приведена величина допустимой импульсной мощности для 44-ом-ной коаксиальной линии [ее можно вычислить по ф-ле (6.03.7)] с дллной средней окружности, равной длине волны (наружный диаметр линии составляет 0,430Я, а внутренний -0,206л). Этот случай соответствует максимальной допустимой импульсной мощности в коаксиальной линии [34] при условии, что в ней может распространяться только основная волна ТЕМ. Самая верхняя линия иа диаграмме вычислена для гипотетического плоскопараллельного полоскового волновода с ТЕМ волной, в котором ширина и высота

Рис 15.02.2. Диаграмма поправочных коэффициентов для оценки допустимой мощности. Масштаб по осн ординат такой же. нак на рис. [5.02.1

равны половине длины волны. Такой волновод обладает наиболь-ши.ми размерами, при которых возможно распространение волны ТЕМ без распространения волн высших типов.

Диаграмма на рис. 15.02.2 дает поправочные коэффициенты для определения мощности пробоя волноводов и коаксиальных линий в частотном диапазоне 1-;-100 Ггц (33]. Эти поправочные коэффициенты приведены в том же логарифмическом масштабе, который использован на предыдущем рисунке. Поэтому, пользуясь шкалами на рис. 15.02.2, можно найти поправочные коэффициенты к величинам, взятым из рис. 15.02,1. что в некотором смысле подобно умножению на логарифмической линейке. В центре каждой шкалы отмечено исходное услсвие (начало) отсчета. Стандартные (исходные) условия следующие: воздух при 20°С и давлении 1 атм (яул.евая высота над уровнем моря), распространяющаяся без отражения волна (ксв=1 или О дб), прямой гладкий волновод без изгибов и неровностей.

Для иллюстрации пользования приведенными диаграммами определи.м, например, допустимую импульсную мощность, которую - 326 -

можно передать по ватноводу WR90 на частоте Ю Ггц при следующем заданном комплексе условий. Предположим, что волновод заполнен воздухом при 20°С, передача энергии происходит на высоте 5000 фут над уровнем моря, ксв в линии равен 3 дб, коэффициент запаса прочности равен 2, а сктальные условия стандартные.

Из рпс. 15.02.1 находим, что допустимая импульсная мощность во-тновода составляет 1 Мгвт, а поправочные коэффициенты по мощности (ПКМ) соответственно равны: при работе на высоте 5000 фут - 0,7, при ксв = 3 дб - 0,7 и для заданного запаса прочности - 0,5. Отсюда допустимая импульсная мощность будет равна 1 .МгвгХО,7ХО,7Х0,5=О,25 Мгвт.

Кон (S. В. Cohn) [35] вычислил электростатическое поле дтя случаи двумерной конструкции со скругленными углами. Полученные им данные с достаточной для практики точностью можно применить к реальным конструкциям фильтров, если: 1) при рассмотрении скругленных углов в фильтре на большую мощность допусти-.мо предположение, что они образованы бесконечными цилиндрическими поверхностями и 2) дуги скругленных углов малы по сравнению с длиной волны, так что распределение поля в этих областях близко .к статическому.

Результаты Кона [35] представлены в виде отношения fmax/fo. Где Eifnax - максимальная напряженность электрического поля на округлении, а £о - значение напряженности поля в некоторой, достаточно удаленной от скругленной кромки области, принятое за отсчетное. Поскольку допустимая импульсная мощность в фильтре пропорциональна квадрату напряженности электрического поля, то величина n.K.Vl фильтров со скругленными угла.ми будет равна Co/fmai. При этом рассмэтриваются две формы границ в виде двумерных кривых: 1) оптимальная, дающая постоянное значение электрического поля по криволинейной поверхности, и 2) в виде дуги окружности, которую обычно используют в большинстве практических конструкций фильтров. Кривые для случая трехмерной геометрии со сферическими углами будут приведены ниже в § 15.05

Рис. 15.02.3. Решетки из 180-градусны углов, скругленных для обеслечення по стошства напряженности электрического поли.

Формы сеченнй крнво.1инейных поверхностей приведены на рис. 15,02.1

Один иэ типов криволинейных границ с которыми можно столкнуться прн исследовании фильтров на большую мощность, изображен иа рис. I5J02.3. Эта граница представляет собой решетку из 180-градусных углов, для которых форма граничных кривых под-

Рис. 15.02.4. Формы скругления 180-градусных углов для различных значений отношения Ц1

бирается так, чтобы обеспечить постоянство напряженности электрического поля вдоль криволинейных участков границы. Образующие эти углы кривые в более крупном масштабе представле-

Рис 15.02.5. Графики отношения пия /£о для скругленного 90-градусного (угла. находящегося вблиш электрической Стенал.

