Круглые волноводы

Круглый волновод представляет собой полый цилиндр радиусом a, схематическое изображение которого показано на рис. 4.12.

Рис. 4.12. Схематичное изображение круглого волновода

Приведем основные результаты решения волновых уравнений для круглого волновода. В круглом волноводе существуют волны Е и Н-типов.

Фазовая и групповая скорости определяются следующим образом.

Для волны Е-типа:

, (4.24)

, (4.25)

, (4.26)

где – волновое число, – корни уравнения Бесселя, а – радиус волновода.

Для волны Н-типа:

, (4.27)

, (4.28)

, (4.29)

где – корни уравнения Бесселя.

В таблице 4.3 приведены значения корней функции Бесселя и их производных, а также формулы критической длины волны и критической частоты для некоторых типов волн.

Таблица 4.3

Значения корней функции Бесселя

Тип волны
или	2,405 2,61а	5,52 1,14а	3,83 1,64а	3,83 1,64а	1,84 3,41а

Основные формулы и структура поля для некоторых волн Е- и Н-типа в круглом волноводе показаны в таблице 4.4.

Таблица 4.4

Структура электромагнитного поля в круглом волноводе

Таблица 4.5

Основные формулы электромагнитного поля для круглого волновода

Анализ содержания таблиц 4.4 и 4.5 позволяет сделать следующие выводы:

1) В круглом волноводе низшим типом волны является волна Н₁₁.

2) У волны Н₀₁ на стенках волновода азимутальная составляющая отсутствует и существует только продольная составляющая напряженности магнитного поля. Продольная составляющая поля при также стремится к нулю, что приводит к тому, что ток по стенкам не течет. Этим обеспечивается малое затухание волны Н₀₁ (Н_0n) в круглых волноводах.

3) Волна Е₀₁ в круглом волноводе обладает круговой симметрией. Благодаря этому свойству она используется во вращающихся соединениях антенных устройств.

По поверхности круглого волновода протекают также поверхностные токи. На рис. 4.13 показана схема поверхностных токов для волн Н₁₁ и Н₀₁.

Рис. 4.13. Картина поверхностных токов на стенках круглого волновода