Излучающие и неизлучающие щели

Приведенное исследование распределения поверхностных токов на стенках волновода с волной позволяет качественно решить весьма важную для практики задачу о связи волновода с окружающим пространством посредством щелей, прорезанных в его стенках.

В волноводной технике щелью, как правило, называют прямоугольное отверстие, длина которого значительно превосходит ширину.

Предположим, что в узкой стенке волновода прорезаны две щели, одна из которых ориентирована в осевом направлении, а вторая − в поперечном (рисунок 25). Первая из них характерна тем, что она перерезает линии поверхностного тока под углом . Ток, подтекающий к верхней кромке разреза, вызовет здесь избыток положительных зарядов (рассматривается электротехническое направление тока). Очевидно, что на нижней кромке будет наведен равный по величине отрицательный заряд. Во времени эти заряды будут изменяться в такт с колебаниями генератора. Подобные щели ведут себя как излучатель электромагнитных волн.

Совсем по другому ведет себя щель, прорезанная параллельно линиям тока. Из-за узости такой щели колчество наведенных зарядов будет весьма невелико, так что излучение из щели будет незначительным.

Итак, может быть сформулирован общий принцип: щель в стенке волновода излучает в том случае, если она перерезает линии тока.

Излучающие щели находят широкое применение при создании так называемых щелевых волноводных антенн в диапазоне сантиметровых волн. В ряде случаев возникает потребность в неизлучающих щелях, позволяющих вводить внутрь волновода различные измерительные устройства без нарушения структуры поля. В качестве примера на рисунке показан схема волноводной щелевой измерительной линии − одного из важных измерительных приборов СВЧ. Здесь подвижный зонд, т.е. миниатюрная антенна, соединенная с детектором, перемещается вдоль узкой щели, прорезанной в осевом направлении точно посередине широкой стенки волновода. Выбор такого расположения щели обеспечивает отсутствие излучения из волновода. Измеряя ток детектора в различных точках по оси волновода, можно изучать картину распределения стоячей волны и находить параметры нагрузок, подключаемых к волноводу.