• 締切済み

方形導波管のインピーダンスについて

方形導波管のインピーダンスの求め方に関連してわからないことがあります。  TE10モードを考えています。 (1)導波管断面で長辺の長さを変えずに、短辺の長さを変えた場合、インピーダンスは変わりますか?インピーダンスは短辺の長さに依存しないと認識していたのですが、間違っているでしょうか? (長辺を変えた場合、長辺の長さをa、管内波長をλとした場合、インピーダンスは Z = 120*π/√(1-(λ/2a)^2) となる事は知っています) (2)1/4波長導波管変換器の寸法決定に関係しているのですが、異なる2つのインピーダンスZ1、Z2を持つ導波管の間に挟む変換導波管のインピーダンスZ3は Z3=√(Z1*Z2)となるよう選ぶべきなのですが、その場合、『長辺の長さを変えないとすると、短辺の長さは b3=√(b1*b2)として選ぶべきである』ということが理解できません。  ここでb1、b2、b3はそれぞれインピーダンスZ1、Z2、Z3の導波管の短辺の長さです。  どれか一部の疑問にでも答えていただける方いましたら、ぜひ教えて下さい。  よろしくお願いします。 もっと言うと、1/4波長変換器の断面サイズの決定方法に関連しているのですが、

みんなの回答

  • nrb
  • ベストアンサー率31% (2227/7020)
回答No.1

(1)間違ってます(TE10と書いているから不正かいでは無いです )  高さa(長い方) 横幅b 但し a>b (が抜けてますけど これが認識していれば正解)  TE10ならばそうです(H偏波の時)  n=0となるので  元の式TEモードの遮断周波数の式に代入して  TE10の遮断周波数はλ=2aとなります  したがって  右ネジの法則により  120*π/√(1-(λ/2a)^2)となる  でも・・・実際は小さくなりすぎると当然駄目ですので現実では無理です    (2)   ってどうやって接合するの長さが違うと接続できませんけど   なんか可笑しいですけど   テーパ導波管のことかいいな   http://www.rsec.co.jp/communication/douhakan.html   面倒だからここで聞いてくれ・・・・   

7624802
質問者

お礼

お返事ありがとうございます。 私が聞きたいのは (1) 導波管の短辺bに対すTE10モードでのインピーダンス依存性。(多分ないと思ってますが) (2) 広く言えばテーパ導波管のことですが、1/4波長整合器(変換器)と呼ばれるものの設計についてです。異なるインピーダンスの導波管を、反射なしにつなぐために、それらの間に挿入するものです。    専門家ではないですが、これを自作しようとしています。私が参照している本によると、なぜか短辺bの長さに上記のような条件がつくということで、その理由が理解できていない状況です。そこで(1)の疑問も第一歩として、あげています。  メーカーには聞きにくいですね。。。。;  誰かご存知の方いたら教えてください。

関連するQ&A

  • 遮断導波管のところで電波を全反射させる力がどこで働くのか判りません

    伝搬導波管と直径の小さめの遮断導波管を接続したとき、電波は接続面あたりで全反射します。直径が約半波長より小さい導波管は断面内のkベクトルが真空中のk(0)ベクトルよりすでに大きく前方(z方向)にはエバネセント波しか存在しないと解説されています。 私の質問はここからです。半径aを持つ円形の導波管の途中(z=0)まで誘電率と透磁率を同時に持つ架空の物質をぎっしり入れます。ここで簡単のため比透磁率=比誘電率とします。この値は十分大きく電磁波は伝搬可能です。また電界と磁界の比(特性界インピーダンス)は真空の377オームに近くなるでしょう。物質が入っていない導波管は遮断条件を満たしているとします。(重要なことは導波管の径はz依存性を持たないことです。) (1)接続面でモード変換が起きないため電気的なインピーダンスの不連続問題としてこの問題は解けると思うのですが自明のごとく答えは位相はシフトしますが全エネルギーは反射します。ここまでは正しいでしょうか。 (2)この問題を力学として捉えた場合、金属導波管内壁の法線ベクトルはz軸に垂直であるためエネルギーと運動量を持つ電磁波に-z方向の力を与えることは出来ません。システムのどの部分(場所)が回れ右の力を与えるのでしょうか。 だいぶ考えたのですがわかりません。エネルギーが遮断導波管にぶつかるのですから必ずどこかに押し戻す力が発生すると思いますが解りません。ご教授お願いします。また良い教科書があればご推薦頂ければ勉強したいと思います。よろしくお願いします。

  • 導波管とは?

    導波管とは中空の管状のもので、同軸ケーブルのように高周波成分であってもほとんど減衰なしに遠くまで電圧の信号を送ることが出来るものであると考えていたのですが、 http://www.ee.seikei.ac.jp/~seiichi/lecture/Wave/Column07/rectangle.html http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B0%8E%E6%B3%A2%E7%AE%A1 例えば、ここのページなどに導波管は光を含む電磁波を送るものである、というようなことが書かれてあるのですが、これってもしかして同軸ケーブルとは全く違うもので、ファラデーケージを形成した管で電磁波を送るものなのでしょうか? そのほかストリップラインというものもありますが、これは誘電率を制御することで特性インピーダンスを制御した基板上での同軸ケーブルみたいなものであると考えて良いのでしょうか?

