Волноводных устройств

Кварцевую пластину с нанесенными на ее поверхность электродами можно рассматривать как отрезок акустического волновода прямоугольного сечения различной толщины /р и tn. Распространение акустической волны в таком волноводе аналогично распространению волн ТЕ в полом электромагнитном волноводе прямоугольного сечения, для которого основная волна выбрана такой, что она может существовать и распространяться только в сечении /р. Для меньшего сечения /п и выбранной волны волновод будет запредельный, колебания в нем затухают по экспоненте.

Нагрей в поле бегущей волны целесообразно использовать в установках непрерывного действия. Простейшее нагревательное устройство с бегущей волной ( 16-8) состоит из магнетронного генератора МГ, волновода прямоугольного сечения / и оконечной нагрузки 2. Нагреваемый материал имеет форму тонкого листа, который протягивается через щель 3 в широкой стенке волновода. Установки такого типа применяются для сушки бумаги или ткани [28, 34].

Объемный резонатор представляет собой полость, окруженную проводящими металлическими стенками, которая может быть выполнена в виде волновода прямоугольного или круглого сечения, в виде кольца и т. д. ( 9.15). Поле в объемном резонаторе замкнуто внутри проводника, и излучение энергии в окружающее пространство исключается.

идеальный и проводимость стенок трубы радиуса а равна бесконечности. Пусть диэлектрик, заполняющий трубу, также идеальный: уд=0-Диэлектрическая проницаемость еа=еое задана и постоянна. Так же как и в случае волновода прямоугольного сечения, будем считать, что векторы поля изменяются во времени по синусоидальному закону, что в волноводе нет отражения и в нем распространяется только прямая волна в направлении оси г. Тогда любую проекцию векторов поля можно записать следующим образом, например,

Они получились такими же, как и в случае волновода прямоугольного сечения, только коэффициент фазы pmn (волновое число) выражается иначе:

Наряду с волноводами прямоугольного сечения применяются также цилиндрические волноводы круглого сечения. Векторы поля в таком волноводе определятся решением уравнений Максвелла, которые в данном случае удобнее записать в цилиндрической системе координат. Пусть координатные оси направлены так, как это показано на 7-12. Предположим, что волновод идеальный и проводимость стенок трубы радиуса а равна бесконечности. Пусть диэлектрик, заполняющий трубу, также идеальный уд = 0. Диэлектрическая проницаемость еа == ее0 задана и постоянна. Так же как и в случае волновода прямоугольного сечения, будем считать, что векторы поля изменяются во времени по синусоидальному закону, что в волноводе нет отражения и в нем распространяется только прямая волна в направлении оси г. Тогда любую проекцию векторов поля можно записать следующим образом. Например,

Они получились такими же, как и в случае волновода прямоугольного сечения, только коэффициент фазы рт„ (волновое число) выражается иначе:

Для уяснения особенностей распространения электромагнитных волн в металлических трубах рассмотрим наиболее простой и вместе с тем имеющий большое практическое значение случай волновода прямоугольного сечения. Ось OZ направим вдоль трубы. Оси ОХ и OY расположим так, как показано на 11-17.

С особенностями распространения волн в волноводах можно ознакомиться на примере волновода прямоугольного сечения при следующих упрощающих расчед допущениях: а) длина волновода бесконечно велика, что позволяет ограничиться рассмотрением только бегущей волны; б) стенки волновода обладают бесконечно большой проводимостью; последнее условие означает, что электромагнитное поле внутрь стенок не проникает, потери энергии на тепло отсутствуют, а поперек волновода образуются стоячие волны аналогично стоячим волнам в длинной линии без потерь при коротком замыкании.

В случае волновода прямоугольного сечения целесообразно выбрать декартову систему координат, расположив ее так, чтобы о%сь г совпадала с направлением волновода, а оси к и у лежали на внутренних поверхностях стенок а и b ( 34.1). Электромагнитное поле, ограниченное внутренней поверхностью стенок (идеальных) волновода, описывается, как упоминалось, магнитным векторным

Нагревательное устройство с бегущей волной ( 7.22) состоит из магнетронного генератора МГ, волновода прямоугольного сечения 1 и конечной нагрузки 2. При этом нагреваемый материал имеет форму тонкого листа, который протягивается через щель 3 в широкой стенке волновода. Установки такого типа применяются для сушки бумаги или ткани. Они не обеспечивают равномерного нагрева по ширине листа, так как поглощение мощности приводит к спаду напряженности электрического поля по длине волновода. С целью ликвидации неравномерности нагрева в реальных установках

Этот технологический процесс не отличается по построению от процесса изготовления прямолинейного волновода прямоугольного поперечного сечения. Однако он специфичен. Рассмотрим его подробнее.

