Was sind Waveguides?

Waveguides sind Strukturen, die elektromagnetische Wellen auf einer bestimmten Frequenz bereitstellen, indem sie sie entlang einer vorgegebenen Bahn leiten. Sie bestehen aus einem leitfähigen Material und sind in der Regel Hohlraumresonatoren, die ein elektromagnetisches Feld innerhalb eines engen, geraden oder gekrümmten Kanals aufrechterhalten. Die Wellen werden durch die Grenzfläche zwischen der Luft oder einem anderen Dielektrikum und dem leitfähigen Material begrenzt und reflektieren innerhalb des Waveguides, wo sie bis zu einem Punkt im Raum transportiert werden.

Arten von Waveguides

Es gibt verschiedene Arten von Waveguides, die je nach Frequenz und Anwendung geeignet sind. Rechteckige Waveguides sind im Allgemeinen auf höhere Frequenzen ausgelegt und werden häufig bei Mikrowellenanwendungen verwendet. Koaxiale Waveguides haben eine zylindrische Form und sind flexibler in Bezug auf die Frequenz und können Signale mit höheren und niedrigeren Frequenzen übertragen. Weitere Arten von Waveguides sind axial-symmetrische, elliptische und Hohlleiter-Waveguides.

Elektromagnetische Felder in Waveguides

Elektromagnetische Felder in Waveguides können durch eine Reihe von Gleichungen beschrieben werden, einschließlich der Maxwell-Gleichungen und der Helmholtz-Gleichung. Die Felder sind in der Regel transversal, was bedeutet, dass sie senkrecht zur Richtung der Wellenausbreitung sind. In rechteckigen Waveguides können die elektrischen Felder in den Längsseiten des Waveguides eingeklemmt sein, während die magnetischen Felder in den kurzen Seiten eingeklemmt sind.

Beispielanwendung von Waveguides

Waveguides finden Anwendung in verschiedenen Bereichen, einschließlich Telekommunikation, Sensorik, Medizin und Luft- und Raumfahrt. In der Telekommunikation werden Waveguides zur Übertragung von Signalen in Kabeln und Antennen verwendet. In der Medizin können Waveguides bei der Laserchirurgie eingesetzt werden, um das Licht zur Behandlung von Geweben zu leiten. Und in der Luft- und Raumfahrt werden Waveguides zur Übertragung von Signalen und Daten in Satelliten und Raumsonden verwendet.