SAT一陸特講座 質問回答(短絡導波管で反射が起こる理由)

導波管短絡でなぜ反射が発生するかを理解することができません。短絡=インピーダンスゼロ=電流が流れて電波は戻ってこないように思います。導波管が開放(オープン)の場合なら反射して戻ってくるイメージはつくのですが短絡の場合が理解できません。

おっしゃる通り、電気回路に照らし合わせて考えると、短絡されている=電圧はゼロで電流が流れてそこで消滅、とならないのはおかしい、という感覚は大変良く分かります。実はこれが、集中定数回路的な考え方と分布定数回路的な考え方の最も大きく異なる点で、直感的に理解しにくい点です。

これを理解するためには、導波管の中を伝達する波が、エネルギー(電力 )を持って振幅する電圧と電流の変化である、という点を踏まえる必要があります。

電気回路では、電力を消費するのは抵抗のみで、コイルやコンデンサは静電エネルギや磁気エネルギの形で一時的に電力を蓄えることは出来るものの、電力を消費して熱に変えるということはしません。これは導波管でも同じで、もし導波管を伝ってくる電磁波を吸収して熱に変えたければ、導電性抵抗体のようなものを導波管と結合させ、そこで電力を吸収して熱に変換させる必要があります。これを利用して抵抗体の温度から電力を測定する方法もあります。

しかし、導波管を開放したり短絡した場合、そこに抵抗は存在しませんから、伝わってきた電磁波の電力が消えて無くなる行き場はありません。ではどうなるかというと、開放端や短絡端において、100%はね返って戻っていくしか無い訳です。

実は、これは高校物理に出てくる「固定端反射」と同じです。短絡導波管は、短絡されている壁において電圧の振幅がゼロとなるので固定端反射になります。なお、開放導波管は自由端反射になります。

詳しい波動の様子は、他所様のサイトですが

http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/wave/housoku/koteijiyuu.html

http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/2-1-0-0/2-1-2-4koteitannjiyuutann.html

この辺りを参考にして頂ければイメージが付くのではないかと思います。

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