Переход от прямоугольного к круглому волноводу соединяет разные сечения и связывает заданные электромагнитные моды. Частый пример — TE10 прямоугольного участка и одна ориентация TE11 круглого. Механическое соединение отверстий само по себе не гарантирует малое отражение и чистоту моды.
Задача преобразующего участка
Задайте полосу, моды, поляризацию, фланцы и мощность на обоих концах. Изменение границ меняет распределение поля, поэтому задача не сводится к соединению двух резисторов.
Можно использовать ступени или непрерывный профиль. Длина и форма — переменные проекта, а не универсальное правило 10–20 длин волн. При таком указании уточняют свободную или направляемую длину волны.
Отсечка с обеих сторон
Для прямоугольного воздушного волновода fc,10 = c/(2a). WR-90 имеет внутренние размеры 22,86 × 10,16 мм, отсечку TE10 около 6,56 ГГц и обычный диапазон 8,2–12,4 ГГц.
У идеальной круглой трубы внутреннего диаметра d: fc,TE11 ≈ 1,8412c/(πd), а для следующей TM01: fc,TM01 ≈ 2,4048c/(πd).
| Мода | Отсечка |
|---|---|
| TE11 | Около 5,17 ГГц. |
| TM01 | Около 6,75 ГГц. |
Следовательно, 7–11 ГГц не являются для такой трубы строго областью распространения только одного семейства мод. Симметрия может подавлять возбуждение некоторых нежелательных мод, но соединения и погрешности изготовления требуют проверки.
TE11 не означает автоматически круговую поляризацию
В идеальной круглой трубе существуют две ортогональные ориентации TE11 с одинаковой отсечкой. Соотношением амплитуд и фаз можно формировать линейное или круговое состояние.
Круглое отверстие не создаёт нужную поляризацию само по себе. При необходимости применяют поляризатор, фиксируют ориентацию прямоугольного порта и согласуют определения поляризации.
Отражение и нежелательные моды
Профиль оценивают во всей полосе. Длинный плавный участок может уменьшить определённые отражения, но увеличивает длину проводящего пути и габариты. Снижение всех потерь не гарантировано.
В модель включают значимые портовые моды, допуски, смещение, швы и поверхность. Низкое S11 не показывает, какая доля мощности пришла именно в требуемую выходную моду.
У эллиптического волновода свои моды и размеры. Геометрическая похожесть на промежуточную форму не делает его электромагнитно эквивалентным круглому или прямоугольному.
Потери и эффективность
Передача с потерей 0,5 дБ соответствует примерно 89,1% мощности при определённых условиях отсчёта. Передача 98% соответствует около 0,088 дБ. Эти числа нельзя представлять как одно и то же значение.
Различайте отражение, диссипацию и мощность нежелательных выходных мод. Для мощности указывают среднее, пики, давление, температуру и нагрузку. Круглая форма сама по себе не означает потери на 30–50% ниже.
Приёмка изделия
- Внутренние размеры, фланцы и их ориентация.
- Калибровка VNA и опорные плоскости.
- Передача и отражение во всей полосе.
- Требуемая чистота мод и поляризация.
- Условия испытаний мощности и герметичности.
При измерении двух переходов, соединённых друг с другом, не делите потери пополам автоматически: важны отражения, средняя секция и различия изделий.
Формулы круглого волновода приведены в SPINNER TD-00036, редакция X, страница 17, прямоугольного — в волноводных соотношениях. Гарантированная полоса определяется документацией конкретного перехода.
