- Kanały Falowodowe -

PROSTOKĄTNE I CYLINDRYCZNE

Falowód - rura metalowa o przekroju kołowym lub prostokątnym, posrebrzonych i polerowanych ścianach wewnętrznych, umożliwiająca skanalizowanie i przesyłanie fal elektromagnetycznych o długościach centymetrowych i milimetrowych (mikrofal).

Falowód prostokątny wykonany jest z miedzi, mosiądzu, aluminium, często jest wewnątrz srebrzony i złocony.

Można w nim wzbudzić nieskończenie wiele modów TE i TM, opisanych min, powyżej częstotliwości granicznej f_gmn :

Rys . Falowód prostokątny.

Modem podstawowym w falowodzie prostokątnym jest TE10.

Pierwsze mody falowodu na pasmo X, o wymiarach: a = 2,286 cm, b = 1,016 cm .

Tabl. Wymiary falowodu prostokątnego .

Rys . linie sił pola elektrycznego E i magnetycznego H dla modu .

W falowodzie cylindrycznym można także wzbudzić nieskończenie wiele modów TE i TM.

Wartość częstotliwości granicznej f_gmn związana jest z wartościami:

dla modów TM_nm z m-tym pierwiastkiem funkcji Bessela J_n(x) = 0,

dla modów TE_nm z m-tym pierwiastkiem pochodnych tych funkcji J'_n(x) = 0.

Rys . Falowód cylindryczny .

Dla modu podstawowego TE₁₁ długość fali odpowiadającej częstotliwości granicznej:

Rys . Oś z częstotliwościami kolejnych modów .

Wartości kolejnych pierwiastków określających kolejne wartości częstotliwości granicznych.

Tabl. Wymiary falowodu cylindrycznego .

Prędkości: fazowa vf i grupowa vg oraz długość fali λ f są, dla tej samej f, różne i różne dla różnych modów.

Oznaczamy: prędkość v i długość λ dla fali płaskiej w wolnej przestrzeni wypełnionej ośrodkiem o ε rε 0 i μ rμ 0.

Dla falowodów prędkość fazowa i długość fali w falowodzie opisują następujące zależności:

Rys . Prędkości fazowa i grupowa w falowodzie .

Prędkość grupowa przesyłania energii/informacji:

Wniosek: falowody wykazują dyspersję.

Poniżej częstotliwości granicznej fg modu podstawowego stała propagacji γ = α , prędkość fazowa vf = ∞ , a vg = 0. Falowód daje się pobudzić, ale pole EM zanika wykładniczo.

Wniosek: Falowód podkrytyczny może być wzorcem tłumienia! Powyżej częstotliwości granicznej:

Straty α m zależą od kształtu falowodu i stosunku f/fgmn.

Rys . Tłumienie miedzianego, powietrznego falowodu o a = 2 cm, dla modu TE10 .

Definicje prądu i napięcia w falowodzie nie są jednoznaczne, zależą od przyjętych dróg całkowania.

Pojęcia impedancji charakterystycznej i impedancji są umowne.

Falowody cylindryczne stosowane są do rozmaitych celów :

rezonatory

filtry

złącza obrotowe itp.

- 25 -