Полезная полоса круглого волновода зависит от модовых отсечек, диаметра, возбуждения, потерь и допусков. Интервал, где может распространяться только семейство TE11, не обязательно совпадает с гарантированной полосой сборки. Укажите ограничиваемую величину: отражение, потери, поляризацию или модовую чистоту.
1. Основная отсечка и следующий тип поля
Для идеальной воздушной круглой секции с радиусом a и диаметром D = 2a частота fc,TE11 ≈ 1,8412c/(2πa) = 1,8412c/(πD).
Следующей по отсечке обычно является TM01 с коэффициентом 2,4048. Отношение fc,TM01/fc,TE11 составляет около 1,306. Это интервал без другого распространяющегося семейства, а не гарантия работы до обеих границ.
Вблизи первого порога оценивают дисперсию и потери. Ниже поле данной моды эванесцентно. Потерю любой конечной детали нельзя свести к 99% за несколько сантиметров.
2. Диаметр и длина волны отсечки
λc,TE11 = 2πa/1,8412 ≈ 3,4126a, или примерно 1,7063D. Не смешивайте радиус и диаметр.
| Внутренний диаметр | TE11 | TM01 |
|---|---|---|
| 25,4 мм. | Около 6,92 ГГц. | Около 9,03 ГГц. |
| 60 мм. | Около 2,93 ГГц. | Около 3,82 ГГц. |
При радиусе 3 см длина волны отсечки TE11 около 10,24 см, не 3,412 см. Увеличение сечения понижает обе частоты, не меняя их идеальное отношение.
Если D выражен в сантиметрах, частота TE11 в ГГц примерно равна 17,57/D. Проверка размерности помогает не переносить коэффициент в формулу для дюймов или радиуса.
3. Возбуждение, симметрия и поляризация
В идеальном круге TE11 имеет две ортогональные ориентации с одинаковым порогом. Круговая поляризация требует соответствующих амплитуд и относительной фазы; круглая стенка сама её не создаёт.
Переход, зонд и изгиб могут связывать моды. Симметрия способна ограничить некоторые преобразования даже выше отсечки, но производственная ошибка может её нарушить.
Зонд не обязательно уменьшает полосу на 15% относительно резонансного возбудителя. Проверяйте возбуждение и все значимые моды модели.
4. Проводимость и потери
Мода, диаметр, частота и поверхность определяют проводниковые потери. Одной фразы «TE11 на 10 ГГц» недостаточно для 0,015 dB/m. Покрытия и промежуточные слои также могут быть значимы.
TE01 может быть полезна в некоторых низкопотерных трактах, но это не TE11, и ей нужна соответствующая структура возбуждения. Основная мода здесь означает наименьшую отсечку, а не минимальные потери при любых условиях.
Предел затухания может ограничить полезную полосу раньше теоретической границы. Сравнивайте полный путь с переходами.
5. Допуски и сборка
При малом равномерном изменении диаметра Δfc/fc ≈ −ΔD/D. Увеличение диаметра на 0,1% понижает порог приблизительно на 0,1% в этой модели.
Овальность, ступени и локальные дефекты не сводятся к среднему изменению. Они могут влиять на поляризацию и модовую конверсию. Учитывайте фланцы, ориентацию и повторную сборку.
Задать проверяемую полосу
Укажите размеры, заполнение, нужную моду, порты, нагрузки и частотные края. Определите критерии отражения, передачи и поляризации и проверьте их с калиброванными плоскостями.
Калькулятор everything RF использует радиус; документ SPINNER, страница 17 даёт модовые соотношения. Следуйте допущениям, не подменяя спецификацию изделия одной отсечкой.
