2. Токи на стенках круглого волновода
Плотность токов на стенках круглого волновода j
Sm в соответствии с граничным условием определяется формулой
. (14)
Рис.22
Рис.23
Рис.22
Рис.23
Из предыдущих формул следует, что при распространении по волноводу основной волны
Н11 на его стенках текут и поперечные, и продольные токи (рис.22), а волна
Н01 возбуждает только поперечные токи (рис.23), В случае волны
E01, текут только продольные токи, равномерно распределенные по периметру волновода.
3. Передача энергии по круглому волноводу
Основной волной круглого волновода является волна
Н11, а первым высшим типом -
E01. Поэтому в соответствии с данными табл.10.1 и 10.2 условие одноволновости имеет вид
2,61а< λ <3,41а, откуда
λ/3,41 < a <λ/2,61. (15)
М ощность, переносимая волной по круглому волноводу (мощность бегущей волны), рассчитывается по известной формуле. Вычисляя входящие в эту формулу интегралы, для волны
Н11 получаем:
Где - длина волны
Н11 в волноводе.
Рис.24
Коэффициент ослабления α
Μ, соответствующий волне
Н11, вычисляется по формуле
(16)
Формулы для коэффициента ослабления α
Μ, соответствующие другим типам волн, могут быть получены из этой формулы, График, характеризующий зависимость коэффициента ослабления от частоты для волны
Н01 в круглом волноводе, имеет существенное отличие от графиков для волн
Н11 и
Е01. У этих волн коэффициент α
Μ неограниченно возрастает при
и . Указанные особенности поведения α
Μ объясняются так же, как в случае прямоугольного волновода. Поведение коэффициента ослабления волны
Н01 в круглом волноводе при увеличении частоты имеет иной характер, а именно коэффициент α
Μ для этой волны монотонно убывает с ростом частоты. Эта особенность объясняется тем, что у волны Н
01 в круглом волноводе вектор плотности поверхностного тока проводимости не имеет продольной составляющей
(jSmz = 0). Отличная от нуля составляющая
jSmφ возбуждается продольной составляющей напряженности магнитного поля
Hmz(a, φ, z). При повышении частоты в волноводе с фиксированными размерами поперечного сечения структура поля любой волны приближается к структуре поля TEM-волны, у которой
Ηz = 0. Следовательно, у волны
Н01 при повышении частоты
Нтz → О и одновременно стремится к нулю плотность поперечных токов проводимости. Но это означает, что потери должны непрерывно уменьшаться. Как показывает численный расчет, потери в круглом волноводе на волне
Н01 меньше потерь в волноводе того же радиуса на волне
Н11, если только а/λ>2, а существенный выигрыш достигается при а/λ≥3,...4.