волновод

ВОЛНОВОД - искусств. или естеств. канал, способный поддерживать распространяющиеся вдоль него волны, поля к-рых сосредоточены внутри канала или в примыкающей к нему области. Различают экранированные В. с хорошо отражающими стенками, к к-рым относят волноводы металлические, направляющие эл--магн. волны, а также коаксиальные и многожильные экраниров. кабели, хотя последние обычно причисляют к линиям передачи (длинным линиям). Однако практически все типы В. следует рассматривать как разновидность линий передачи. К экранир. В. относят также волноводы акустические с достаточно жёсткими стенками.

В открытых (неэкранир.) В. 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 В. принадлежат и системы с поверхностными волнами, направляемыми границами раздела сред.

Осн. свойство В.- 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 экраниров. В. фазовые скорости обычно превышают скорость распространения плоской однородной волны в заполняющей среде (скорость света, скорость звука), эти волны наз. быстрыми. При неполном экранировании они могут просачиваться сквозь стенки волновода, переизлучаясь в окружающее пространство. Это т. н. утекающие волны. В открытых В., как правило, распространяются медленные волны, амплитуды к-рых быстро убывают при удалении от направляющего канала. Каждая мода характеризуется предельной частотой w_k, наз. критической; мода может распространяться и переносить вдоль В. поток энергии только на частотах , превышающих . Однако в некоторых случаях (многопроводные линии передачи, полые акустич. волноводы) существуют моды, для к-рых , их наз. главными или квазистатическими.

При больших В. становится сверхразмерным (поперечные размеры В, значительно превышают длину волны): тогда в нём одновременно распространяется множество мод, к-рые при определ. соотношениях между амплитудами и фазами могут группироваться в лучи. Пульсируя вдоль В., они периодически то отражаются, то отрываются от его стенок. В местах отрыва стенки можно убрать, заменив В. последовательно расставленными отражателями. Такие, а также аналогичные им линзовые системы относят к квазиоптическим В. или к квазиоптич. линиям передачи (см. Квазиоптика). М. А. Миллер.

   <<      Предметный указатель      >>