Волноводы — это радиочастотные фидеры, используемые на микроволновых частотах, где они могут обеспечить очень низкий уровень потерь.
Волноводы — это форма радиочастотного фидера или линии передачи, используемая на микроволновых частотах. Волновод обычно представляет собой круглую или прямоугольную проводящую площадку. Как следует из названия волновода, он ограничивает и направляет электромагнитную волну в стенках фидера. Поскольку стенки изготовлены из проводника, такого как латунь, и могут быть даже покрыты серебром, потери проводимости невелики, и электромагнитная волна не может выйти за пределы волноводного фидера. В результате потери волноводных фидеров очень малы по сравнению с фидерами других форм.
Основы волноводного фидера
Волноводы используются в различных приложениях для переноса радиочастотной энергии из одной точки в другую. В самом широком смысле их можно описать как систему материалов, предназначенную для удержания электромагнитных волн в направлении, определяемом его физическими границами. Это определение дает очень широкое представление об их свойствах, но указывает на то, что теория волноводов может применяться в ряде областей и различными способами. Электромагнитные волны, распространяющиеся в открытом космосе, распространяются во всех направлениях, и их можно рассматривать как сферические волны, исходящие из центрального источника. В результате интенсивность мощности уменьшается по мере увеличения расстояния — она пропорциональна мощности источника, деленной на квадрат расстояния. Волновод работает, ограничивая электромагнитную волну, чтобы она не распространялась, и потери, возникающие в результате этого эффекта, устраняются. Обычно волновод представляет собой линию передачи, содержащую полую проводящую трубку, которая может быть прямоугольной или круглой, внутри которой распространяются электромагнитные волны.
В отличие от коаксиального кабеля, который также является линией передачи, внутри волновода нет центрального проводника. Сигналы распространяются в пределах металлических стенок, которые действуют как границы. Распространение сигнала ограничивается полным внутренним отражением от стенок волновода.
Волноводы будут нести или распространять сигналы только выше определенной частоты, известной как частота среза. Ниже этого волновод не может передавать сигналы. Это, безусловно, важный параметр и одна из основных характеристик его работы. Именно по этой причине волноводы обычно используются только на микроволновых частотах.
Типы волноводных фидеров
Существует ряд различных типов микроволновых волноводов, которые можно использовать, покупать и проектировать. Большинство волноводов имеют прямоугольное поперечное сечение, поскольку это наиболее распространенная форма волноводов, но доступны и другие типы.
- Прямоугольный волновод: это наиболее часто используемая форма волновода с прямоугольным поперечным сечением. Размеры сторон поперечного сечения определяют свойства, включая частоту среза.
- Круглый волновод: менее распространен, чем прямоугольный волновод. У них много общего в их основном подходе, хотя сигналы часто используют другой способ распространения. Диаметр важен, так как он определяет рабочий диапазон.
- Полосковая печатная плата: волновод этой формы используется на печатных платах в качестве линии передачи микроволновых сигналов. Обычно он состоит из линии заданной толщины над земной плоскостью. Его толщина определяет импеданс.
В дополнение к этим основным формам существуют также гибкие волноводы. Чаще всего они встречаются в прямоугольном формате. Гибкий волновод часто используется для подключения к антеннам и т. д., которые могут быть не закреплены или могут быть подвижными.
Преимущества и недостатки волноводного фидера
Волноводный СВЧ-питатель имеет ряд существенных преимуществ, но имеет и ряд недостатков.
| Преимущества волноводного фидера: | Недостатки волноводного фидера: |
| Очень низкие потери | Дорогой |
| Может работать на очень высоких частотах (микроволны) | Не гибкие (есть несколько гибких типов, но они особенно дорогие) |
| Требуются специальные фланцы и адаптеры для соединения секций. |
Волноводный фидер не так широко используется, как другие формы радиочастотного фидера, такие как коаксиальный кабель. Однако он может обеспечить метод передачи микроволновой мощности с очень низкими потерями во многих приложениях.