波導管
編輯波導是一種結構,它通過限制能量向一個方向的傳輸,以最小的能量損失來引導波,例如電磁波或聲音。 在沒有波導的物理約束的情況下,波強度在擴展到三維空間時根據平方反比定律減小。
針對不同類型的波有不同類型的波導。 最初和最常見的意思是用于傳輸高頻無線電波,特別是微波的中空導電金屬管。 電介質波導用于更高的無線電頻率,透明電介質波導和光纖用作光的波導。 在聲學中,風管和喇叭被用作樂器和揚聲器中聲音的波導,特殊形狀的金屬棒在超聲波加工中傳導超聲波。
波導的幾何形狀反映了它的功能; 除了在一維中引導波的更常見類型之外,還有將波限制在二維范圍內的二維平板波導。 傳輸波的頻率也決定了波導的尺寸:每個波導都有一個由其尺寸決定的截止波長,并且不會傳導更大波長的波; 導光的光纖不會傳輸波長大得多的微波。 一些天然存在的結構也可以充當波導。 海洋中的 SOFAR 通道層可以引導鯨魚的歌聲跨越很遠的距離。 任何形狀的波導橫截面都可以支持電磁波。 不規則形狀很難分析。 常用的波導有矩形和圓形兩種。
使用
編輯波導用于傳輸信號的用途甚至在該術語被創造之前就已為人所知。 通過拉緊的電線引導聲波的現象以及通過洞穴或醫用聽診器等中空管道的聲音的現象早已為人所知。 波導的其他用途是在無線電、雷達或光學設備等系統組件之間傳輸功率。 波導管是導波測試 (GWT) 的基本原理,是眾多無損評估方法之一。
具體例子:
- 光纖以低衰減和廣泛的可用波長范圍長距離傳輸光和信號。
- 在微波爐中,波導將能量從形成波的磁控管傳輸到烹飪室。
- 在雷達中,波導將射頻能量傳入和傳出天線,其中的阻抗需要匹配以實現高效的功率傳輸(見下文)。
- 矩形和圓形波導通常用于將拋物面天線的饋電連接到它們的電子設備,無論是低噪聲接收器還是功率放大器/發射器。
- 波導管在科學儀器中用于測量材料和物體的光學、聲學和彈性特性。 波導可以與樣本接觸(如在醫學超聲檢查中),在這種情況下,波導確保測試波的功率守恒,或者樣本可以放在波導內(如在介電常數測量中 ), 可以檢測更小的物體,精度更高。
- 傳輸線是一種常用的特定類型的波導。
歷史
編輯xxx個用于導波的結構由 J. J. Thomson 于 1893 年提出,并于 1894 年由 Oliver Lodge 首次進行實驗測試。1897 年,Lord Rayleigh 首次對金屬圓柱體中的電磁波進行了數學分析。對于聲波,Rayleigh 勛爵 在他的開創性著作“聲音理論”中發表了對傳播模式的完整數學分析。 Jagadish Chandra Bose 使用波導研究毫米波長,并于 1897 年向倫敦皇家學會描述了他在加爾各答進行的研究。
介質波導(例如光纖,見下文)的研究早在 20 年代就開始了,由幾個人發起,其中最著名的是瑞利、索末菲和德拜。 由于光纖對通信行業的重要性,光纖在 1960 年xxx始受到特別關注。
無線電通信的發展最初發生在較低的頻率,因為這些頻率可以更容易地遠距離傳播。 長波長使得這些頻率不適合用于中空金屬波導,因為需要不切實際的大直徑管。 因此,對中空金屬波導的研究停滯不前,瑞利勛爵的工作一度被遺忘,不得不由其他人重新發現。 貝爾實驗室的 George C. Southworth 和麻省理工學院的 Wilmer L. Barrow 在 1930 年代恢復了實際研究。 Southworth 最初是從關于介電棒中的波的論文中獲取理論的,因為他不知道 Rayleigh 勛爵的工作。
內容由匿名用戶提供,本內容不代表www.gelinmeiz.com立場,內容投訴舉報請聯系www.gelinmeiz.com客服。如若轉載,請注明出處:http://www.gelinmeiz.com/194296/