........................
Рассчитаем длину волны типа H11 в отрезке волновода диаметром 22мм. для разных частот КУ-диапазона по формулам(1) и (3):
10,7ГГц: Ло = 30/10,7 = 2,8см. Лкр.= 3,14 * 2,2/1,841 = 3,75см.
Лв = 2,8/SQRT(1- (2,8/3,75)**2 ) = 4,2см. Лв/4 = 4,2/4 = 1,05см.
11,2ГГц: Ло = 30/11,2 = 2,68см. Лкр.= 3,75см.
Лв = 2,68/SQRT(1- (2,68/3,75)**2 ) = 3,8см. Лв/4 = 3,8/4 = 0,95см.
11,7ГГц: Ло = 30/11,7 = 2,56см. Лкр.= 3,75см.
Лв = 2,56/SQRT(1- (2,56/3,75)**2 ) = 3,5см. Лв/4 = 3,5/4 = 0,875см.
12,2ГГц: Ло = 30/12,2 = 2,46см. Лкр.= 3,75см.
Лв = 2,46/SQRT(1- (2,46/3,75)**2 ) = 3,23см. Лв/4 = 3,23/4 = 0,8см.
12,7ГГц: Ло = 30/12,7 = 2,36см. Лкр.= 3,75см.
Лв = 2,36/SQRT(1- (2,36/3,75)**2 ) = 3,0см. Лв/4 = 3,0/4 = 0,75см.
Здесь Лв - длина волны H11 в двухмодовом отрезке волноводного узла.
Сведем в таблицу результаты расчета:
Частота, Ггц ..........................................10,7..............11,2..............11,7..............12,2..............12,7
¼ длины волны в двухмодовом отрезке, см. ...1,05..............0,95..............0,875.............0,8................0,75
Т.обр. из таблицы мы видим протяженность двухмодового отрезка волновода на большей части КУ-диапазона примерно равна четверти длинны волны H11 для него.
Для центральных частот КУ-диапазона, около 11,7ГГц, протяженность двухмодового отрезка равна четверти длинны волны H11 для него.
У спутникового конвертера, как известно, имеется облучатель и волноводный узел и это разные предметы. Как разграничить для такого конвертера волноводный узел и облучатель, где будет волноводный узел и где облучатель ? Или как выделить в этой системе облучатель, ну для того чтобы определить его геометрию и по ней определить его характеристики, например диаграмму направленности ?
Это четвертьволновый отрезок двухмодового волновода диаметром 22мм. является частью волноводного узла конвертера и не является частью его облучателя и соответственно не является рупором или частью рупора.
Рабочий волновод конвертера диаметром 18,5мм и четвертьволновой отрезок двухмодового волновода диаметром 22мм. — образуют волноводный узел.
Все остальное пространство облучаетеля, три кольца - это уже будет облучатель-рупор.
На фото показан волноводный узел без облучателя, облучатель спилен.
Для волноводов существует такое понятие, как основной тип волны.
Название основного типа волны или основной моды в волноводе носит тип волны (мода), для которых критическая длина волны наибольшая. Или говоря другими словами, основной тип волны уже может распространяться в волноводе начиная с некоторого его размера, для круглого волновода — его диаметра.
Для волны определенной частоты уже при некотором диаметре волновода возникают условия для распространения волны основного типа.
Для круглого волновода основным типом волны (основной модой) является тип H11. Эпюр силовых линий для этого типа волны см. выше.
Волновод, в котором для некоторой частоты может распространяться волна только основного типа (основная мода), для этой частоты работает в режиме, который называется одноволновым.
Что здесь значит распространение волны определенного типа в волноводе?! Распространение волны определенного типа — значит существование в волноводе на данном типе волны волнового движения, которое осуществляет перенос энергии.
Пример волновода в одноволновом режиме — рабочий волновод КУ-конвертеров, диаметром 17...18 мм. в диапазоне чатот КУ-диапазона. В этом волноводе находятся приемные зонды.
Существующие другие типы волн уже не являются основными типами. Основной тип волны для круглого волновода только один. Это тип волны H11.
