Microwave-engineering-waveguides
マイクロ波工学-導波管
一般に、信号または信号の特定の帯域の周波数が高い場合、信号が他の信号を蓄積するためにより多くのスペースを提供するため、帯域幅の利用率が高くなります。 ただし、高周波信号は減衰せずに長距離を移動することはできません。 伝送線路は、信号が長距離を移動するのに役立つことを研究しました。
マイクロ波は、広く導波管と呼ばれるマイクロ波伝送ラインの一部として機能するマイクロ波回路、コンポーネント、およびデバイスを介して伝播します。
チューブの内壁からの連続的な反射によって電磁波を送信するための均一な断面の中空金属チューブは、「導波管」と呼ばれます。
次の図は、導波管の例を示しています。
マイクロ波通信では一般に導波管が好ましい。 導波管は、特別な形の伝送ラインであり、中空の金属管です。 伝送ラインとは異なり、導波管には中心導体がありません。
導波管の主な特徴は次のとおりです-
- 管壁は分布インダクタンスを提供します。
- チューブの壁の間の空きスペースは、分布容量を提供します。
- これらはかさばって高価です。
導波管の利点
以下は、導波管のいくつかの利点です。
- 導波管は製造が簡単です。
- 非常に大きな電力（キロワット単位）を処理できます。
- 導波管では電力損失は非常にわずかです。
- 非常に低い損失（アルファ減衰の低い値）を提供します。
- マイクロ波エネルギーが導波管を通過するとき、同軸ケーブルよりも損失が少なくなります。
導波管の種類
導波管には5つのタイプがあります。
- 矩形導波管
- 円形導波管
- 楕円導波管
- シングルリッジ導波路
- ダブルリッジ導波管
次の図は、導波管のタイプを示しています。
上に示したタイプの導波管は、中央が空洞で銅の壁で構成されています。 これらは、内面にAuまたはAgの薄いライニングがあります。
伝送ラインと導波管を比較してみましょう。
伝送線路と導波路
伝送ラインと導波管の主な違いは-
- TEM波をサポートできる* 2導体構造*は伝送ラインです。
- TE波またはTM波はサポートできますが、TEM波はサポートできない* 1導体構造*は、導波路と呼ばれます。
次の表は、伝送線路と導波路の違いを示しています。
| Transmission Lines | Waveguides |
|---|---|
| Supports TEM wave | Cannot support TEM wave |
| All frequencies can pass through | Only the frequencies that are greater than cut-off frequency can pass through |
| Two conductor transmission | One conductor transmission |
| Reflections are less | A wave travels through reflections from the walls of the waveguide |
| It has a characteristic impedance | It has wave impedance |
| Propagation of waves is according to "Circuit theory" | Propagation of waves is according to "Field theory" |
| It has a return conductor to earth | Return conductor is not required as the body of the waveguide acts as earth |
| Bandwidth is not limited | Bandwidth is limited |
| Waves do not disperse | Waves get dispersed |
位相速度
位相速度は、*2π*ラジアンの位相シフトを受けるために、波がその位相を変化させる速度です。 変調されたときの正弦波の波成分の速度の変化として理解できます。
位相速度の方程式を導きましょう。
定義によれば、*2π*ラジアンでの位相変化率が考慮されます。
つまり、 $λ$/$ T $ なので、
V = \ frac \ {\ lambda} \ {T}
どこで、
$λ$ =波長および$ T $ =時間
V = \ frac \ {\ lambda} \ {T} = \ lambda f
$ f = \ frac \ {1} \ {T} $なので
分子と分母に*2π*を掛けると、
V = \ lambda f = \ frac \ {2 \ pi \ lambda f} \ {2 \ pi}
$ \ omega = 2 \ pi f $ and $ \ beta = \ frac \ {2 \ pi} \ {f} $
上記の方程式は、
V = \ frac \ {2 \ pi f} \ {\ frac \ {2 \ pi} \ {\ lambda}} = \ frac \ {\ omega} \ {\ beta}
したがって、位相速度の方程式は次のように表されます。
V_p = \ frac \ {\ omega} \ {\ beta}
グループ速度
群速度は、波が導波管を伝播する速度として定義できます。 これは、キャリアだけと比較して、変調されたエンベロープが移動する速度として理解できます。 この変調波は導波管を伝わります。
群速度の方程式は次のように表されます
V_g = \ frac \ {d \ omega} \ {d \ beta}
通常、変調されたエンベロープの速度は、キャリア信号よりも遅くなります。
