрочности имеет переход споперечным стержнем (рис. 11, в), дополненныйсогласующей индуктивной диафрагмой.В такой конструкции достижи­ма относительная полоса частотсогласования~15%. Максималь­ныхширокополосности (~20%при КБВ³0,95) и электропроч­ности достигают в коаксиально-волноводных переходах так назы­ваемого «пуговичного» типа (рис. 11, г), требующих,однако, тщательного экспериментального подбора формы проводников всочетании с дополнительной наст­ройкой качества согласования с помощьюиндуктивной диафрагмы.
/>
Рис. 11Коаксиально-волноводные переходы:
а— зондовый;    б — с  коаксиальным    шлейфом;    в — с   поперечным
стержнем; г—пуговичный
Применениекоаксиально-волноводных переходов для возбуждения волны Е10 вкруглом волноводе показано на рис. 12 на примере вращающёгося сочленения.
/>
Рис. 12 Волноводное вращаю­щееся сочленение сволной типа Е01
Короткиеотрезки коаксиального волновода с Т-волнойобеспечивают фильтра­цию волн высшихтипов и устраняют возможность возбуждения в круглом волноводе паразитнойаксиально-несимметричной волны  Н11 (эта волна более низкого типа, чем волна E01).Соединение вращающихся частей круглоговолно­вода осуществляют с помощью коаксиального дросселя длиной lо/2, аналогичного дросселям вращающегося коаксиальногосочле­нения на рис. 7.10.
Возбуждение волны низшего типа Н11в круглом волноводевозможно с помощью плавного перехода от прямоугольного вол­новода с постепенной деформацией формы поперечногосечения от прямоугольной к круглой (рис. 13, а).
/>
Рис. 13Соосные переходы от прямо­угольного волновода с волной Н01ккруг­лому           волноводу с волной Н11
 
Еслидлина такого пере­хода превышает длину волны, то отражения в широкойполосе частот оказываются незначительными. Вболее компактном узко­полосном переходе, показанном на рис. 13, б, сочленениесоосных прямоугольного и круглого волноводовосуществляется через согласующуючетвертьволновую вставку с овальной формой попе­речного сечения.
Возбуждениеволны Н11 в круглом волноводе может также про­изводитьсячерез отверстие в его боковой стенке от прямоуголь­ного волновода. Если широкие стенки прямоугольного волновода ориентированы параллельно оси круглого волновода(рис. 14, а),то в круглом волноводе возбуждаются волны Н11, распространяю­щиеся в обестороны от ответвления с одинаковыми фазами. При поперечном расположении возбуждающей щели в круглом волноводе (рис. 14, 6) волны,возбуждающиеся справа и слева отнее, противофазны. Если требуется обеспечить передачу волны Н11 в одном направлении, то один из концов круглоговолно­вода закорачивают, причем в случае разветвления, показанного нарис. 14, а, расстояние между центром щели и короткозамыкателем должно бытьблизким к lв/4, а в случае, показанном на рис. 14, б,— близким к lо/2.
/>
Рис. 14Тройниковые разветвления прямоугольного и круглого волноводов
 Рассмотрим теперьнекоторые компактные   способы  возбуждения осесимметричнойволны Е01 в круглом  волноводе от прямоугольного волноводас волной Н10, не использующие промежуточныхкоаксиально-волноводных переходов.
/>
Рис. 15 Способы возбуждения волны Е01 в круглом волноводе
В устройстве, показанном на рис.15, а, прямоугольный волновод соединяется с круглым через поперечноеотверстие. Для лучшего возбуждения волны Е01круглый волновод с одной сто­роны закорачивается на расстоянии lвЕ01/2 от возбуждающего    отверстия.    Для   подавления     паразитной      волны низшего  типа  Н11,   которая  также возбуждается  отверстием, вкороткозамкнутом   отрезке   круглого   волновода   располагают   тонкоеметаллическое кольцо.   Периметр   кольца  выбирают  близким  к lо,чтобы волна Н11 возбуждалав нем резонансные   колебания с однойвариацией  тока   по  периметру. Это  резонансное  кольцо   действуетна  волну   Н11  подобно короткозамыкателю.   Располагая  кольцона расстоянии lвН11/4 от  центра  щели,   удается  эффективно  подавитьколебания волны Н11 вкруглом волноводе. На волну типа Е01,силовые линии поля Е которойперпендикулярны проводнику кольца,резонансное кольцо практически не влияет;
Другой возбудитель волны Е01 вкруглом волноводе свысокой степенью подавления паразитной волны Н11показан на рис. 15, б. Прямоугольный волновод сочленяется с круглым так же, какв предыдущей конструкции с коротким замыканием одной полови­ны круглоговолновода непосредственно у места сочленения. Кроме того, в круглом волноводепомещено резонансное кольцо, закора­чивающее его для волны Н11. Волна Н11, просочившаяся черезрезонансное кольцо, испытывает поглощение, возбуждая через продольные щели в стенках круглого волноводакоаксиальный резонатор с колебаниями типа Н01.
