С.1. Типы, назначение и параметры волноводных устройств

Волноводные устройства (узлы) представляют собой отдельный конструктивный блок с одним, двумя или более плечами (входами). Они предназначены для возбуждения, передачи, разделения, преобразования структуры электромагнитных волн, модуляции, детектирования, фильтрации электромагнитного сигнала и пр.

Волноводные устройства, соединяющие, например, антенну с генератором или приёмником, образуют волноводный тракт.

В технике СВЧ используется большое количество волноводных устройств. Ниже приведены названия и назначение некоторых из них.

Контактные и дроссельные фланцы, используемые для соединения волноводных секций друг с другом.

Волноводные изгибы, используемые для поворота волноводной линии.

Гибкие волноводы, используемые в тех волноводных трактах, которые в процессе работы подвержены вибрации.

Адаптерные переходы, используемые для соединения прямоугольного и коаксиального волноводов.

Волноводные скрутки, используемые для поворота в пространстве плоскости поляризации волны прямоугольного волновода.

Трансформаторы типов волн, предназначенные для преобразования одного типа волны в другой (например, трансформатор волны прямоугольного волновода в волну круглого волновода).

Реактивные элементы (диафрагмы, штыри, стержни), используемые для создания отражённой волны в волноводе, для построения волноводных фильтров.

Короткозамкнутые поршни, предназначенные для регулирования длины короткозамкнутого отрезка волновода.

Фазовращатели, используемые для изменения электрической длины отрезка линии передачи.

Поглощающие оконечные нагрузки, предназначенные для полного поглощения мощности волны, распространяющейся по волноводу.

Аттенюаторы реактивного, поглощающего и поляризационного типов, предназначенные для ослабления мощности электромагнитных волн, распространяющихся по линиям передачи.

Преобразователи поляризации, предназначенные для изменения поляризации волны, распространяющейся в линиях передачи.

Волноводные разветвления, используемые для разветвления волновода на два или большее число каналов.

Направленные ответвители, предназначенные для ответвления части падающей (или отражённой) волны в волноводе в вспомогательный волновод.

Устройства СВЧ с применением pin -диодов, применяемые в регулирующих устройствах (например, переключатели, фазовращатели).

Устройства СВЧ с намагниченным ферритом (невзаимные фазовращатели, вентили, циркуляторы и др.).

Объемные резонаторы, которые играют роль резонансных контуров в СВЧ диапазоне. Объемные резонаторы используются, например, при создании частотомеров и фильтров в диапазоне высоких частот.

Свойства любого волноводного узла полностью характеризуются волновой матрицей рассеяния порядка

.

Порядок матрицы равен числу плеч волноводного узла. Элементы матрицы , в общем случае являются комплексными и имеют следующий смысл. Элементы главной диагонали представляют собой комплексные коэффициенты отражения от i -го плеча, когда все остальные плечи нагружены на согласованные нагрузки; остальные элементы – это коэффициенты передачи по мощности из i -го плеча в k -е плечо.

Рассмотрим подробнее устройство, принцип действия и параметры некоторых, названных выше, волноводных узлов.