Κυματοδηγός

Τμήμα κυματοδηγού με φλάντζες σύνδεσης μεσω.

Ο κυματοδηγός είναι διάταξη μετάδοσης κυμάτων. Συνήθως αναφέρεται για τη μετάδοση ηχητικών ή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Οι κλασσικοί κυματοδηγοί αποτελούνται από κοίλους μεταλλικούς σωλήνες ορθογώνιας, κυκλικής ή ελλειπτικής διατομής μέσα στους οποίους είναι εφικτή η όδευση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, ιδίως UHF και μικροκυμάτων, άνω του 1 GHz. Οι διαστάσεις του κυματοδηγού είναι συγκρίσιμες με το μήκος κύματος. Οι οπτικές ίνες είναι ειδική κατηγορία κυματοδηγών, κατάλληλες για ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στο υπέρυθρο και ορατό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Κάθε κυματοδηγός αποτελείται από ένα μακρύ μέσο, το οποίο κατάλληλο για τη μεταφορά των κυμάτων για τα οποία κατασκευάστηκε, ενώ στα όριά του χρειάζεται να ανακλάται το κύμα. Κάθε κυματοδηγός εμφανίζει κάποια αντίσταση, αν θεωρήσουμε ότι η αντίσταση είναι μηδέν, τότε σύμφωνα με τις εξισώσεις που περιγράφουν το φαινόμενο το πλάτος γίνεται άπειρο, που είναι αδύνατο.

Μέσα στον κυματοδηγό κάθε αρμονική συνιστώσα αντιστοιχεί σε μία άλλη ίσης συχνότητας και πλάτους συνιστώσας διαφορετικής κατεύθυνσης. Αυτό συμβαίνει εξ'αιτίας της ανάκλασης της μίας συνιστώσας στα όρια του κυματοδηγού παράγοντας την άλλη συνιστώσα. Οι δύο κατυθύνσεις είναι συμμετρικές ως προς τον άξονα του κυματοδηγού. Οι δύο συνιστώσες μαζί έχουν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός κύματος το οποίο μπορεί να αναλυθεί σε δύο διαφορετικές συνιστώσες, μία κατά τη διεύθυνση του άξονα, και μία κάθετη σε αυτήν. Η τελευταία δημιουργεί στάσιμα κύματα που εγκλωβίζονται σε συγκεκριμένο σημείο μέσα στον αγωγό. Αυτό θέτει περιορισμούς για τη συχνότητα του κύματος που μπορεί να μεταφέρει ο κυματοδηγός. Κάθε κυματοδηγός μπορεί να μεταφέρει μόνο κύματα και κυματικές συνιστώσες συχνότητας μεγαλύτερης από κάποια συγκεκριμένη συχνότητα. Αυτή εξαρτάται από το μέσον που είναι κατασκευασμένος ο κυματοδηγός και τις διαστάσεις του, δηλαδή εξαρτάται μόνο από τον κυματοδηγό και ονομάζεται συχνότητα αποκοπής.