СВЧ диагностика газового разряда — страница 10

  • Просмотров 4555
  • Скачиваний 451
  • Размер файла 48
    Кб

минимумов. При увеличении длины плоской волны X вертикальные углы между фронтами максимумов и ми­нимумов также увеличиваются и, таким образом, возрастают углы падения и отражения. Это и обусловливает появление пре­дельной волны. Действительно, рассмотрим луч, соответствую­щий направлению волны I и ее фронт, где находится в данный момент максимум бегущей волны. Угол падения луча обозначим через θ. Из треугольника EOF (рис. 4)

следует λ/2=bcosθ, λ=2bcosθ Рис. 4. К определению пре­дельной волны в волноводе и групповой скорости длина волны, которая может распространяться по волноводу, λпр =2b. В этом случае угол b, то cosθ= λ/λпр С другой сто­роны, и, следовательно, Скорость движения энергии по волноводу, т. е. групповая ско­рость, меньше фазовой скорости и скорости света с. Из рис. 4 видим, что групповая скорость νгр=csinθ или Фазовая скорость

больше скорости света и в пределе стремится к бесконечности при λ→ λпр, это и объясняет то, что длина волны в волноводе λg больше, чем в свободном пространстве. Нас интере­суют размеры поперечного сечения волновода, от которых зави­сят предельные волны всех типов. Если длина волны генерато­ра, питающего волновод, λ, то для распространения волны Н01 необходимо, чтобы размер большей стороны волновода b подчинялся

условию λпр = 2b> λ, или b> λ/2, т. е. длина волны в. свободном пространстве должна быть меньше предельной вол­ны типа Н01. Размер стороны a волновода не должен превы­шать длины волны, иначе в нем будет распространяться волна Н02, для которой λпр=a. Таким образом, для заданной волны λ генератора ширина волновода b определяется из условия λ /2<b< λ. Для того, чтобы не распространялась волна Н10, для которой λпр=2a, размер

меньшей стороны волновода a должен быть меньше λ /2. Обычно размер меньшей стороны волновода принимают равным половине большой, т. е. а=b/2 = 0,35 λ. Таким образом, в волноводе е размерами сторон b = 0,7λ, а = 0,35 λ, может распространяться только волна Н01. 1.5. Эффект Ганна и его использование, в диодах, работающих в генераторном режиме. Для усиления и генерации колебаний СВЧ-диапазона может быть использована аномальная зависимость

скорости электронов от напряженности электрического поля в некоторых полупроводниковых соединениях, прежде всего в арсениде галлия. При этом основную роль играют процессы, происходящие в объеме полупроводника, а не в p-n-переходе. Генерацию СВЧ-колебаний в однородных образцах GaAs n-типа при напряженности постоянного электрического поля выше порогового значения впервые наблюдал Дж. Ганн в 1963 г. (поэтому такие приборы называют