В пучности поля Е этого резо­натора помещено кольцо из поглотителя, в котороми происходит выделение энергии волны Н11.Волна Е01 не имеет поперечных токов на стенках круглого волновода ипоэтому не возбуждает продольные щели ирезонатор с поглотителем.
Особенно трудной задачей являетсяконструирование возбуди­телей волны Н01 в круглом волноводе. Здесьглавное требование состоит в обеспечении высокой степени чистоты возбуждениявол­ны Н01приглубоком подавлении целого ряда низших и высших типов волн, способных краспространению в круглом волноводе большого диаметра.
/>
Рис. 16Плавный переход   для  возбуждения   волны Н01 в кругломволноводе
На рис. 16 показана одна извозможных конструкций перехода от прямоугольного волновода с волной Н10к круглому волноводу с волной Н01 основанная на принципе плав­нойдеформации формы поперечного сечения волновода и струк­туры электрическогополя. Волноводный Е — тройник и две продоль­ные скрутки на углы в 90° впротивоположных направлениях об­разуют систему двух прямоугольных волноводов,соединенных узки­ми стенками и содержащих поля равной амплитуды с противо­положнымифазами. Затем эта система плавно преобразуется к двум секторным волноводам собщим ребром. Постепенное увели­чение угла раскрыва секторных волноводовобразует круглый волновод с продольной металлической перегородкой. Обрыв этойперегородки не изменяет структуры электромагнитного поля, и на выходе переходаполучается круглый волновод с волной H01.Для обеспечения надлежащей чистоты возбуждения волны H01этот переход должен иметь достаточнобольшую длину.
Определенныетрудности, связанные с достижением хорошего качества согласо­вания в широкойполосе частот, возникают также при выполнении переходов от полосковых линий передачи к коаксиальным и прямоугольным волноводам.
Коаксиально-полосковые переходы в зависимости от взаимного расположения соединяемых проводников могут быть соосными или перпендикулярными(рис. 17).
/>
Рис. 17Коаксиально-полосковые переходы
 Для уменьшения иррегулярности в области сочленения диаметрвнешнего проводника коаксиального волновода должен быть близким красстоянию между внешними пла­стинами симметричной полосковой линии или к удвоенной толщине основания несимметричной полосковой линии. Для улучшения сог­ласования всоосном перехо­де делают скосы на конце полосковогопроводника (рис. 17, а). Согласованиеперпендикулярного коаксиально-полоскового перехода (рис. 17, б) осуществляют подбором диаметра соединительного штыря, проходящего через диэлектрическоеоснование, а также подбором размеровкоаксиальной диафрагмы на выходе из коаксиальноговолновода и короткого разомкнутого шлейфа из отрезка полоскового проводника.Часто коаксиально-полосковые пе­реходы совмещают с коаксиальными соединителями.
Устройствадля возбуждения полосковой линии передачи от прямоугольного волновода с волной Н10 называются  волноводно-полосковымипереходами. Соединение полосковой линии с прямоугольным волноводом может бытьвыполнено через плавный илиступенчатый переход на П-образном волно­воде (рис. 18, а).
/>
Рис. 18Волноводно-полосковые переходы
Втакой конструкции перехода обеспечивается широкополосное согласованиепрямоугольного волновода с полосковой линией  передачи я устраняется  паразитное излучение из открытого конца волновода.
Волноводно-полосковый переходдругого типа, в котором ис­пользуется часть волновода в качестве корпуса дляполоскового узла, показан на рис. 18, б. Этот переход выполнен на диэлек­трическойпластине, установленной продольно в средней плоско­сти прямоугольноговолновода, параллельно силовым линиям поля Е. С двух сторондиэлектрической пластины напечатаны про­водники, имеющие контакт один сверхней, а другой с нижней стенками волновода, и образующие плавный переход ксиммет­ричной полосковой линии. Далее на той же диэлектрической пла­стинерасполагается несимметричная полосковая линия, возбуж­даемая от ленточной линиичерез симметрирующее устройство в виде двух четвертьволновых щелей в экране.Экран несимметрич­ной полосковой линии замыкает широкие стенки прямоугольноговолновода, что препятствует проникновению волны Н10 в областьволновода с полосковым узлом.
/>/>/>Библиографический список
1)    СазоновД.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А… Устройства СВЧ.- М: Высшая школа, 1981
2)    С.А.Баранов, М.П. Наймушин. Исследование полоснопропускающих волноводных фильтровСВЧ и методов узкополосного согласования в волноводных трактах; — Методическиеуказания к лабораторной работе по курсу «Антенны и устройства СВЧ».- Свердловск1987