  • 導波管

    1辺aの正方形断面のz方向に伸びる導波管があります。その中の電磁波についてなのですが、 境界x=0,aで電場、磁場が満たす条件を求めよという問題です。 E_y =E_z =0 , B_x =0 という答えになっていますが、これは電場は接線方向が、磁束密度は法線方向が接続するという境界条件から来るのでしょうか??もし、そうだとしても、正方形だとx,y方向を区別できない気がするのですが… TM波やTE波のことも書いてあるのですが、この問いを解くだけなら関係ないですよね?? 的外れなことを書いていたら申し訳ありません。わかる方いらっしゃいましたら、回答お願いします。

  • 導波管(もしくは同軸ケーブル)でのパワーの減衰

    導波管の仕様にはパワーの減衰要素として挿入損失と反射損失(VSWR)が記載されています。 実際に導波管内を電波が進行、通過する際には両方の要素を考慮する必要があるのですが A-挿入損失 0.02dB、VSWR 1.1:1 B-挿入損失 0.01dB、VSWR 1.2:1 の導波管に同じ10KW (CW)の電波(Sバンドマイクロ波)を流した場合どちらのほうがロスが少なく電波が通過するのでしょうか? (寸法などの要素はまったく同一とします) またその根拠(計算式など)もご教示お願いします。

  • 導波管の減衰について

    何度も申し訳ありません. 一度分かりやすい説明を頂いた後にもかかわらず申し訳ないのですが, 追加の手がかりが見つかり分からない点が増えてしまったため, 再度質問をさせていただきます. 添付した図にあるような式で減衰係数を表すことが出来るようですが, 別の本によると始めの( )内の因子だけで値が決定し,これがf^(3/2) に比例するそうです. この式のa,bはそれぞれ導波管の横,縦方向の寸法であり,σは導電率です. この式から何故,f^(3/2) との比例関係が導かれるのか分かりません. どなたか教えてください. 以下に前回の質問内容を再度書き込ませていただきます. 導波管について勉強しているのですが,教科書で分からないことが出てきました. 導波管の減衰は周波数fに対して f^(3/2) に比例すると書かれているのですが, これが何故そのような関係になるのかわかりません. 減衰係数から導出できるらしいのですが,f^(3/2)を含む式に変形することはできませんでした. ご存知の方がいましたら教えてください. 図5-24の点線がこのf^(3/2)だと思います. 参考になるかは分かりませんが,載せておきます. http://www.asahi-net.or.jp/~bz9s-wtb/doc/denjiha/tiw1c5tmp.pdf

  • マクスウェル方程式による平行平板導波路(矩形導波管)のTEモード

    光ファイバーや電磁波工学などを学習するときによくある矩形導波管の、y方向に制限がない(無限な空間)場合を平行平板導波路と考えているのですが、TE波の光がz方向に伝搬するとき、この場合Eyは Ey=E*sin(kx)*exp(-jkz) と表現することができ、さらにx軸の境界条件において E*sin(kx)=0 となり、K=mπ/a(m=1,2…)(aは導波管のx軸の領域)を得ることができるというところまでは理解できたのですが、m=0という値をとることができないらしいです。この理由がいまいちわからないのですが、m=0のとき伝搬定数kが0となってしまうことと何か関係があるように思えるのですが、違うのでしょうか?k=0だと何か都合が悪いのでしょうか? ちょっと難しい内容かもしれませんが、わかる方是非教えてください。よろしくお願いします。

  • インピーダンス変換について

    インピーダンスと巻数比、インピーダンス変換、入力インピーダンスと出力インピーダンスについて質問します。 ➀ 50Ωを75Ωにしたい場合の巻線比の計算法 公式を教えてください。 (2)50Ω/75Ωはインピーダンス変換器ではdbになるか。計算法を願いします。 (3)Z in=50 Ω Z out=75Ωの時、Zの値はいくらか。計算法を願いします。

  • インピーダンス

    ギターのスピーカーキャビネットを頂いたのですが、インピーダンスがいくつになるのか分かりません。Aに繋いだ場合とBに繋いだ時、またAとBを一緒に繋いだ場合のインピーダンスを教えていただけませんか? 1つのスピーカーのインピーダンスは8Ωです。 宜しくお願いします。

  • オベリスクの公式よりBを求める式にしたい

    オベリスクの体積V=h/6×(a・B+A・b+2a・b+2A・B)  h:オベリスクの高さ  a,b:上面の短辺長および長辺長  A,B:底面の短辺長および長辺長 よりBを求める公式にしたいのです。 よろしくお願いします。

  • 材料力学 梁の問題

    L字型の形状をした片持ち梁の計算方法が分かりません。 断面の形状は長方形です。長辺/短辺=a/b 荷重位置は梁の先端で短辺側。 算出したい値は相当応力になります。 何卒よろしくお願い致します。    長さ:X 長辺:a -----------------   |--------| |   | |  |長さ:Y    | | |   荷重:P → |--------| 短辺:b 具体的な例を下に示します。 この様な場合に材料には 曲げ応力とねじり応力が発生する という考えでよろしいのでしょうか? 曲げ応力とねじり応力を組み合わせて評価することになると どのように計算すればよいかわかりません。 お力をお貸し下さい。 90mm __________________ /______________ /| | / / | | 100N /↓/ 100mm | /_ / | |__________| | / | | / 200mm | | / |__|/ 6mm