При рассмотрении данных рис. 2.14 видно, что волны типа Н0mимеют особую частотную зависимость коэффициента затухания. Для этих типов волн коэффициент уменьшается с увеличением частоты. Наибольший интерес представляет наиболее длинная из этих волн — волна Н01. Ее критическая длина равна 1,64а, структура поля показана на рис. 2.13, электрические силовые линии представляют собой окружности, а магнитные силовые линии в плоскости поперечного сечения идут по радиусам.
Рис. 2.16. Распределение поля и токов волны Н01 в круглом волноводе
Для данной волны в силу ее симметрии Нф=0, а следовательно, отсутствуют продольные токи (рис. 2.16). При заданной величине энергии, распространяющейся по волноводу, с увеличением частоты уменьшаются токи на стенках волновода, что приводит к уменьшению коэффициента затухания, и условия распространения волны приближаются к условиям распространения плоской волны в свободном пространстве. Этим объясняется с физической точки зрения уменьшение коэффициента затухания с увеличением частоты.
На рис. 2.17 показана для примера частотная зависимость коэффициента затухания волны Н01 для круглого медного волновода с радиусом а=5 см. Здесь же показана зависимость значения коэффициента для волн Н11 и E01. Отсюда ясно видно, что волна H01 способна с малыми потерями переносить электромагнитную энергию на большие расстояния.
Рис. 2.17. Частотная зависимость коэффициента затухания некоторых типов волн в круглом волноводе из меди с радиусом а = 5 см
Из формулы (2.70) легко получить следующую формулу для определения коэффициента затухания волны:
где величины λ и а измерены в сантиметрах.
Волновое сопротивление для волны Η01 определяется по формуле
(2.80)
Характеристическое сопротивление по мощности и напряжению для волны Η01 определяется по формуле, Ом,
(2.81)
На рис. 2.18 показана для примера частотная зависимость характеристического сопротивления ZP.U волны H01 для круглого медного волновода с радиусом а=5 см. Здесь же даны частотные зависимости характеристических сопротивлений для волн H11 и E01. Из рисунка видно, что характеристическое сопротивление волны Н01 имеет более высокое значение, чем для других основных типов волн (Н11, Ε01).
Практическое использование волны Н01 для передачи энергии в круглом волноводе связано с большими трудностями. Это объясняется в основном тем, что одновременно с волной Н01 в волноводе могут существовать волны низшего типа. Большие трудности вызывают возбуждение волны Н01 в чистом виде и ее сохранение. При изгибах волновода значительная часть энергии волны Н01 переходит в другие типы волн, обладающие большим затуханием.
Рис. 2.18. Частотная зависимость характеристического сопротивления некоторых типов волн в круглом волноводе из меди радиусом а = 5 см
Для использования преимуществ волны применяют другие конструкции волноводов, обеспечивающие более устойчивую передачу энергии на этой волне. Хорошие результаты получаются при использовании кольцевых и спиральных волноводов.
