| 8406202 9216 1210 912 1еть детали изображения размером порядка десятых долей мм.
Рис. 1. Схема устройства радиовизора: 1 - радиоизлучение; 2 - корпус прибора; 3 - полиэтилентерефталатная (лавсановая) плёнка; 4 - слой алюминия; 5 - ультрафиолетовые лучи; 6 - источники ультрафиолетового излучения; 7 - слой люминофора.
В радиоинтроскопах др. конструкций в качестве чувствит. элемента используют жидкие кристаллы, полупроводниковые монокристаллы, спец. фотоплёнки и т. д. У всех таких элементов при воздействии радиоволн изменяются оптич. характеристики - коэфф. отражения или прозрачность для видимого света.
Наиболее часто радиоизображения объектов получают методом сканирования узкого пучка радиоволн и приёма отражённых от объекта сигналов. Сканирование осуществляют, напр., механич. вращением излучающей и приёмной антенн либо электрич. способом, при к-ром фаза излучённых мн. источниками радиоволн изменяется т. о., что в пространстве образуется узкий пучок радиоволн, "осматривающий" объект или местность (см. Антенная решётка). Иногда используют способ формирования отражённых от объекта радиоволн при помощи радиообъективов, подобно тому как это делают в оптике.
Р. используют для обнаружения и опознавания летательных аппаратов, при посадке и взлёте самолётов в неблагоприятных метеорологич. условиях (туман, дождь, снег и т. д.), в морском и речном судоходстве, в космич. исследованиях, в пром-сти - для неразрушающего контроля материалов и изделий, в медицине - для диагностики различных заболеваний, а также при проверке качества и юстировке источников радиоизлучения, при определении толщины и структуры ледяного покрова в Арктике, Антарктике и в р-нах высокогорья и т. д. (рис. 2). Дальнейшее развитие Р. идёт в направлении использования принципов голографии, а также получения цветных изображений.
Рис. 2. Изображения местности, полученные в условиях плохой видимости: вверху - на обычной фотографии; внизу - на экране радиоинтроскопа, с помощью радиоволн восьмимиллиметрового диапазона, в пассивном режиме.
Лит.: Ощепков П. К., Меркулов А. П., Интроскопия, М., 1967; Радиовидение наземных объектов в сложных метеоусловиях, М., 1969; Ирисова Н. А., Тимофеев Ю. П., Фридман С. А., Люминесценция позволяет видеть невидимое, "Природа", 1975, № 1. К. М. Климов.
РАДИОВОЛНОВОД, диэлектрический канал (направляющая система) для распространения радиоволн. Боковая поверхность канала является границей раздела двух сред, при переходе через к-рую резко меняются диэлектрическая е или магнитная м проницаемости и электропроводность (I. Боковая поверхность может иметь произвольную форму, но наиболее широко применяются цилиндрич. Р., в частности цилиндрич. металлич. полости, заполненные воздухом или к.-л. газом. Поперечное сечение металлич. Р. бывает прямоугольным, круглым, П- и Н-образным и т. п. (рис. 1). Обычно к Р. относят только каналы с односвязным сечением; распространение радиоволн в каналах с дву- и многосвязными сечениями рассматривается в теории длинных линий (напр., двухпроводная коаксиальная линия; рис. 1,3).
Рис. 1. Формы поперечного сечения нек-рых радиоволноводов (а, б, в, г) и коаксиальной двухпроводной линии (д).
Можно показать, что внутри Р. вдоль его оси распространяется волновое поле, к-рое является результатом многократного отражения волн от внутр. стенок Р. и интерференции отражённых волн. Это определяет гл. особенность Р., к-рая состоит в том, что распространение волн в них возможно только в том случае, если поперечные размеры Р. сравнимы с длиной волны X или больше X. Напр., для X = 30 см больший размер а сечения прямоугольного Р. ок. 20-25 см. Это обусловливает применение Р. гл. обр. в области сверхвысоких частот.
Р. служат направляющими системами в радиолокационных и др. станциях для передачи энергии от передатчика в передающую антенну, от приёмной антенны к радиоприёмнику. Направляющая система на СВЧ имеет вид волноводного тракта, состоящего из отрезков Р., различных по форме и размерам поперечных сечений; угловых изгибов; вращающихся соединений и многих др. волноводных узлов (рис. 2). Для сочленения Р. разных поперечных сечений применяются плавные волноводные переходы с переменным сечением (напр., рупорный переход 2, рис. 2).
Рис. 2. Схема волноводного тракта: 1- генератор СВЧ; 2 - рупорный переход; 3,6 - отрезки прямоугольных волноводов; 4 - угловой изгиб; 5 - вращающееся соединение; 7 - рупорная антенна.
