Применяются 3 способа возбуждения поля в Р.: линейным проводником с током (штырём), витком и через отверстие в боковой стенке или торце Р. Штырь располагают параллельно электрическим силовым линиям, плоскость витка — перпендикулярно магнитным силовым линиям. Щель или отверстие прорезают в металлической поверхности по ходу магнитных силовых линий на этой поверхности. При этом для большей связи элементы возбуждения располагают в пучностях электрического или магнитного поля (рис. 14).
Согласование отрезков Р. друг с другом и с нагрузкой осуществляется с помощью т. н. согласующих элементов (рис. 15) в виде комбинаций пассивных штырей, индуктивных или емкостных диафрагм, а также в виде плавных переходов с переменным сечением. Недостатком большинства согласующих устройств является их малая диапазонность: согласование удаётся обеспечить, как правило, в полосе частот 1—2% и только в некоторых случаях около 10—20% от w.
Практическое значение имеет вопрос о передаче по Р. больших мощностей. Р. с размерами сечения, соответствующими распространению волн только первого типа, может пропустить мощность лишь порядка 3—4 Мвт. Если же размеры сечения Р. при заданной длине волн взять большими, то в нём будут распространяться и высшие типы волн.
Лит.: Введенский Б. А., Аренберг А. Г., Радиоволноводы, ч. 1, М. — Л., 1946: Кисунько Г. В., Электродинамика полых систем, Л., 1949; Вайнштейн Л. А., Дифракция электромагнитных и звуковых волн на открытом конце волновода, М., 1953; Казначеев Ю. И., Широкополосная дальняя связь по волноводам, М., 1959; Коган Н. Л., Машковцев Б. М., Цибизов К. Н., Сложные волноводные системы, Л., 1963; Теория линий передачи сверхвысоких частот, пер. с англ., под ред. А. И. Шпунтова, ч. 1—2, М., 1951; Гуревич А. Г., Полые резонаторы и волноводы. Введение в теорию, М., 1952; Левин Л., Современная теория волноводов, пер. с англ., М., 1954; Ширман Я. Д., Радиоволною воды и объемные резонаторы, М., 1959; Вайнштеин Л. А., Электромагнитные волны, М., 1957; Каценеленбаум Б. З., Высокочастотная электродинамика, М., 1966; Лебедев И. В., Техника и приборы СВЧ, 2 изд., т. 1, 1970: Харвей А. Ф., Техника сверхвысоких частот, М., 1968; Фельдштейн А. Л. и др., Справочник по элементам волноводной техники, М., 1967.
И. В. Иванов.
Рис. 12. Структура поля волны ТЕ11 в круглом волноводе.
Рис. Формы поперечного сечения некоторых волноводов (а, б, в, г) и коаксиальной двухпроводной линии (д).
Рис. 14. Способы возбуждения волны ТЕ10: а — штырём; б — витком; в — отверстием.
Рис. 4. Структура поля волны ТМ11 в прямоугольном волноводе.
Рис. 5. Структура поля волны ТМ32 в прямоугольном волноводе.
Рис. 13. Радиоволновод с поверхностной волной: а — с ребристой поверхностью; б — с диэлектрическим покрытием.
Рис. 8. Структура поля волн ТЕ20 (а) и ТЕ21 (б) в прямоугольном волноводе.
Рис. 6. Структура поля волны ТЕ10 в прямоугольном волноводе.
Рис. 11. Структура поля волны ТМ11 в круглом волноводе.
Рис. 10. Структура поля волны ТМ11 в круглом волноводе.
Рис. 3. Прямоугольный волновод.
Рис. 2. Схема волноводного тракта: 1 — генератор СВЧ; 2 — рупорный переход; 3, 6 — отрезки прямоугольных волноводов; 4 — угловой изгиб; 5 — вращающееся соединение; 7 — рупорная антенна.
Рис. 15. Согласующие элементы: а — реактивный штырь; б — индуктивная диафрагма; в — ёмкостная диафрагма; г — плавный переход с переменным сечением.
Рис. 9. Структура поля волны ТМ01 в круглом волноводе.
Рис. 7. Структура поля волны ТЕ11 в прямоугольном волноводе.
