Волновод
-
искусственный или естественный канал, способный поддерживать
распространяющиеся вдоль него волны,
поля которых сосредоточены внутри канала или в примыкающей к нему области.
Различают экранированные волноводы с хорошо отражающими стенками, к которым
относят волноводы металлические,
направляющие эллектромагнитные волны, а также коаксиальные и многожильные
экраниров. кабели, хотя последние обычно причисляют к линиям передачи (длинным линиям).
Однако практически все типы волноводов следует рассматривать как разновидность
линий передачи. К экранированным волноводам относят также акустические волноводы с достаточно жёсткими стенками.
В открытых (неэкранированных) волноводах локализация поля обычно обусловлена явлением полного внутр. отражения от
границ раздела двух сред (в волноводах диэлектрических и простейших световодах)либо от областей с плавно изменяющимися параметрами среды (напр., ионосферный
волновод, атмосферный волновод, подводный звуковой канал). К открытым волноводам
принадлежат и системы с поверхностными волнами, направляемыми границами раздела
сред.
Основное свойство волновода - существование в нём дискретного
(при не очень сильном поглощении) набора нормальных волн (мод),
распространяющихся со своими фазовыми и групповыми скоростями. Почти все моды
обладают дисперсией, т. е. их фазовые скорости зависят от частоты и
отличаются от групповых скоростей. В экранированных волноводах фазовые
скорости обычно превышают скорость распространения плоской однородной
волны в заполняющей среде (скорость света, скорость звука), эти волны называются быстрыми
(сверхсветовыми, сверхзвуковыми). При неполном экранировании они могут
просачиваться сквозь стенки волновода,
переизлучаясь в окружающее пространство.
Это так называемые утекающие волны. В открытых волноводах, как правило,
распространяются медленные волны, амплитуды которых быстро убывают при
удалении от направляющего канала.
Каждая мода характеризуется предельной частотой wk,
называемой критической; мода может распространяться и переносить вдоль
волновода поток энергии только на частотах , превышающих .
Однако в некоторых случаях (многопроводные линии передачи, полые
акустические волноводы) существуют моды, для к-рых , их наз. главными или квазистатическими.
При больших
волновод становится сверхразмерным (поперечные размеры волновода значительно
превышают длину волны): тогда в нём одновременно распространяется множество мод,
которые при определенных соотношениях между амплитудами и фазами могут
группироваться в лучи. Пульсируя вдоль волновода, они периодически то
отражаются, то отрываются от его стенок. В местах отрыва стенки можно
убрать, заменив волновод последовательно расставленными отражателями.
Такие, а также аналогичные им линзовые системы относят к квазиоптическим
волноводам или к квазиоптическим линиям передачи (см. Квазиоптика).
Знаете ли Вы, что только в 1990-х доплеровские измерения радиотелескопами показали скорость Маринова для CMB (космического микроволнового излучения), которую он открыл в 1974. Естественно, о Маринове никто не хотел вспоминать. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.