Kỹ thuật vi sóng - Ống dẫn sóng

Nói chung, nếu tần số của một tín hiệu hoặc một dải tín hiệu cụ thể cao, thì việc sử dụng băng thông sẽ cao vì tín hiệu cung cấp nhiều không gian hơn cho các tín hiệu khác được tích lũy. Tuy nhiên, tín hiệu tần số cao không thể truyền đi khoảng cách xa hơn mà không bị suy giảm. Chúng tôi đã nghiên cứu rằng đường truyền giúp tín hiệu truyền đi khoảng cách xa hơn.

Vi sóng lan truyền qua các mạch, linh kiện và thiết bị vi sóng, chúng hoạt động như một bộ phận của đường truyền Vi sóng, được gọi rộng rãi là Ống dẫn sóng.

Một ống kim loại rỗng có tiết diện đều để truyền sóng điện từ do phản xạ liên tiếp từ thành trong của ống được gọi là Waveguide.

Hình sau đây cho thấy một ví dụ về ống dẫn sóng.

Một ống dẫn sóng thường được ưu tiên trong truyền thông vi sóng. Ống dẫn sóng là một dạng đường truyền đặc biệt, là một ống kim loại rỗng. Không giống như đường truyền, ống dẫn sóng không có dây dẫn trung tâm.

Các đặc điểm chính của Ống dẫn sóng là -

Thành ống cung cấp điện cảm phân bố.
Không gian trống giữa các thành ống cung cấp điện dung phân bố.
Đây là những thứ cồng kềnh và đắt tiền.

Ưu điểm của ống dẫn sóng

Sau đây là một số ưu điểm của Ống dẫn sóng.

Ống dẫn sóng rất dễ sản xuất.
Chúng có thể xử lý công suất rất lớn (tính bằng kilo watt).
Tổn thất điện năng rất không đáng kể trong ống dẫn sóng.
Họ cung cấp tổn thất rất thấp (giá trị suy giảm alpha thấp).
Khi năng lượng vi sóng truyền qua ống dẫn sóng, nó bị tổn thất thấp hơn so với cáp đồng trục.

Các loại ống dẫn sóng

Có năm loại ống dẫn sóng.

Ống dẫn sóng hình chữ nhật
Ống dẫn sóng tròn
Ống dẫn sóng hình elip
Ống dẫn sóng một rãnh
Ống dẫn sóng kép

Các hình sau cho thấy các loại ống dẫn sóng.

Các loại ống dẫn sóng được trình bày ở trên là rỗng ở trung tâm và được tạo thành từ các bức tường bằng đồng. Chúng có một lớp mỏng Au hoặc Ag ở bề mặt bên trong.

Bây giờ chúng ta hãy so sánh các đường truyền và ống dẫn sóng.

Đường truyền Vs Ống dẫn sóng

Sự khác biệt chính giữa đường truyền và đường dẫn sóng là -

A two conductor structure có thể hỗ trợ sóng TEM là một đường truyền.
A one conductor structure có thể hỗ trợ sóng TE hoặc sóng TM nhưng không hỗ trợ sóng TEM được gọi là ống dẫn sóng.

Bảng sau đây đưa ra sự khác biệt giữa đường truyền và ống dẫn sóng.

Đường truyền	Ống dẫn sóng
Hỗ trợ sóng TEM	Không thể hỗ trợ sóng TEM
Tất cả các tần số có thể đi qua	Chỉ những tần số lớn hơn tần số cắt mới có thể đi qua
Hai dây dẫn truyền	Một dây dẫn truyền
Phản xạ ít hơn	Một sóng truyền qua phản xạ từ các bức tường của ống dẫn sóng
Nó có một trở kháng đặc trưng	Nó có trở kháng sóng
Sự lan truyền của sóng theo "Thuyết mạch"	Sự lan truyền của sóng theo "Thuyết trường"
Nó có một dây dẫn quay trở lại trái đất	Dây dẫn trở lại không cần thiết vì phần thân của ống dẫn sóng hoạt động như đất
Băng thông không giới hạn	Băng thông bị giới hạn
Sóng không phân tán	Sóng bị phân tán

Vận tốc pha

Vận tốc pha là tốc độ mà sóng thay đổi pha của nó để trải qua sự dịch chuyển pha 2πrađian. Nó có thể được hiểu là sự thay đổi vận tốc của các thành phần sóng của sóng hình sin, khi được điều chế.

Hãy để chúng tôi suy ra một phương trình cho vận tốc pha.

Theo định nghĩa, tốc độ thay đổi pha ở 2π radian sẽ được xem xét.

Nghĩa là, $λ$ / $T$ vì thế,

$$ V = \ frac {\ lambda} {T} $$

Ở đâu,

$ λ $ = bước sóng và $ T $ = thời gian

$$ V = \ frac {\ lambda} {T} = \ lambda f $$

Vì $ f = \ frac {1} {T} $

Nếu chúng ta nhân tử số và mẫu số với 2π sau đó chúng tôi có

$$ V = \ lambda f = \ frac {2 \ pi \ lambda f} {2 \ pi} $$

Chúng tôi biết rằng $ \ omega = 2 \ pi f $ and $ \ beta = \ frac {2 \ pi} {f} $

Phương trình trên có thể được viết dưới dạng,

$$ V = \ frac {2 \ pi f} {\ frac {2 \ pi} {\ lambda}} = \ frac {\ omega} {\ beta} $$

Do đó, phương trình vận tốc pha được biểu diễn dưới dạng

$$ V_p = \ frac {\ omega} {\ beta} $$

Vận tốc nhóm

Nhóm Vận tốc có thể được định nghĩa là tốc độ mà sóng truyền qua ống dẫn sóng. Điều này có thể được hiểu là tốc độ mà một phong bì điều biến di chuyển so với một mình tàu sân bay. Sóng điều biến này truyền qua ống dẫn sóng.

Phương trình của Vận tốc nhóm được biểu diễn dưới dạng

$$ V_g = \ frac {d \ omega} {d \ beta} $$

Vận tốc của đường bao điều chế thường chậm hơn so với tín hiệu sóng mang.