Радиоволны
Радиово'лны (от радио...), электромагнитные волны с длиной волны > 500 мкм (частотой < 6×1012 гц). Р. имеют многообразное применение: радиовещание, радиотелефонная связь, телевидение, радиолокация, радиометеорология и др. Во всех перечисленных случаях Р. являются средством передачи на расстояние без проводов той или иной информации: речи, телеграфных сигналов, изображения. Р. используются для определения направления и расстояния до различных объектов (радиодальномер), для получения сведений о строении верхних слоев атмосферы, Солнца, планет и т.п.
Табл. 1. — Деление диапазона радиоволн на поддиапазоны
Название поддиапазона Длина волны,
м Частота колебаний,
гц Сверхдлинные волны Длинные волны Средние волны Короткие волны Метровые волны Дециметровые волны Сантиметровые волны Миллиметровые волны Субмиллиметровые волны более 104
м 104—103
м 103—102
м 102—10
м 10—1
м 1—0,1
м 0,1—0,01
м 0,01—0,001 10+3—5×10+5 менее 3×104 3×104—3×105 3×105—3×106 3×106—3×107 3×107—3×108 3×108—3×1010 3×1010—3×1011 3×1011—6×1012
Таблица 2
Диапазон радиочастот наименование диапазона Гранины диапазонов основной термин параллельный термин 1-й диапазон частот 2-й диапазон частот 3-й диапазон частот 4-й диапазон частот 5-й диапазон частот 6-й диапазон частот 7-й диапазон частот 8-й диапазон частот 9-й диапазон частот 10-й диапазон частот 11-й диапазон частот 12-й диапазон частот Крайне низкие КНЧ Сверхнизкие СНЧ Инфранизкие ИНЧ Очень низкие ОНЧ Низкие частоты НЧ Средние частоты СЧ Высокие частоты ВЧ Очень высокие ОВЧ Ультравысокие УВЧ Сверхвысокие СВЧ Крайне высокие КВЧ Гипервысокие ГВЧ 3—30
гц 30—300
гц 0,3—3
кгц 3—30
кгц 30—300
кгц 0,3—3
Мгц 3—30
Мгц 30—300
Мгц 0,3—3
Ггц 3—30
Ггц 30—300
Ггц 0,3—3
Тгц Диапазон радиоволн наименование диапазона Гранины диапазонов основной термин параллельный термин 1-й диапазон 2-й диапазон 3-й диапазон 4-й диапазон 5-й диапазон 6-й диапазон 7-й диапазон 8-й диапазон 9-й диапазон 10-й диапазон 11-й диапазон 12-й диапазон Декамегаметровые Мегаметровые Гектокилометровые Мириаметровые Километровые Гектометровые Декаметровые Метровые Дециметровые Сантиметровые Миллиметровые Децимиллиметровые 100—10
мм 10—1
мм 1000—100
км 100—10
км 10—1
км 1—0,1
км 100—10
м 10—1
м 1—0,1
м 10—1
см 10—1
мм 1—0,1
ммПримечание. Диапазоны радиочастот включают наибольшую частоту и исключают наименьшую. Диапазоны радиоволн включают наименьшую длину и исключают наибольшую.
В первых опытах передачи сигналов при помощи Р., осуществленных А. С. Поповым в 1895—99, использовались Р. с длиной волны от 200 до 500 м (частоты от 1,5×106 до 0,6× 106 гц). Дальнейшее развитие радиотехники привело к использованию более широкого спектра электромагнитных волн. Нижняя граница спектра Р., излучаемых радиопередающими устройствами, порядка 103—104 гц.
В природе существует много естественных источников Р.: звёзды, в том числе Солнце, галактики, метагалактики, планеты. Исследование Р. от внеземных источников позволило расширить наши представления о Вселенной (см. Радиоастрономия). Некоторые процессы, происходящие в земной атмосфере, также сопровождаются генерацией Р. Например, Р. возникают при разряде молний (см. Атмосферики), при возбуждении колебаний в ионосферной плазме. При этих процессах возбуждаются Р. и более низких частот (вплоть до долей герца).
Р. различных частот по-разному распространяются в пределах Земли и в космическом пространстве (см. Распространение радиоволн) и в связи с этим находят различное применение в радиосвязи и в научных исследованиях. С учётом особенностей распространения, генерации и (отчасти) излучения весь диапазон Р. принято делить на ряд поддиапазонов: сверхдлинные волны, длинные волны, средние волны, короткие волны, метровые волны, дециметровые волны, сантиметровые волны, миллиметровые волны и субмиллиметровые волны (табл. 1). Деление Р. на диапазоны в радиосвязи установлено международным регламентом радиосвязи (табл. 2).
