Хвилевід (електромагнітний) — лінія передачі, яка описується телеграфними рівняннями (в загальному випадку рівняннями Максвелла) і служить для передачі спрямованих електромагнітних хвиль розпочинаючи з метрового і закінчуючи сантиметровим діапазонами.
Історія
Вперше ідею хвилевода було запропоновано Дж. Дж. Томсоном в 1893 році, а в 1894 її експеририментально перевірив О. Дж. Лодж. Математичний аналіз розповюдження хвиль в порожньому металічному циліндрі вперше здійснив лорд Релей в 1897 році.
Опис Бокова поверхня каналу хвилевода є границя розділу двох середовищ, при переході через яку різко змінюються діелектрична проникність або магнітна проникність та електропровідність. Ця поверхня може мати довільну форму. На практиці використовуються циліндричні хвилеводи з різноманітними перерізами (прямокутні, круглі, Н- та П- подібні і т.і.).
До хвилеводів відносять, як правило тільки ті, що мають канал з однозв’язним перерізом, а інші (наприклад, коаксільні кабелі) розглядаються в теорії довгих ліній.
Властивості
Головна особливість хвильовода полягає в тому, що в ньому можуть розповсюджуватися електромагнітні хвилі, довжина яких менша чи співмірна із поперечним перерізом хвилевода. Це обумовлює використання хвилеводів в основному в області надвисоких частот (сантиметровий та дециметровий діапазони). За використанням поділяються на дві групи: фідери та лінії далекого зв’язку. Фідери служать для передачі енергії між блоками апаратури, що знаходяться на порівняно невеликій відстані, наприклад, антенно-фідерна система радіолокаційної станції чи мережевий кабель між ПК локальної мережі. Лінії далекого зв’язку служать для передачі даних на великі відстані. Лінія радіозв’язку використовує атмосферу.
Технічні вимоги
малий коефіцієнт загасання, що забезпечує високий коефіцієнт корисної дії (ККД) фідера; забезпечення заданої потужності, що передається, без електричних пробоїв і перегріву; економічна доцільність, обумовлена помірними поперечними розмірами, малою вагою, доступними матеріалами, простотою конструкції і технології виробництва та ін.
Переваги та недоліки
Переваги Основною перевагою металічних хвилеводів в порівнянні з двохпровідними лініями передачі та коаксильними кабелями є незначні втрати на НВЧ.
Причини цього: Майже повна відсутність втрат на випромінювання енергії в навколишнє середовище; При однакових розмірах хвилевода та, наприклад, двопровідної лінії поверхня хвилевода, по якій течуть струми (скін ефект) завжди більша ніж у двопровідної лінії. Із цього випливає, що густина поверхневих струмів, а отже і втрати на джоулеве тепло, будуть в хвилеводах менші.
Недоліки Наявність нижньої границі для пропускних частот; Громіздкість конструкції на дециметрових та більш довгих хвилях; Необхідність більшої точності виготовлення та спеціальної обробки внутрішньої поверхні стінок хвилевода; Складність монтажу.
Використання Хвилеводи, в основному використовують для передачі енергії в НВЧ трактах (наприклад, від передавача до антени). Такий тракт як правило складається з різних за формою та розмірами хвилеводів, кутових згинів тощо. Для сполучення хвилеводів з різними поперечними перерізами використовуються плавні хвилеводні переходи зі змінним перерізом (наприклад, рупорний перехід).
Див. також Стрічковий хвилевід
Література Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. Учебник для студентов вузов.- 7-е изд., перераб. И доп.- М.:высшая школа, 1978.-321с.
Аллен К. У. Астро- физические величины.- перераб. И доп. Издание, М.: Мир, 1977. — 446 с. Физика космоса. Маленькая энциклопедия.- Изд. Второе, перераб. И дополненное, М.: Советская энциклопедия", 1986. — 783 с. П. М. Чернишов В. П. Самсонов М. П. Чернишов «Технічна електродинаміка» Х.: Прапор, 2006. — 290 с.
Посилання