Ein Wellenleiter (oder Hohlleiter) ist eine hohle, röhrenförmige Übertragungsleitung aus einem guten Leiter. Er dient der Ausbreitung elektromagnetischer Energie (hauptsächlich der Übertragung elektromagnetischer Wellen mit Wellenlängen im Zentimeterbereich).
Bei der Auswahl der Größe des rechteckigen Hohlleiters sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:
1. Problem der Wellenleiterbandbreite
Um sicherzustellen, dass sich elektromagnetische Wellen innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs im Wellenleiter in einem einzigen TE10-Modus ausbreiten können, sollten andere Moden höherer Ordnung unterdrückt werden.
2. Problem der Wellenleiter-Leistungskapazität
Bei der Übertragung der erforderlichen Leistung darf der Wellenleiter nicht durchschlagen. Durch eine geeignete Erhöhung von b lässt sich die Belastbarkeit steigern, daher sollte b so groß wie möglich sein.
3. Dämpfung des Wellenleiters
Nachdem die Mikrowelle den Wellenleiter durchlaufen hat, ist zu hoffen, dass der Leistungsverlust gering bleibt. Durch Erhöhung des Parameters b lässt sich die Dämpfung verringern, daher sollte b so groß wie möglich sein.
Unter Berücksichtigung der vorteilhaften Faktoren wird die Größe des rechteckigen Wellenleiters im Allgemeinen wie folgt gewählt:
a=0,7λ, λ ist die Grenzwellenlänge von TE10
b=(0,4-0,5)a
Die meisten rechteckigen Hohlleiter sind mit einem Seitenverhältnis von a:b = 2:1 ausgelegt und werden als Standardhohlleiter bezeichnet, um ein maximales Bandbreitenverhältnis von 2:1 zu erreichen, d. h. das Verhältnis der höchsten Frequenz zur niedrigsten Grenzfrequenz beträgt 2:1. Zur Verbesserung der Belastbarkeit werden Hohlleiter mit b > a/2 als Hochleistungshohlleiter bezeichnet; zur Reduzierung von Volumen und Gewicht werden Hohlleiter mit b > a/2 verwendet.
Das maximale Bandbreitenverhältnis, das ein kreisförmiger Hohlleiter übertragen kann, beträgt 1,3601:1, d. h. das Verhältnis der höchsten Einzelmodenfrequenz zur niedrigsten Grenzfrequenz beträgt 1,3601:1. Die empfohlene Betriebsfrequenz für einen rechteckigen Hohlleiter liegt 30 % über der Grenzfrequenz und 5 % unter der Grenzfrequenz des zweithöchsten Modus. Diese empfohlenen Werte verhindern Frequenzdispersion bei niedrigen Frequenzen und Mehrmodenbetrieb bei höheren Frequenzen.
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Veröffentlichungsdatum: 12. Juni 2023