Осн. преимуществом металлич. Р. по сравнению с двухпроводной симметричной и коаксиальной линиями является малость потерь на СВЧ; это обусловлено практическим отсутствием излучения энергии в окружающее пространство и тем, что при одинаковых внешних размерах Р. и, напр., двухпроводной линии поверхность Р., по к-рой текут электрич. токи (при распространении волны), всегда больше, чем поверхность проводников двухпроводной линии. Так как глубина проникновения токов определяется скин-эффектом, то плотности токов, а следовательно, и потери на джоулево тепло в Р. меньше, чем в линии. Недостатки Р.: наличие нижнего предела пропускаемых частот (см. ниже); громоздкость конструкции на дециметровых и более длинных волнах; необходимость большой точности изготовления и спец. обработки внутр. поверхности стенок; сложность монтажа.
Поскольку поперечные размеры Р. сравнимы с X, то задача о распространении и возбуждении в них электромагнитного поля решается на основе интегрирования Максвелла уравнений при заданных граничных условиях и источниках поля. Методы решения этих задач составляют содержание теории Р.
Рис. 3. Прямоугольный волновод.
В случае прямоугольного Р. (рис. 3) для любой из проекций f электрического Е и магнитного Н полей теория приводит к волновому ур-нию:
[2125-14.jpg]
где k = 2Пи/Л = w/с - волновое число, со - частота колебаний, с - скорость света. Решение этого ур-ния для бесконечно длинного прямоугольного Р. приводит к след. выражениям для комплексных амплитуд проекций векторов Е и Н:
[2125-15.jpg]
Здесь а и b - размеры поперечного сечения прямоугольного Р., т и п - любые положительные целые числа, Аx, Аy, Аz, Вx, By, Bz - постоянные определяемые условиями возбуждения Р. Постоянная распространения 7, определённая из (2) п (1), равна:
[2125-16.jpg]
Наличие тригонометрич. множителей в (2) говорит об образовании стоячих волн в направлениях, перпендикулярных стенкам Р. Касательные составляющие электрич. поля на стенках имеют узлы, а нормальные - пучности. Числа тик определяют число полуволн, укладывающихся соответственно вдоль размеров а и b. Чем больше т и п, тем сложнее поле в сечении Р.
В Р. волновое поле является суммой полей бесконечного множества типов волн. Все типы волн подразделяются на той класса: ТЕ (или Н)-волны, ТМ (или E)-волны и ТЕМ-волны; Т означает поперечность (трансверсальность). Каждый тин волн имеет свою структуру поля: в ТЕ-волнах электрич. поле сводится лишь к поперечным составляющим, но магнитное поле имеет и продольную, и поперечную составляющие; TМ-волны имеют только поперечные составляющие магнитного поля; продольную составляющую имеет лишь электрич. поле; ТЕМ-волны вообще не имеют продольных составляющих поля и могут существовать только в многосвязных Р. Волны с различными т и п записываются в виде ТМmn
И ТЕтп (или Етп, Нтп). Волны с наименьшими индексами т и п наз. простейшими. В случае ТМ-волн (Нz = 0) простейшей волной является волна ТМ11(рис. 4).
Рис. 4. Структура поля волны ТМ11 в прямоугольном волноводе.
Волны TM10 и TM01неосуществимы, т. к. магнитные силовые линии должны быть замкнутыми. Более сложные волны возникают, если увеличить поперечные размеры Р. или частоту колебаний так, чтобы вдоль размеров а и b укладывалась более чем одна полуволна. При этом поперечное сечение Р., подобно колеблющейся мембране, оказывается разбитым на ячейки, тождественные по структуре поперечному сечению волны ТМ11 (рис. 5).
Рис. 5. Структура поля волны ТМ32 в прямоугольном волноводе.
В случае ТE-волн (Ez =0) возможно существование волн при m=0, п не равнго 0 или п = 0, т не равно 0, т. к. линии электрического поля могут быть прямыми, начинающимися и заканчивающимися на противоположных стенках Р. (рис. 6, 7). Из волн ТЕ10 и ТЕ11, как из ячеек, составляются все сложные типы ТВ-волн (рис. 8).
Рис. 6. Структура поля волны ТЕ10 в прямоугольном волноводе.
Рис. 7. Структура поля волны ТЕ11 в прямоугольном волноводе.
Рис. 8. Структура поля волн ТЕ20 (а) и ТЕ21 (б )в прямоугольном волноводе.
Множитель e-yz определяет изменения амплитуды и фазы волны при распространении её вдоль оси Р. При отсутствии потерь Y должна быть чисто мнимой
величиной: y =~ia, т. е. k2= w2/c2> (т Пи /a)2 + (n Пи/b)2. Это соответствует условию для частоты:
[2126-6.jpg]
к-рое означает, что Р. пропускает без затухания только колебания с частотой выше нек-рой граничной частоты wrp; ей соответствует критич. длина волны Акр |
