Coolelectrics.ru

Современная радиотехника переходит к использованию все более высоких частот. Для телевидения используются ультравысокие частоты, соответствующие волнам длиной несколько метров, а для радиолокации и эти волны оказываются слишком длинными; для нее нужны волны длиной всего несколько сантиметров. Такие сантиметровые волны создаются колебаниями сверхвысокой частоты — в тысячи мегагерц (10?? герц) и обладают многими ценными свойствами, в частности позволяют получить остронаправленное действие. Ведутся работы с еще более короткими волнами — миллиметровыми.

Сверхвысокие частоты обладают рядом особенностей, отличающих их от более привычных для нас высоких и ультравысоких частот. Так, например, для передачи энергии сверхвысокой частоты при длине волны всего несколько сантиметров, обычные провода совершенно непригодны и даже высокочастотные кабели вносят большие потери. Энергию такой частоты передают по специальным устройствам — волноводам, которые представляют собой полые металлические (чаще всего—медные) трубы круглого или прямоугольного сечения, поперечные размеры которых близки к длине волны (но не меньше половины ее). Электромагнитные волны распространяются внутри такой трубы и, таким образом, передаются, например, от передатчика к антенне или от антенны к приемнику. При этом потери энергии в самом волноводе очень невелики.

Резонансные контуры для таких частот также имеют совершенно непривычную конструкцию. У них отсутствуют отдельные катушки и конденсаторы, так как индуктивность даже одного витка оказывается чрезмерно большой. Контур для  сантиметровых волн представляет собой как бы металлическую банку цилиндрической, прямоугольной или более сложной формы, внутри которой и происходят электромагнитные колебания. Размеры контура зависят от длины волны. Для цилиндра, например, диаметр должен быть равен примерно половине длины волны. Контуры такого рода, впервые предложенные советским ученым М. С. Нейманом, отличаются чрезвычайно высокой добротностью. Они обладают всеми характерными свойствами резонансных контуров и названы объемными резонаторами,  так как колебания происходят внутри их объема.

Но этим не исчерпываются особенности аппаратуры для сверхвысоких частот. Одно из их многих поразительных свойств заключается, например, в том, что энергию волн длиной несколько сантиметров можно, оказывается, передавать по линии из изоляционного материала — диэлектрика.

Это не опечатка: именно по «проводнику» из непроводника. Оказывается, если изготовить волновод в виде стержня соответствующих размеров из диэлектрика, обладающего малыми потерями и высокой диэлектрической проницаемостью, то электромагнитная энергия вдоль такого волновода будет распространяться так же, как если бы он был сделан из металлической трубы. На волнах длиной 1—3 см такие диэлектрические волноводы оказываются иногда даже более выгодными и удобными, чем металлические.

Теперь нас, пожалуй, уже не удивит и то, что для сантиметровых волн можно применить антенну не металлическую, а также из изоляционного материала. Такая антенна представляет собой небольшой стержень из диэлектрика, утолщенный с одного конца и постепенно сужающийся к другому. Электрическая мощность подводится к антенне со стороны ее толстого конца. Для излучения волн длиной, например, 10 см потребовался бы стержень из полистирола длиной 30—40 см, имеющий диаметр порядка 4,5—5 см в своей утолщенной части и порядка 3 см на тонком конце. Можно применить и другой диэлектрик с малыми потерями. Такая антенна будет обладать хорошим направленным действием в направлении от толстого конца к тонкому.

Так свойства колебаний сверхвысоких частот заставляют отказываться от многих установившихся взглядов и понятий.