גלבו – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
קט', בינויקי אנגלית ראשון |
אין תקציר עריכה |
||
שורה 1:
בתורת האלקטרומגנטיות ובהנדסת תקשורת, המונח '''גלבו''' או '''מוליך גלים''' מתייחס לכל מבנה לינארי שמוליך גלים אלקטרומגנטיים. אולם, המשמעות הבסיסית ביותר מתייחסת לצינור חלול שמשמש למטרה זו.
מוליך גלים דיאלקטרי מורכב ממוט דיאלקטרי והוא אינו חלול. סיב אופטי הוא מוליך דיאלקטרי שתוכנן לשימוש בתדרים אופטיים. קוי תמסורת כמו מיקרו-סטריפ, מוליכי גלים קופלנאריים, סטריפליין או כבלים קואקסיאליים גם כן מכונים בשם מוליכי גלים.
חתך צינור הגלבו יכול להיות מלבני, אליפטי או אחר והוא עשוי מחומר מתכתי. ממדי חתך הגלבו מתוכננים על פי אורך הגל שאותו עליו להעביר. הגלבו יכול לשמש להולכת גלים מהמשדר אל
ניתן להסתכל על תנועת גל אלקטרומגנטי בצינור מתכת כתנועת קרן שמבצעת תנועת זיג זג, על ידי החזרות בין הקירות המנוגדים של המוליך. במקרה של מוליך גלים מלבני ניתן לבצע ניתוח מדוייק בהתבסס על השקפה זו. להתפשטות גל במוליך דיאלקטרי ניתן להתייחס כאל כליאת הגל על ידי החזרה גמורה בקצותיו. במקרים מסויימים משתמשים בקירות מתכת כדי לכלוא את הגל במוליך הדיאלקטרי.
==היסטוריה==
מבנה מוליך הגלים הראשון הוצע על ידי ג.ג. תומפסון בשנת 1893 ונבדק ניסיונית על ידי או.ג'יי. לודג' בשנת 1894. הניתוח המתמטי של אופני התפשטות במוליך גלילי מתכתי נעשה על ידי לורד ריילי בשנת 1897.
==עקרונות==
ניתן לבנות מוליכי גלים מחומרים מוליכי או מחומרים דיאלקטריים, כתלות בתדר אותו רוצים להעביר. לרוב, ככל שהתדר הרצוי נמוך יותר, על מוליך הגלים להיות גדול יותר. למשל, למוליך גלים טבעי שנוצר בין אדמת כדור הארץ לבין שכבת היונוספרה יש רזוננס בתדר 7.83Hz. התופעה ידועה בתור רזוננס שומאן. יש מוליכי גלים בעלי עובי קטן ממילימטר. לדוגמא, מוליכי גלים בתדרי EHF בלוויני תקשורת.
===ניתוח===
ניתוח מוליכי גלים נעשה על ידי פתרון [[משוואות מקסוול]], או על ידי פתרון משוואת הגלים, ביחד עם תנאי השפה שנקבעים על ידי מאפייני החומרים מהם מורכב מוליך הגלים והמנשק ביניהם. למשוואות אלה יש מספר פתרונות, או אופנים, שמהווים פונקציות עצמיות של מערכת המשוואות. לכן, לכל אופן יש ערך עצמי שמתאים למהירות התפשטות שונה של הגל לאורך ציר המוליך.
אופני ההתפשטות נקבעים על ידי תדר העבודה, הקיטוב, הצורה והגודל של המוליך. אופן אורכי של מוליך גלים הוא אופן כלוא. האופנים הרוחביים נחלקים לסוגים שונים:
*אופן ניצב (TE - Transverse Electric) - אין רכיב שדה חשמלי בכיוון ההתפשטות.
*אופן מקביל (TM - Transverse Magnetic) - אין רכיב שדה מגנטי בכיוון ההתפשטות.
*אופן TEM - ElectroMagnetic - אין רכיב שדה חשמלי ומגנטי בכיוון ההתפשטות.
*אופן היברידי הוא אופן בו לשני השדות יש רכיב בכיוון ההתפשטות.
במוליך חלול מתכתי, האופן הבסיסי הוא TE1,0 במוליך מלבני ו-TE1,1 במוליך גלילי. כמו כן, במוליכים חלולים אופני TEM לא יכולים להתקיים, כי ממשוואות מקסוול נובע שדיברגנץ ורוטור השדה יתאפסו באופן זה וכן תנאי השפה קובעים שדה חשמלי אפס (השפה היא מוליך כזכור) ומכאן שהשדה מתאפס זהותית. (או לחילופין: <math>\nabla^2 \boldsymbol{E}=0</math> יחד עם תנאי השפה מאלצים את הפתרון הטריוויאלי). אולם, אופן TEM מסוגל להתקיים במוליך דיאלקטרי כמו סיב אופטי או כבל קואקסיאלי.
<gallery>
Image:TE10.gif|TE<sub>1,0</sub> mode of a rectangular hollow metallic waveguide.
Image:TE11.gif|TE<sub>1,1</sub> mode of a circular hollow metallic waveguide.
</gallery>
▲הגלבו יכול לשמש להולכת גלים מהמשדר אל ה[[אנטנה]], כבסיס ל[[אנטנת חריצים]] כאשר יוצרים חריצים בדפנותיו או במקרים מסוימים כחלק ממערכת מכאנית שמטרתה שידור אלומות אלקטומגנטיות במרחב במכ"מים מיושנים (למשל במכ"מי ההרכשה והעקיבה של מערכות הנשק [[SA-2]] ,[[SA-3]]). משמש גם ב[[מגנטרון|מגנטרונים]]. קטעים ממנו משמשים לבניית מצמדים כוונים.
