الموجّهات وخطوط النقل
توجه الهياكل الموصلة الموجات الكهرومغناطيسية، وتدعم أنماطًا منفصلة فوق ترددات القطع وتحمل الإشارات والطاقة.
Definition
دراسة الموجات الكهرومغناطيسية المحصورة والموجهة بواسطة هياكل موصلة أو عازلة، حيث تقيد الشروط الحدودية الانتشار إلى مجموعة منفصلة من الأنماط، لكل منها تردد قطع وتشتت مميز ومقاومة ونمط مجال.
Scope
يغطي هذا الموضوع الانتشار الموجه للموجات الكهرومغناطيسية في خطوط النقل والموجّهات المجوفة أو العازلة: الأنماط المستعرضة الكهربائية، والمستعرضة المغناطيسية، والمستعرضة الكهرومغناطيسية، وترددات القطع، والتشتت في الموجّهات، والمقاومة المميزة، ومعادلات التلغراف، والموجات الراكدة، والتجاويف الرنانة. ويربط الشروط الحدودية على الموصلات بالنقل العملي للإشارة والطاقة.
Core questions
- كيف تختار الشروط الحدودية الأنماط التي يمكن للموجّه أن يدعمها؟
- لماذا يمتلك الموجّه المجوف تردد قطع؟
- كيف تحمل خطوط النقل الإشارات وما الذي يحدد مقاومتها؟
Key concepts
- أنماط TE و TM و TEM
- تردد القطع
- المقاومة المميزة
- معادلات التلغراف
- نسبة الموجة الراكدة
- التجويف الرنان
- تشتت الموجّه
Key theories
- أنماط الموجّه والقطع
- تقيد الشروط الحدودية على الجدران الموصلة المجالات بأنماط كهربائية مستعرضة ومغناطيسية مستعرضة منفصلة، ينتشر كل منها فقط فوق تردد قطع تحدده هندسة الموجّه.
- نظرية خطوط النقل
- تصف معادلات التلغراف موجات الجهد والتيار على خط ما بدلالة الحث والسعة والمقاومة والموصلية الموزعة، وتحدد المقاومة المميزة والانعكاس من الأحمال غير المتطابقة.
Clinical relevance
توجه الموجّهات وخطوط النقل الإشارات والطاقة في الرادار، ووصلات الأقمار الصناعية والميكروويف، وأنظمة الترددات الراديوية للمسرعات والرنين المغناطيسي، والوصلات البينية للدوائر المطبوعة، وأجهزة التسخين والاستئصال بالميكروويف.
History
طور هيڤيسايد نظرية خطوط النقل ومعادلات التلغراف في أواخر القرن التاسع عشر. حلل رايلي انتشار الموجات في الموجّهات المجوفة عام 1897، ونضجت تكنولوجيا الموجّهات المجوفة والميكروويف العملية في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين بفضل أعمال ساوثوورث وبارو وآخرين.
Key figures
- Oliver Heaviside
- John William Strutt (Lord Rayleigh)
- George Southworth
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- pozar2011
Frequently asked questions
- لماذا يتوقف الموجّه المجوف عن الإرسال تحت تردد معين؟
- تفرض الشروط الحدودية على المجال أن يتناسب مع نمط مستعرض ذي مقياس مكاني أدنى؛ تحت تردد القطع المقابل، لا يمكن للموجة أن تلبي هذه الشروط وتتلاشى بدلاً من الانتشار.
- ما هي المقاومة المميزة؟
- هي نسبة الجهد إلى التيار لموجة تنتقل على طول خط نقل، وتتحدد بواسطة هندسة الخط ومواده؛ مطابقة الأحمال لها تمنع الانعكاسات.