۳.۰ نحوهی حرکت مایکروویوها: مقدمهای بر انتقال
برای اینکه انرژی مایکروویو مفید باشد، باید با دقت از یک منبع (مانند فرستنده) به یک مقصد (مانند آنتن یا گیرنده) هدایت شود. در این فرکانسهای بالا، نمیتوانید فقط از یک سیم ساده استفاده کنید. در عوض، مهندسان برای هدایت انرژی مایکروویو به دو روش اصلی تکیه میکنند: خطوط انتقال و موجبرها.
۳.۱ آشنایی با خطوط انتقال
خط انتقال، رابط تخصصی است که برای انتقال انرژی از یک نقطه به نقطه دیگر با حداقل تلفات طراحی شده است. در فرکانسهای مایکروویو، خواص آن بسیار مهم است. مهمترین آنها امپدانس است که مخالفت کلی یک خط با جریان انرژی است و اثرات مقاومت و القا را با هم ترکیب میکند. مقاومت به ویژه در این فرکانسها به دلیل پدیدهای به نام اثر پوستی ، که در آن جریان تمایل دارد فقط روی سطح بیرونی (یا "پوست") یک هادی حرکت کند، قابل توجه است.
این مفهوم که به عنوان تطبیق امپدانس شناخته میشود ، مسلماً یکی از حیاتیترین اصول در تمام مهندسی RF و مایکروویو است. برای اینکه حداکثر میزان توان از یک منبع به یک بار (مثلاً از یک تقویتکننده به یک آنتن) منتقل شود، امپدانسهای آنها باید کاملاً با هم مطابقت داشته باشند. وقتی امپدانسها مطابقت ندارند ، بخشی از انرژی به جای تحویل به بار، به سمت منبع منعکس میشود. این ناکارآمد است و حتی میتواند به اجزای حساس آسیب برساند. مهندسان این عدم تطابق را با استفاده از یک معیار کلیدی به نام نسبت موج ایستاده ولتاژ (VSWR) اندازهگیری میکنند . یک تطابق کامل منجر به VSWR برابر با ۱ میشود، در حالی که هرگونه عدم تطابق منجر به مقدار بالاتری میشود. انجام درست آن کلید یک سیستم کارآمد است. انجام اشتباه آن منجر به هدر رفتن توان و آسیب بالقوه به تجهیزات میشود.
۳.۲ درک موجبرها
موجبر نوع متفاوتی از محیط انتقال است. این یک لوله فلزی توخالی و تک رسانا است که به طور خاص برای انتقال مایکروویوها استفاده میشود. برخلاف کابل کواکسیال (نوعی خط انتقال)، موجبر هیچ رسانای مرکزی ندارد؛ انرژی با بازتاب از دیوارههای داخلی لوله منتشر میشود.
جدول زیر تفاوتهای کلیدی بین این دو روش هدایت مایکروویو را برجسته میکند.
| ویژگی | خطوط انتقال | موجبرها |
| ساختار | ساختار دو هادی. | ساختار تک هادی. |
| موج پشتیبانی شده | میتواند موج TEM را پشتیبانی کند. | نمیتواند موج TEM را پشتیبانی کند. |
| محدوده فرکانس | همه فرکانس ها رو رد میکنه. | فقط فرکانسهای بالاتر از یک فرکانس «قطع» خاص را عبور میدهد. |
| نظریه زیربنایی | تحت کنترل نظریه مدار. | تحت حاکمیت نظریه میدان. |
نکته اصلی این است که موجبرها ساختارهای بسیار تخصصی هستند که برای مدیریت کارآمد انرژی مایکروویو با فرکانس بسیار بالا در موقعیتهایی که خطوط انتقال مرسوم از تلفات بیش از حد رنج میبرند، طراحی شدهاند. این انتخاب بین خطوط انتقال و موجبرها برای طراحی هر سیستم مایکروویو، از یک کابل ساده گرفته تا یک رادار پرقدرت، اساسی است. حال، بیایید طیف وسیعی از کاربردهایی را که این سیستمها ممکن میسازند، بررسی کنیم.