Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Провода и кабели | Электрические схемы
Автоматизация | Тренды, актуальные вопросы | Передовые энергетические технологии | Обучение электриков | Контакты



 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / База знаний / Электротехнология / Электромагнитные волноводы и их использование в технике


 Школа для электрика в Telegram

Электромагнитные волноводы и их использование в технике



Электромагнитный волновод представляет собой трубу, внутри которой, словно вдоль направляющей, может распространяться электромагнитная волна. По сути это — область пространства, ограниченная в двух измерениях стенками трубы. По данной области электромагнитная волна может быть легко направлена из одного места в другое.

Для волн миллиметрового диапазона подойдет диэлектрическая труба. В более общем случае — труба металлическая. Труба может быть полой либо заполненной диэлектриком.

Распространение волны происходит вдоль продольной оси такого волновода, при этом имеют место многократные отражения от внутренних поверхностей стенок, а также интерференция отраженных волн. В результате в поперечном направлении в трубе возникает стоячая волна с определенным составом мод.

Магнетрон микроволновой печи

Поперечный профиль такой трубы, чаще всего, прямоугольный или круглый, в силу технологического удобства изготовления и практичности применения.

Габаритные размеры в сечении волновода стандартизированы и определяют то, какого диапазона электромагнитные волны можно будет эффективно по нему передавать. Для прямоугольных металлических волноводов стандартный диапазон частот — от 1 до 100 ГГц.

Наибольший линейный размер стенки в поперечном сечении трубы определяет максимально допустимую (критическую) длину волны, способной эффективно распространяться по данному волноводу: она не может быть больше удвоенного размера этой стенки.

Электромагнитный волновод

Поскольку электромагнитная волна имеет свойство вести себя в волноводе как в длинной линии, то есть, дойдя до конца волновода, она отражается от него и распространяется в обратную сторону, в волноводе может наблюдаться большее или меньшее отражение волны, соответствующее меньшему или большему коэффициентам бегущей волны (КБВ).

Так, при коэффициенте бегущей волны равном нулю, в волноводе наблюдается стоячая волна, а при коэффициенте равном 1 — бегущая. Вообще, в волноводе могут быть получены: бегущая, стоячая либо смешанная волны, в зависимости от нахождения коэффициента КБВ между 0 и 1.

Самый эффективный режим для передачи энергии по волноводу — бегущая волна (КБВ = 1), когда потери энергии по пути следования волны в волноводе (на токи на стенках волновода) минимальны, и в нагрузку передается максимально возможное количество электромагнитной энергии.

Если нагрузка согласована с волноводом, то ее входное волновое сопротивление равно выходному волновому сопротивлению волновода; в этом случае вся подаваемая через волновод электромагнитная энергия будет поглощаться нагрузкой. В космической и в военной технике стенки волноводов изнутри покрывают серебром, чтобы максимально понизить потери.

Волновод магнетрона

Каждый из нас сталкивался с подобного рода волноводами в быту. Элементарный пример: в микроволновой печи энергия в форме электромагнитных волн генерируется магнетроном, затем она подается от магнетрона через полый металлический волновод в камеру для разогрева пищи.

В радиолокации и в устройствах функциональной электроники, волноводы применяются для обработки радиосигналов как линии задержки и фильтры.

Для подачи энергии от передатчика к антенне применяются СВЧ тракты, изготовленные из нескольких состыкованных друг с другом электромагнитных волноводов различной формы, в том числе с рупорными переходами.

Оптоволокно

Оптоволокно, обеспечивающее передачу данных для работы современного интернета, — тоже является электромагнитным волноводом, только труба здесь диэлектрическая и заполненная диэлектриком (сердцевина), а электромагнитная волна - оптического диапазона.

Андрей Повный

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика