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Was ist Waveguide?
Ein Wellenleiter ist eine Struktur, die Wellen wie elektromagnetische Wellen oder Schall mit minimalem Energieverlust leitet, indem die Energieübertragung in eine Richtung eingeschränkt wird. Typischerweise sind Wellenleiter hohle Metallrohre (oft rechteckig oder kreisförmig im Querschnitt). Sie sind in der Lage, den Strom genau dorthin zu lenken, wo er benötigt wird, können mit großen Strommengen umgehen und fungieren als Hochpassfilter.
Ein elektromagnetisches Feld kann sich entlang eines Wellenleiters in verschiedenen Modi ausbreiten. Die beiden gemeinsamen Moden sind transversal-magnetisch (TM) und transversal-elektrisch (TE). Im TM-Modus verlaufen die magnetischen Flusslinien senkrecht zur Achse des Wellenleiters. Im TE-Modus verlaufen die elektrischen Flusslinien senkrecht zur Achse des Wellenleiters. Jeder dieser Moden kann einen geringen Verlust und eine hohe Effizienz liefern, solange das Innere des Wellenleiters sauber und trocken gehalten wird.
Wellenleiter wirken als Hochpassfilter, da der größte Teil der Energie oberhalb einer bestimmten Frequenz (der Grenzfrequenz) durch den Wellenleiter geleitet wird, während die meiste Energie unterhalb der Grenzfrequenz durch den Wellenleiter gedämpft wird. Wellenleiter werden häufig bei Mikrowellenfrequenzen verwendet (größer als 300 MHz, wobei 8 GHz und darüber häufiger sind. Wellenleiter werden häufig in Mikrowellenkommunikations-, Rundfunk- und Radaranlagen verwendet.
Arten von Wellenleitern
- Rechteckige Wellenleiter
- Rundwellenleiter
- Elliptischer Wellenleiter
- Single Ridge Waveguide
- Doppelstegwellenleiter
Was Sie über Waveguide wissen müssen
- Ein Wellenleiter ist ein hohles Metallrohrdesign, um Mikrowellenenergie von einem Ort zum anderen zu transportieren.
- Metallwellenleiter sind typischerweise ein geschlossener Leiter, der mit einem isolierenden Medium (rechteckig, kreisförmig) gefüllt ist, während ein dielektrischer Wellenleiter aus mehreren Dielektrika besteht.
- Die Wellentheorie wird bei der Wellenleiteranalyse berücksichtigt.
- Die Belastbarkeit ist hoch.
- Die Betriebsfrequenz beträgt 3 GHz bis 100 GHz im Hohlleiter.
- Betriebsmodi sind TE- oder TM-Modi (kann keinen TEM-Modus unterstützen).
- Die große Oberfläche des Wellenleiters reduziert Kupferverluste.
- Die dielektrischen Verluste sind im Wellenleiter geringer.
- Geringere Signaldämpfung bei hohen Frequenzen als bei Übertragungsleitungen.
- Es fungiert als Hochpassfilter.
- Die Wellenimpedanz (charakteristische Impedanz) ist eine Funktion der Frequenz.
- Im Hohlleiter wird das elektromagnetische Signal übertragen.
Was ist Übertragungsleitung?
Eine Übertragungsleitung ist ein Paar elektrischer Leiter oder Drähte, die dafür ausgelegt sind, ein elektrisches Signal von einem Ort zum anderen zu übertragen. Die Übertragungsleitung besteht aus einem Leiter mit einem gleichmäßigen Querschnitt entlang der Leitung.
Die Leistung einer Übertragungsleitung hängt von den Parametern der Leitung ab. Die Übertragungsleitung hat hauptsächlich vier Parameter, nämlich Widerstand, Induktivität, Kapazität und Shunt-Leitfähigkeit. Diese Parameter sind gleichmäßig entlang der Linie verteilt. Die Kapazität und der Leitwert bilden die Shunt-Admittanz, während die Induktivität und der Widerstand die Reihenimpedanz bilden.
Arten von Übertragungsleitungen
- Kurze Übertragungsleitung
- Mittlere Übertragungsleitung
- Lange Übertragungsleitung
Was Sie über Übertragungsleitungen wissen müssen
- Die Übertragungsleitung ist ein Leiter oder Draht, der dazu bestimmt ist, elektrische Energie unterhalb des Mikrowellenbereichs von einem Ort zum anderen zu transportieren.
- Übertragungsleitungen sind zwei oder mehr Leiter, die durch ein isolierendes Medium getrennt sind (zweiadrig, koaxial, Mikrostreifen usw.).