/ - для грани1Ш с равномерным распределением поля (г, > г,); г - для приблизительно круговой граиищл (/-,=-п =-с). Графнк г. -, относится к границе с раьномерным (однородным) распределением иапряженпостн поля

ы на рис. 15.02.4. Оказывается, что величина постоянной напряженности .поля вдоль криволинейиого участка границы £moi связана очень простым соотношением с величиной напряженности однородного .поля в области, значительно удаленной от решетки, а именно,

= /-. (15.02.1)

На прямых вертикальных границах напряженность электрического поля очень быстро спадает.

Часто встречается другая конфигурации - округленный угол вблизи электрической стенкн. Отношение £mai/£o для этого случая приведено на рис. 15.02.5. На рисунке показано также, как определить радиус кривой, ограничивающей угол в случае однородного распределения поля. Как можно видеть, отношение EJE для угла с приблизительно круговой границей незначительно больше, чем для границы с равномерной (однородной) иапряженностью поля. Поскольку эту вторую форму границы фрезеровать труднее, в большинстве практических случаев, вероятно, было бы желательно использовать первую - круговую форму.

Резкий скачок высоты волновода или диаметра коаксиальной линии (для случая, когда радиус скруг-пред-

ставить эквивалентной схемой, состоящей из параллельно включенной емкостной проводимости В|г=о в плоскости отсчета, соответствующей скачку. Даиные для такой неоднородности в волноводе были графически представлены на рис. 5.07.10, а для эквивалентной емкости неоднородно-° сти в коаксиальной ли-

иии-на рис. 5.07.1. Параллельная проводимость скругленного угла, показанного.на рис 15.02.5, равна проводимости нескругленно-- 329 -

Рис. 15.02.6. График для коррекции емко- .- ;г,жнп

сгно. проводимости {а) и зквивалептные tn м.ожии с.чемы для скругленной ступеньки в волноводе (6).

Расчетные формулы для параметров схемы 1:

ИВ ь.х

для параметров схемы ч:

2.7г

-= -1--f- --:

1=0.426-

го угла, уменьшенной на величину ДВ. График величины АВ для скругленного угла в волноводе приведен на рнс. 15.02.6.

Таким образом, полная проводимость В скругленного угла равна

В=В1 + &В. (15.02.2)

Заметим, что величина ДВ - отрицательная. Скругление угла, кроме того, приводит ,к росту запасаемой .магнитной энергии. Это можно учесть, добавив в эквивалентную схему в плоскости скачка -последовательно включенную .индуктивность или сдвинув одну иэ плоскостей отсчета и изменив величину В. Эквивалентные схемы показаны на рис. 15.02.66. Приведенные величины ЛВ являются точными при условиях r;(bi-Ь2)/4 и X/Zq2<0,3, где Zo2=l,lo2-

В заключение рассмотрим угол, округленный вблизи магнитной стенки. Графики напряженности поли и радиусов округления при однородном распределении напряженности поля приведены на рис. 15.02.7. Из сравнения этих графиков и представленных на

и

W r,/d

41 4t 4,7

nt о,*

o.f о

Рис. 15.02.7. График отношения ЕщвхШс дли скругленного 90-град\с-ного лтла, находящегося вблизи магнитной стенмг.

г-яня границы с равномерны ! распределением поля (г, >/,) ; 2 -апя при. блиэительно кругавой границы (г, г^г). График о/г, относится к границе с равномерным (однородным) распределением напряженности поля

рис. 15.02.5 видно, что для угла вблизи магнитной стенки напряженности поля несколько выше, чем для угла вблизи электрической стенки.

Допустимая средний мощность линий передач-и определяется допустимым повышением температуры нх стенок (36, 37]. Кривые,

/ яо /> да > ж

t-гэч:

t-t2,ll-C

у tea hW

-IM -

П1 112

-m -

//2

Рис 15.02.8. Теоретические кривые допустимой средней мощности медного прямоугольного волновода дли различных температур нагрева его ст нок, Волновод работает на волне ТЕю прн ксв-1 и температуре окружающей среды 40°С. Волноводы обозначены согласно, стандарту КЕГМА

определяющие зависимость допустимой средней мощности для медного волновода от температуры его стенок, приведены на рис. 15.02.8. При расчете этнх зависимостей предполагалось, что тепло из волновода переносится только посредством тепловой кон-- 331 -