ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Волноводы и резонаторы сверхвысоких частот из "Колебания и волны в электро-динамических системах с потерями " Сверхвысокочастотный диапазон (1 м Я 0,1 мм) перебрасывает мост между классической радиотехникой, базирующейся на электрических цепях с квазистационарными постоянными, и оптикой. Сверхвысокочастотный (СВЧ) диапазон имеет огромную практическую важность как для радиоэлектроники (связь, радиолокация), так и для экспериментальной физики (ускорители, радиоастрономия, радиоспектроскопия и т. д.). Указанный частотный диапазон называют резонансным-, для него характерно условие k D, где D — некоторый характерный размер отдельного функционального элемента. Поэтому в данном диапазоне столь велико разнообразие физических явлений и конструктивных решений, имеет место органическое сочетание квазиоптических и квази-стациона ых принципов, в полной мере проявляется волновая природа электромагнитных процессов. [c.7] Сказанное следует уже из рассмотрения линий передачи и резонансных систем СВЧ Диапазона. На рис. 0.1 и 0.2 показаны некоторые основные типы тех и других, находящие применение в инженерной практике. Разнообразие используемых на практике конструкций объясняется большим количеством различных, часто противоречивых, технико-экономических требований, предъявляемых к этим элементам. Основными требованиями являются частотные свойства (диапазон рабочих частот для волновода, диапазон перестройки для резонатора), потери, уровень передаваемой мощности, габариты, вес, технологичность, стоимость. Большое значение имеют возможности сопряжения волноводов и резонаторов друг с другом и с активными элементами. Не последнюю роль играет и возможность достаточно точного расчета основных характеристик проектируемых элементов. [c.7] В качестве резонансных контуров (колебательных систем) в этой части СВЧ-диапазоиа широко используются объемные резонаторы (рис. 0.2, а, б, в, д, н, л) — полые металлические объемы той или иной формы. Часто объемные резонаторы можно рассматривать как закороченные с двух сторон отрезки соответствующих волноводов, в которых устанавливается стоячая волна. Таковы, например, коаксиальные, цилиндрические, прямоугольные резонаторы (рис. 0.2, а, б, в). Довольно четкие параллели между конструкциями волноводов и резонаторов можно провести и в других случаях отметим микрополосковый резонатор (рис. 0.2, г) и тороидальный резонатор (рис. 0.2, л), используемый в качестве электродинамической системы клистрона и являющийся аналогом Н-образного волновода. [c.10] В настоящее время идет широкое освоение коротковолновой части СВЧ-диапазона — миллиметровых (мм) и субмиллиметро-вых (субмм) волн. Для этого диапазона пока еще не определились стабильные тенденции конструирования линий передачи и резонансных систем. В работе [3] дан обзор основных типов линий передачи для диапазона 100—1000 ГГц. Наряду с описанными выше электродинамическими системами рассматриваются и новые конструкции, специально разработанные для коротковолновых диапазонов. В [3] отмечается, что прямоугольные волноводы на миллиметровых и субмиллиметровых волнах имеют значительные потери в стенках и весьма малые размеры (при сохранении одио-модового режима). Тем не менее известно выполнение- таких волноводов вплоть до частоты 300 ГГц. По величине затухания значительно лучше круглые волноводы с волной Нщ (см. 0.2) на этой волне может быть достигнуто затухание 1 дб/км. Однако волна Яо1 не является основной, и требуются специальные меры для уменьшения эффектов преобразования в паразитные волны. [c.10] Потери в металле увеличиваются с ростом частоты, поэтому в оптическом диапазоне используют исключительно диэлектрические волноводы (световоды) [4]. Затухание таких волноводов весьма мало, но велики потери на излучение у различного рода нерегулярностей (изгибов, скруток и т. д.). Уже из общих соображений можно заключить, что в промежуточном (т. е. миллиметровых и субмиллиметровых диапазонах) должны быть перспективны комбинированные металлодиэлектрические волноводы. -В качестве примера отметим уже упомянутые микрополосковые линии по данным 3] они могут быть широко использованы на -частотах до 60 ГГц (измеренная величина потерь составляет 0,1 дб на длину волны при подложках из сапфира и арсенида галлия). Другие примеры металлодиэлектрических волноводов показаны на рис. 0.1, ж, 3, и. Такие волноводы имеют меньшее затухание, чем металлические волноводы, и в то же время свободны от недостатков, присущих чисто диэлектрическим структурам. [c.10] В настоящее время еще нельзя сказать, какие из перечисленных электродинамических систем займут главенствующее положение в технике миллиметровых и субмиллиметровых волн. Возможно, что появятся и совсем новые конструкции. Поиск в этом направлении продолжается. [c.11] Вернуться к основной статье