- Die Schaltungstheorie wird in der Übertragungsleitung betrachtet.
- Die Belastbarkeit ist gering.
- Die Betriebsfrequenz beträgt bis zu 18 GHz.
- Der normale Betriebsmodus ist der TEM- oder Quasi-TEM-Modus (kann den TE- und TM-Modus unterstützen, aber diese Modi sind normalerweise unerwünscht).
- Zweidraht-Übertragungsleitungen weisen aufgrund der kleinen Oberfläche große Kupferverluste auf.
- Dielektrische Verluste sind in Zweidraht-Übertragungsleitungen höher.
- Erhebliche Signaldämpfung bei hohen Frequenzen aufgrund von Leiter- und dielektrischen Verlusten.
- Alle Frequenzen gehen durch.
- Die charakteristische Impedanz in der Übertragungsleitung hängt von den physikalischen Parametern der Übertragungsleitung ab.
- In der Übertragungsleitung wird das elektrische Signal übertragen.
| VERGLEICHSGRUNDLAGE | WAVEGUIDE | ÜBERTRAGUNGSLEITUNG |
| Beschreibung | Ein Wellenleiter ist ein hohles Metallrohrdesign, um Mikrowellenenergie von einem Ort zum anderen zu transportieren. | Die Übertragungsleitung ist ein Leiter oder Draht, der dazu bestimmt ist, elektrische Energie unterhalb des Mikrowellenbereichs von einem Ort zum anderen zu transportieren. |
| Struktur | Metallwellenleiter sind typischerweise ein geschlossener Leiter, der mit einem isolierenden Medium (rechteckig, kreisförmig) gefüllt ist, während ein dielektrischer Wellenleiter aus mehreren Dielektrika besteht. | Übertragungsleitungen sind zwei oder mehr Leiter, die durch ein isolierendes Medium getrennt sind (zweiadrig, koaxial, Mikrostreifen usw.). |
| Unterstützende Theorie | Die Wellentheorie wird bei der Wellenleiteranalyse berücksichtigt. | Die Schaltungstheorie wird in der Übertragungsleitung betrachtet. |
| Belastbarkeit | Die Belastbarkeit ist hoch. | Die Belastbarkeit ist gering. |
| Arbeitsfrequenz | Die Betriebsfrequenz beträgt 3 GHz bis 100 GHz im Hohlleiter. | Die Betriebsfrequenz beträgt bis zu 18 GHz. |
| Betriebsart | Betriebsmodi sind TE- oder TM-Modi (kann keinen TEM-Modus unterstützen). | Der normale Betriebsmodus ist der TEM- oder Quasi-TEM-Modus (kann den TE- und TM-Modus unterstützen, aber diese Modi sind normalerweise unerwünscht). |
| Kupferverluste | Die große Oberfläche des Wellenleiters reduziert Kupferverluste. | Zweidraht-Übertragungsleitungen weisen aufgrund der kleinen Oberfläche große Kupferverluste auf. |
| Dielektrische Verluste | Die dielektrischen Verluste sind im Wellenleiter geringer. | Dielektrische Verluste sind in Zweidraht-Übertragungsleitungen höher. |
| Signaldämpfung | Geringere Signaldämpfung bei hohen Frequenzen als bei Übertragungsleitungen. | Erhebliche Signaldämpfung bei hohen Frequenzen aufgrund von Leiter- und dielektrischen Verlusten. |
| Filterfunktion | Es fungiert als Hochpassfilter. | Alle Frequenzen gehen durch. |
| Impedanz | Die Wellenimpedanz (charakteristische Impedanz) ist eine Funktion der Frequenz. | Die charakteristische Impedanz in der Übertragungsleitung hängt von den physikalischen Parametern der Übertragungsleitung ab. |
| Art der Signalübertragung | Im Hohlleiter wird das elektromagnetische Signal übertragen. | In der Übertragungsleitung wird das elektrische Signal übertragen. |
Vorteile von Waveguides
- Die Mikrowellenenergie erfährt beim Durchlaufen des Wellenleiters geringere Verluste als ein Koaxialkabel.
- Die Verlustleistung ist bei Hohlleitern sehr vernachlässigbar
- Sie können mit sehr großer Leistung (in Kilowatt) umgehen.
- Sie sind einfach herzustellen
- Sie bieten einen sehr geringen Verlust (niedriger Wert der Alpha-Dämpfung).
Vorteile der Übertragungsleitung
- Die Wartung der Linie ist einfacher
- Fernübertragungen
- Geringe Installations- und Materialkosten