[[קטגוריה:אלקטרומגנטיות]]
[[ar:قائد الموجة]]
[[cs:Vlnovod]]
[[de:Wellenleiter]]
[[es:Guía de onda]]
[[fr:Guide d'onde]]
[[it:Guida d'onda]]
[[nl:Golfpijp]]
[[ja:導波管]]
[[pl:Falowód]]
[[ru:Радиоволновод]]
[[fi:Aaltoputki]]
[[zh:波导]]
בתורת האלקטרומגנטיות ובהנדסת תקשורת, המונח '''גלבו''' או '''מוליך גלים''' מתייחס לכל מבנה לינארי שמוליך גלים אלקטרומגנטיים. אולם, המשמעות הבסיסית ביותר מתייחסת לצינור חלול שמשמש למטרה זו.
מוליך גלים דיאלקטרי מורכב ממוט דיאלקטרי והוא אינו חלול. סיב אופטי הוא מוליך דיאלקטרי שתוכנן לשימוש בתדרים אופטיים. קוי תמסורת כמו מיקרו-סטריפ, מוליכי גלים קופלנאריים, סטריפליין או כבלים קואקסיאליים גם כן מכונים בשם מוליכי גלים.
ניתן להסתכל על תנועת גל אלקטרומגנטי בצינור מתכת כתנועת קרן שמבצעת תנועת זיג זג, על ידי החזרות בין הקירות המנוגדים של המוליך. במקרה של מוליך גלים מלבני ניתן לבצע ניתוח מדוייק בהתבסס על השקפה זו. להתפשטות גל במוליך דיאלקטרי ניתן להתייחס כאל כליאת הגל על ידי החזרה גמורה בקצותיו. במקרים מסויימים משתמשים בקירות מתכת כדי לכלוא את הגל במוליך הדיאלקטרי.
==היסטוריה==
מבנה מוליך הגלים הראשון הוצע על ידי ג.ג. תומפסון בשנת 1893 ונבדק ניסיונית על ידי או.ג'יי. לודג' בשנת 1894. הניתוח המתמטי של אופני התפשטות במוליך גלילי מתכתי נעשה על ידי לורד ריילי בשנת 1897.
==עקרונות==
ניתן לבנות מוליכי גלים מחומרים מוליכי או מחומרים דיאלקטריים, כתלות בתדר אותו רוצים להעביר. לרוב, ככל שהתדר הרצוי נמוך יותר, על מוליך הגלים להיות גדול יותר. למשל, למוליך גלים טבעי שנוצר בין אדמת כדור הארץ לבין שכבת היונוספרה יש רזוננס בתדר 7.83Hz. התופעה ידועה בתור רזוננס שומאן. יש מוליכי גלים בעלי עובי קטן ממילימטר. לדוגמא, מוליכי גלים בתדרי EHF בלוויני תקשורת.
===ניתוח===
ניתוח מוליכי גלים נעשה על ידי פתרון [[משוואות מקסוול]], או על ידי פתרון משוואת הגלים, ביחד עם תנאי השפה שנקבעים על ידי מאפייני החומרים מהם מורכב מוליך הגלים והמנשק ביניהם. למשוואות אלה יש מספר פתרונות, או אופנים, שמהווים פונקציות עצמיות של מערכת המשוואות. לכן, לכל אופן יש ערך עצמי שמתאים למהירות התפשטות שונה של הגל לאורך ציר המוליך.
אופני ההתפשטות נקבעים על ידי תדר העבודה, הקיטוב, הצורה והגודל של המוליך. אופן אורכי של מוליך גלים הוא אופן כלוא. האופנים הרוחביים נחלקים לסוגים שונים:
*אופן ניצב (TE - Transverse Electric) - אין רכיב שדה חשמלי בכיוון ההתפשטות.
*אופן מקביל (TM - Transverse Magnetic) - אין רכיב שדה מגנטי בכיוון ההתפשטות.
*אופן TEM - ElectroMagnetic - אין רכיב שדה חשמלי ומגנטי בכיוון ההתפשטות.
*אופן היברידי הוא אופן בו לשני השדות יש רכיב בכיוון ההתפשטות.
במוליך חלול מתכתי, האופן הבסיסי הוא TE1,0 במוליך מלבני ו-TE1,1 במוליך גלילי. כמו כן, במוליכים חלולים אופני TEM לא יכולים להתקיים, כי ממשוואות מקסוול נובע שדיברגנץ ורוטור השדה יתאפסו באופן זה וכן תנאי השפה קובעים שדה חשמלי אפס (השפה היא מוליך כזכור) ומכאן שהשדה מתאפס זהותית. (או לחילופין: <math>\nabla^2 \boldsymbol{E}=0</math> יחד עם תנאי השפה מאלצים את הפתרון הטריוויאלי). אולם, אופן TEM מסוגל להתקיים במוליך דיאלקטרי כמו סיב אופטי או כבל קואקסיאלי.
<gallery>
Image:TE10.gif|TE<sub>1,0</sub> mode of a rectangular hollow metallic waveguide.
Image:TE11.gif|TE<sub>1,1</sub> mode of a circular hollow metallic waveguide.
</gallery>
[[קטגוריה:אלקטרומגנטיות]]
[[ar:قائد الموجة]]
[[cs:Vlnovod]]
[[de:Wellenleiter]]
[[es:Guía de onda]]
[[fr:Guide d'onde]]
[[it:Guida d'onda]]
[[nl:Golfpijp]]
[[ja:導波管]]
[[pl:Falowód]]
[[ru:
[[fi:Aaltoputki]]
[[zh:波导]]
| |||