Внутренние поверхности волноводных устройств сантиметрового диапазона, торцевые притертые поверхности фланцев, отверстия под установочные болты и штифты Внутренние поверхности волноводов малого сечения Внутренние поверхности волноводов миллиметрового диапазона

Почти все исследования оптических волноводных устройств касались видимого или ближнего ИК-диапазонов. В этих условиях особенно важно обратить внимание на те благоприятные возможности, которые открывает применение 10,6 мкм-излучения СО2-лазера. Поэтому в настоящей работе изложены также материалы экспериментальных наблюдений волноводных явлений в аморфном Se при 10,6 мкм и их использования в фотоупругих модуляторах [20, 21]. Оптическое поглоп/е-ние в ИК-области от 1 до 20 мкм у этого материала довольно слабое. Кроме того, установлено, что a-Se при длине волны 10,6 мкм обладает высокими акустоопти-ческими добротностями и в связи с этим вызывает интерес его применение в тех устройствах, где используется взаимодействие между поверхностной акустической волной и волноводной оптической модой. В общем случае конструкции диэлектрических покрытий волноводов показатель преломления (ПП) волновод-

Почти все исследования оптических волноводных устройств касались видимого или ближнего ИК-диапазонов. В этих условиях особенно важно обратить внимание на те благоприятные возможности, которые открывает применение 10,6 мкм-излучения СО2-лазера. Поэтому в настоящей работе изложены также материалы экспериментальных наблюдений волноводных явлений в аморфном Se при 10,6 мкм и их использования в фотоупругих модуляторах [20, 21]. Оптическое поглоп/Б-ние в ИК-области от 1 до 20 мкм у этого материала довольно слабое. Кроме того, установлено, что a-Se при длине волны 10,6 мкм обладает высокими акустоопти-ческими добротностями и в связи с этим вызывает интерес его применение в тех устройствах, где используется взаимодействие между поверхностной акустической волной и волноводной оптической модой. В общем случае конструкции диэлектрических покрытий волноводов показатель преломления (ПП) волновод-

В учебном пособии изложены вопросы технологии изготовления волноводов, волноводных корпусов и волноводных устройств, а также технологии изготовления полосковых устройств и интегральных схем СВЧ с распределенными и сосредоточенными параметрами. Рассмотрены способы изготовления и отделки корпусов волноводных устройств пайкой, сваркой, точным , литьем, холодным выдавливанием, наращиванием металла; приводится выбор способа изготовления волноводных корпусов, технология изготовления миниатюрных полосковых волноводов.

Учебное пособие состоит из шести глав. В гл. 1 рассмотрено изготовление волноводов прямоугольного и круглого поперечного сечения. Описывается технология изготовления изогнутых, скрученных, гофрированных волноводных труби способы установки фланцев. В гл. 2 рассматриваются способы изготовления и отделки корпусов волноводных устройств, описывается изготовление корпусов волноводных устройств пайкой, сваркой, точным литьем, холодным выдавливанием и наращиванием металла. Приводит-

В зависимости от конструкции корпуса волноводных устройств могут быть сборными или цельными. Для их* изготовления применяются следующие методы:

5) комбинированные способы формообразования. Изготовление корпусов волноводных устройств этими

В качестве заготовок для корпусов волноводных устройств, изготовляемых пайкой и сваркой, используются предварительно обработанные волноводные трубы. Технологический процесс изготовления корпусов начинается с обработки волноводных труб (гл. 1).

Схема технологического процесса изготовления корпусов волноводных устройств точным литьем по выплавляемым моделям показана на 2.3.

Достоинством волноводных корпусов такой конструкции является высокая механическая прочность и виброустойчивость. Недостаток, обусловлен высоким ТКЛР пластмассы; это меняет геометрические размеры при изменении температуры, а следовательно, и электрические характеристики волноводных устройств, особенно работающих в миллиметровом диапазоне.

§ 2.5. КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСОВ СЛОЖНЫХ ВОЛНОВОДНЫХ УСТРОЙСТВ