- •" Основы радиоэлектроники " Автор: п/п-к Ромов в. А.
- •В данном курсе рассматриваются вопросы:
- •Оглавление.
- •3.2. Типы электромагнитных волн в радиоволноводах.
- •6.3. Элементы аппаратуры объединения и разделения цифровых потоков.
- •Глава I. Электромагнитные волны и их основные параметры.
- •1.1. Электромагнитная волна.
- •1.2. Параметры электромагнитной волны.
- •1.3. Поляризация электромагнитных волн.
- •Глава II Радио волноводы и распространение эмв в них. Параметры радио волноводов.
- •2.2. Типы электромагнитных волн в радиоволноводах.
- •2.3. Параметры радиоволноводов и режимы эмв в них.
- •1. Режим бегущей волны.
- •2. Промежуточный режим.
- •3. Режим стоячей волны.
- •Глава III Элементы свч трактов радиоаппаратуры.
- •3.1. Особенности построения техники свч.
- •Классификация лбв
- •Применение лбв
- •Назначение составных частей лбв
- •Принцип действия лбв
- •Параметры лбв
- •3.3. Устройства распределения мощности свч сигнала.
- •Ферритовый циркулятор (фц)
- •Применение циркуляторов
- •Параметры циркуляторов
- •Ответвители направленные
- •Применение но
- •Мосты свч
- •Глава IV Элементы радиотехнических устройств.
- •4.1. Генераторы электрических колебаний.
- •4.2. Преобразователи частоты.
- •4.2.1. Умножитель частоты.
- •4.2.2. Смесители.
- •4.3. Малошумящие усилители.
- •4.3.1. Параметрические усилители.
- •4.3.2. Усилитель на туннельном диоде.
- •4.3.3. Транзисторные мшу.
- •Глава V Каналы и системы связи.
- •5.1. Общие понятия о каналах и системах связи.
- •5.2. Методы построения многоканальных систем.
- •5.2.1. Принцип построения аппаратуры с чрк.
- •5.2.2. Принцип построения аппаратуры с врк.
- •5.3. Основные параметры дискретных и аналоговых каналов.
- •Глава VI Элементы аппаратуры объединения и разделения цифровых потоков.
- •6.1. Логические элементы.
- •6.2. Триггеры.
- •6.3. Элементы аппаратуры объединения и разделения цифровых потоков.
- •Глава VII Методы формирования и разделения групповых цифровых сигналов.
- •7.2. Метод “чистого окна”.
- •7.3. Метод наложения (метод “скользящего индекса с подтверждением”).
- •Глава VIII Модуляция электрических колебаний.
- •8.2.1. Модуляторы.
- •8.2.2. Демодуляторы.
- •Амплитудные демодуляторы.
- •Частотные демодуляторы.
- •Фазовые демодуляторы.
- •Глава IX Антенно-фидерные устройства.
2.2. Типы электромагнитных волн в радиоволноводах.
При распространении в различных типах волноводов ЭМВ имеет различную структуру.
В коаксиальной линии передачи распространяется плоская поперечная ЭМВ типа ТЕМ. ЭМП ТЕМ - волны заключено в пространстве между внутренним и наружным металлическими проводниками.
При передаче по коаксиальной линии ВЧ энергии по проводникам её текут быстропеременные электрические токи, которые благодаря поверхностному эффекту сосредоточены в очень тонком слое металла, составляющем единицы микрометров, причем этот слой тем тоньше, чем выше частота сигнала. Таким образом, в коаксиальной линии ВЧ токи текут по наружному слою центрального проводника и по внутреннему слою оболочки. Коаксиальная линия является полностью экранированной линией передачи ЭМВ.
Структуру ЭМП различных типов волн принято показывать в виде соответствующего расположения силовых линий электрического (сплошные линии) и магнитные (пунктирные линии) полей для фиксированного момента времени (рис. 5).
рис. 5
Чем гуще расположены силовые линии, тем больше напряженность поля вблизи данной точки пространства.
Типы волн, которые могут распространяться в волноводах, можно разделить на два больших класса:
H-волны;
E-волны.
У H-волны вектор напряженности магнитного поля H имеет не только поперечную составляющую, но и продольную Hz, а вектор электрического поля расположен в плоскости поперечного сечения волновода, т.е. имеет только поперечную составляющую.
У Е-волны вектор Е - имеет продольную составляющую, а вектор Н полностью расположен в плоскости поперечного сечения волновода.
Поэтому Н-волны еще называют поперечно-электрические и обозначают ТЕ-волны, Е-волны - поперечно-магнитные волны - ТМ-волны.
Для обозначения каждого конкретного типа волны применяют два цифровых индекса, которые ставятся у буквы, обозначающий класс волны.
Для волн в прямоугольном волноводе первая цифра характеризует изменение ЭМП вдоль широкой стенки волновода. Вторая цифра характеризует изменение поля вдоль узкой стенки волновода. Например, Н10. В такой волне вдоль широкой стенки волновода расположена одна ячейка поля, т. е. поле в поперечном сечении имеет один максимум (рис. 6).
рис. 6
В направлении, параллельном узкой стенке, т.е. вдоль узкой стенки поле не меняется.
Другие типы волн называются высшими (Н20; Н11; Е11 и т. д.)
В волноводе круглого сечения так же могут распространяться волны различных типов, которые обозначаются с помощью различных символов n и i.
(Eni; Нni ), где n - число изменения полей вдоль окружности, а i - число максимумов поля по длине радиуса волновода. Основным типом волн в круглом волноводе является волна Н01 (рис. 7).
рис 7.
В такой волне электрические силовые линии - концентрические окружности, расположены в плоскости поперечного сечения волновода. Магнитные силовые линии в виде овалов вытянуты вдоль волновода и расположены в плоскостях, проходящих через продольную ось волновода. Отличительной особенностью этой волны является наличие только кольцевых высокочастотных токов в стенках волноводов. Это приводит к тому, что при увеличении частоты сигнала потери энергии этой волны уменьшаются, тогда как для всех типов волн потери растут.
Как ранее отмечалось, что в настоящее время в технике СВЧ все большее распространение находят полосковые линии (симметричные, несимметричные)
В несимметричных линиях ленточный проводник находится над заземленной пластиной (рис. 8а), а в симметричной - между параллельными заземленными пластинами (рис. 8б)
Рис. 8
В полосковых линиях может распространяться только один тип волны - поперечная магнитная ТМ11 ( E11). Однако структура ЭМП этой волны похожа на структуру поля ЭМВ типа ТЕМ. Поэтому, с высокой степенью точности, можно рассматривать основную волну в полосковых радиоволноводах как волну типа ТЕМ.
Т. о. знание типов волн, структуры их полей, распределения токов в радиоволноводах необходимо для их конструирования и применения.