Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1959, H. 36 - Transmissionsledningar för mikrovåg, av Bengt Josephson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Fig. 9.
Elektriskt fält
(T EM-våg)
vid, upptill
enplan-,
nedtill tvåplun-ledning.
Fig. 10.
Ryggvågledare.
Rörvågledare
r metalliska rörvågledare kan energi endast
överföras i form av TE- eller TM-xàgor och de
har alltså en gränsfrekvens och gränsvåglängd,
bestämda av vågledarens tvärdimensioner och
dielektricitetskonstanten i det medium som
fyller vågledarens inre. Normalt är detta luft och
gränsvåglängden är då utom vid speciella
utformningar av samma storleksordning som det
största tvärmåttet. Detta gör att för praktiska
mått på vågledaren faller dess huvudsakliga
användningsområde vid våglängder mindre än
10 cm, dvs. vid frekvenser över 3 000 MHz.
Detta utgör det egentliga mikrovågsområdet, och
rörvågledaren kan sägas vara den än så länge
viktigaste ledningtypen vid dessa våglängder.
Man har vid ofyllda vågledare inga
dielektriska förluster och då mantelströmmarna
associerade med det elektromagnetiska fältet är
fördelade över en stor ledaryta blir de resistiva
förlusterna små och den totala dämpningen alltså
mycket låg, förutsatt att frekvensen icke ligger
för nära vågledarens gränsfrekvens.
Dämpningen ökar dock snabbt med stigande frekvens,
dels emedan vågledardimensionerna i medeltal
måste minskas i proportion till våglängden, och
dels emedan inträngningsdjupet för
mantel-strömmarna minskas som 1/j/f. För en normal
10 cm rektangulär vågledare är dämpningen
ca 2 dB per 100 m, för en 3 cm vågledare ca
10 dB per 100 m och för en 1 cm vågledare
ca 50 dB per 100 m. I genomsnitt ökar
dämpningen approximativt som f1,4.
En vågledares effektkapacitet bestäms för
pulsad effekt av överslagsspänningen eller
uppträdandet av korona på de ställen där man har
maximal elektrisk fältstyrka. För kontinuerlig
effekt begränsas kapaciteten av uppvärmning.
Då kylningen är mycket god och inga
dielektriska material ingår i vågledaren, är den
till-låtna medeleffekten mer än tillräcklig för alla
praktiska behov. Även tillåten pulseffekt är
mycket hög, vilket kan illustreras av följande.
Om man antager att luften tål en toppspänning
av 2 000 V/mm så är den av en fri våg
transporterade maximala effekten ca 0,5 MW/cnr.
Fullt så mycket får man ej i en vågledare, då
dels det elektriska fältet ej är homogent över
vågledarens tvärsnitt och dels vågimpedansen
är en annan än vid fri utbredning. En 3 cm
rektangulär vågledare, vilken har en invändig
höjd av ungefär 1 cm och en tvärsnittsarea av
2,5 cm2, kan dock transportera pulseffekt på
ca 0,5 MW eller något mindre.
Rörvågledare är sålunda mycket bra ur
dämpnings- och effektsynpunkt. Annorlunda ställer
det sig ur bandbreddssynpunkt. I de flesta
praktiska fallen är det fördelaktigt att använda
vågledarens grundvåg. Vid givna
tvärdimensioner har grundvågen lägst dämpning, och den
är dessutom enklast att excitera. Emellertid
uppkommer alltid högre vågtyper vid
diskontinuiteter, krökar och dylikt. Det totala fältet
omkring en diskontinuitet kan uttryckas i en
summa av olika vågtyper med lämpligt valda
amplituder och fasförhållanden, vilka
utbreder sig åt båda håll från den diskontinuitet
där de alstras. Dämpningen av det totala
energiflödet blir då högre än om man har en
ren grundvåg, och en annan nackdel är, att
de högre vågtvperna överförs dåligt eller ej
alls i en effektuttagsanordning konstruerad för
grundvågen.
Enklaste sättet att garantera förekomsten av en
ren grundvåg är att dimensionera vågledaren
så att gränsfrekvenserna för alla övriga
vågtyper är högre än den aktuella driftfrekvensen.
Detta är fördelaktigt även därigenom att man
härvid får minsta dimensioner, vikt och
kostnad för vågledaren.
På detta sätt blir den användbara
bandbredden begränsad till en del av området mellan
gränsfrekvenserna för grundvågen och nästa
högre vågtyp. För rektangulära vågledare med
det vanliga sidförhållandet 2:1 är det relativa
frekvensområdet med ensamrätt för
grundvågen 2:1, men för cirkulära vågledare endast
cirka 1,3:1. Detta är en av anledningarna till
att man huvudsakligen använder rektangulära
vågledare. En annan orsak att undvika
cirkulära vågledare är att det i en sådan mycket lätt
uppkommer polarisationsvridning, varigenom
vågen vid framkomsten till effektuttaget kan
vara fel polariserad i förhållande till
kopplingselementens placering. I en rektangulär
vågledare är vågen däremot så stabil, att
vågledaren utan olägenhet kan krökas måttligt i
godtycklig riktning eller vridas kring sin axel.
Det normalt använda frekvensområdet är
mindre än det nämnda avståndet mellan
gränsfrekvenserna för de båda första vågtyperna.
För rektangulära vågledare använder man
vanligen bandet 1,25—1,9 gånger grundvågens
gränsfrekvens, dvs. ett relativt område av 1,5.
Genom användning av speciella
vågledarpro-filer kan ökad bandbredd ernås. Den
vanligaste av dessa bredbandsvågledare är den s.k.
ryggvågledaren ("ridge waveguide"), vilken
uppstår ur en rektangulär vågledare genom
införande av en rygg på ena bredsidan eller en
på vardera bredsidan, vilket fungerar som en
kapacitiv belastning av vågledaren (fig. 10).
Härigenom sänks gränsfrekvensen för
grundvågen TE0l och höjs för nästa vågtyp, TE0l.
En utvidgning av det relativa frekvensområdet
med ensamrätt för grundvågen upp till 5:1
eller mer är möjlig, men detta åtföljs av ökad
dämpning och minskad effekt- och
spänningshållfasthet. Denna vågledartyp används bl.a.
vid konstruktion av bredbandsövergångar till
TEKNISK TIDSKRIFT 1959 9 65
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