Волны других типов, отличных от основного называются волнами высших типов.
Волна первого высшего типа для круглого волновода — это волна типа E01.
Режим волновода, когда могут распространяться волны только двух типов: а именно, конечно же, в первую очередь, волна основного типа H11 и также еще и волна первого высшего типа E01, назовем режимом двух типов волн.
Что нужно изменить в волноводе чтобы он вместо работы в одноволновом режиме стал работать в режиме двух типов волн для одной и той же частоты ?!
Нужно до определенных размеров увеличить его диаметр.
Итак для того, чтобы волна H11 могла распространяться в волноводе, ее длина (ее длина в свободном пространстве) должна быть меньше критической.
Напомню, критическая длина волны в круглом волноводе находится из соотношения:
Лкр.h11 = 3,14*D/1,841 ;
, где D – диаметр круглого волновода;
1,841 – корень уравнения Бесселя для волны H11;
3,14 – число п;
или
Лкр.h11 = 1,705D ;
Т.обр. условие, при котором в волноводе могла бы распространяться хотя бы волна H11 будет таким:
Ло < 1,705D ;
Напомню еще, критическая длинна волны E01 в круглом волноводе (2):
Лкр.e01 = 3,14*D/2,405 ;
, где D – диаметр круглого волновода;
2,405 – корень уравнения Бесселя для волны E01;
3,14 – число п;
или
Лкр.e01 = 1,305D ;
Понятно, что при длине волны Ло < 1,305D в волноводе появляются условия для распространения волны E01 – волны первого высшего типа, и режим работы такого волновода уже не может называться одноволновым.
Отсюда сформулируем условие одноволнового режима работы волновода математически: 1,705D > Ло > 1,305D ;
Если в волноводе есть условия для распространения для волны первого высшего типа E01,
Ло < 1,305D ;
значит такой волновод может работать в режиме двух типов волн?!
Нет, это не достаточное условие.
Нам нужно узнать, для каких длин волн, в волноводе могут распространяться волны только двух типов: это рассмотренные выше типы H11 и E01.
Для этого определим критическую длину волны для волны следующего после первого высшего типа. - второго высшего типа.
А какой тип волны будет вторым высшим типом ?!
Вторым высшим типом волны для круглого волновода будет волна типа H21.
Корень уравнения Бесселя для него будет число 3,052 .
Критическая длина волны для H21 будет:
Лкр.h21 = 3,14*D/3,052 ;
, где D – диаметр круглого волновода;
3,052 – корень уравнения Бесселя для волны H21;
3,14 – число п;
или
Лкр.h21 = 1,023D ;
Т.обр. условие работы волновода в режиме двух типов волн будет таким:
1,305D > Ло > 1,023D ;
Вот мы и вывели математически условие, согласно которому режим работы круглого волновода можно назвать режимом двух типов волн.
Теперь возьмем наши численные значения, от нашего КУ-конвертера, поставим в это условие и выясним, работатет ли отрезок, т.назывемого двухмодового волновода, на конце волноводного узла действительно в режиме двух типов волн:
Итак для нижней крайней частоты КУ-диапазона f=10,7Ггц и D=2,2см. :
1,305*2,2 = 2,871 см.; 1,023*2,2=2,25 см ; Ло = 30/10,7 = 2,8см.
т.е. 2,871 > 2,8 > 2,25 - условие выполняется;
для верхнеей крайней частоты КУ-диапазона f=12,7Ггц или Ло = 30/12,7 = 2,36см.
т.е. 2,871 > 2,36 > 2,25 - условие тоже выполняется;
Т.обр. волновод диаметром 22мм. с т.з. критических длин волн для разных типов как бы может работать в режиме двух типов волн для КУ-диапазона.
По этой причине этот отрезок волновода можно было бы назвать двухмодовым.
И двухмодовым его можно было бы назвать потому что, в этом отрезке волновода, исходя из его диаметра, есть условия для распространения волн только двух мод : H11-основной тип волны и E01-волны первого высшего типа.
- Подпись автора
http://covid19.mybb.ru/