Выбор размеров поперечного сечения прямоугольного волновода из условия одноволновой передачи

Как было показано, в прямоугольном волноводе возможно существование бесконечного числа типов волн, отличающихся друг от друга структурой электрического и магнитного полей, критическими частотами, фазовой скоростью и другими параметрами. Однако при конструировании линий передачи обычно принимают все меры к тому, чтобы энергия переносилась каким-либо одним типом волны. Объясняется это тем, что различным типам волн соответствуют различные групповые скорости. Поэтому при передаче сигнала несколькими типами волн один и тот же сигнал приходит в точку приема в вине нескольких смещенных по времени сигналов, что приводит к его искажению и увеличению уровня шумов. Характер искажений зависит от способа модуляции, вида и скорости передаваемой информации и других факторов.

Передачу энергии одним типом волны можно обеспечить, если в качестве этого типа использовать основную волну, имеющую наибольшую . Для этого достаточно так выбрать поперечные размеры линии, чтобы на любой частоте рабочего диапазона длина волны электромагнитных колебаний не превышала критической длины волны основной волны , но была больше критической длины волны первого высшего типа . Первым высшим типом называют волну, критическая длина которой меньше основной волны, но больше критических длин волн всех остальных типов волн. Такой режим передачи энергии называют одноволновым. Полосу частот, в пределах которой сохраняется одноволновый режим, обычно характеризуют коэффициентом широкополосности

.

Основная волна прямоугольного волновода − , ее . Распространение этой волны возможно при или . Чтобы другие типы волн не могли распространяться, достаточно потребовать, чтобы не могли распространяться волны и . Для этого должны выполняться равенства и , т.е. и . Таким образом, одноволновый режим в прямоугольном волноводе выполняется при

и .

Обычно принимают и , где −средняя длина волны рабочего диапазона. Для такого волновода коэффициент широкополосности . Для обеспечения одноволнового режима во всем используемом диапазоне длин волн необходимо, чтобы выполнялись равенства и .