グーバウ線

グーバウ線路またはゾンマーフェルト・グーバウ線路[ 1 ]あるいは略してG線路は、UHFおよびマイクロ波周波数で電波を伝導するために使用される単線伝送線路である。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]誘電体コーティング伝送線路は、 1899年 のアーノルド・ゾンマーフェルトによる電線上の表面波の研究に基づいて、1907年にF・ハームズ[ 5 ]と1950年にジョージ・J・E・グーバウ[ 6 ]によって発明された。[ 7 ] [ 8 ] これは、UHFで高周波送信機と受信機をアンテナにリンクするための給電線として使用され[ 2 ] [ 3 ] 、科学研究にも使用されている。[ 8 ]

グーバウの特許から引用した、導体と発射装置を示す図

説明

1955年のUHFテレビアンテナ用グーバウ給電線に関する記事[ 3 ]。線状と円錐状のランチャーが示されている。

グーバウ線路自体は、誘電体でコーティングされた単線導体で構成されています。[ 2 ] G線路との結合は、円錐状の金属製「ランチャー」または「キャッチャー」を用いて行われます。これらの細い端は、例えば同軸給電線のシールドに接続され、伝送線路は円錐の先端の穴を通過します。[ 2 ]グーバウ線路の利点は、他の種類の伝送線路 よりも高周波における誘電損失による減衰が少ないことです。低周波無線信号の伝送に使用される平行線路（ツインリード線）や同軸ケーブルは、 UHF帯の上限で大きな損失を示し、100フィート（33メートル）を超える距離ではほとんど役に立ちません。[ 2 ]グーバウ線路は、これらの周波数から、導波管が必要となるマイクロ波周波数まで、低損失のアンテナ給電線 として機能します。 [ 2 ]

Gラインは、電気回路内の電線ではなく、導波管の一種です。Gラインは、電磁波の伝播速度を自由空間速度よりも遅くすることで機能し、波面を導体に向かってわずかに内側に曲げることで、電磁波を同調させます。大きな半径の曲げは許容されますが、単線の曲げが急すぎると、線が放射してエネルギーを空間に失ってしまいます。理論上は誘電体コーティングが必須であり、これにより電磁波が遅くなり、電線に沿って収束します。しかし、実際には金属の有限な導電率が同様の効果を生み出し、むき出しのGラインでも伝播する電磁波を同調させることができると指摘するユーザーもいます。

ホーン以外にも、グーバウ線路への電波の入射と出射に用いられる構造がいくつかある。テーパード・コプレーナ導波路のような平面構造から、テラヘルツ帯まで、はるかに高い周波数で電波を「発射」することができる。この場合、単一の金属導体の寸法は典型的には1μmである。 [ 9 ]

グーバウ線は、一次元の電磁表面波を介してエネルギーを伝導します。これは、中波AM放送局から家庭用AMラジオに信号を運ぶ地上波と呼ばれる二次元の表面波に類似しています。表面波が導体の輪郭に沿って曲がり、沿って進む性質は、丘の向こう側でAMラジオ局を受信できる理由や、地平線越えレーダーの仕組みを説明しています。

参照

特許

参考文献

  1. ^ Yeh, C.; Shimabukuro, F. (2000). 『誘電体導波路の本質』 Springer Science & Business Media. ISBN 0387497994。
  2. ^ a b c d e f Straw, R. Dean編 (2000). ARRLアンテナブック, 第19版. pp.  18.2 – 18.3 . ISBN 0872598179。{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  3. ^ a b cリーバーマン、レナード（1955年4月）「Gラインアンテナの引込み線」（PDF）ラジオ・テレビ・ニュース53 （ 4）：124-125。2014年9月14日閲覧。
  4. ^グリフィス、B. ホイットフィールド・ジュニア (2000).無線電子伝送の基礎. サイテック・パブリッシング. pp.  307– 308. ISBN 1884932134。
  5. ^ Harms、F. (1907)。「Elektromagnetische Wellen an einem Draht mit isolierender zylindrischer Hulle」 [円筒形の絶縁シースを備えたワイヤ上の電磁波]。アンナレン・デア・フィジーク。23 (6): 44–60。Bibcode : 1907AnP...328...44H。土井：10.1002/andp.19073280603。Stulle, Bergoz 2012 The Goubau line、p.148 より引用。 2014年11月24日Wayback Machineにアーカイブ。
  6. ^ Goubau, G. (1950). 「表面波と伝送線路への応用」. Journal of Applied Physics . 21 (11): 1119– 1128. Bibcode : 1950JAP....21.1119G . doi : 10.1063/1.1699553 .Stulle, Bergoz 2012 The Goubau line、p.148 より引用。 2014年11月24日Wayback Machineにアーカイブ。
  7. ^ゾンマーフェルト、A. (1899)。「Ueber die Fortpflanzung elektrodynamischer Wellen längs eines Drahtes」。物理学と化学のアナレン。67 (2): 233–290。Bibcode : 1899AnP...303..233S。土井：10.1002/andp.18993030202。Stulle, Bergoz 2012 The Goubau line、p.148 より引用。 2014年11月24日Wayback Machineにアーカイブ。
  8. ^ a b Stulle, F.; Bergoz, J. (2012年4月15～19日). 「グーバウ線 - 高周波ビーム計測装置のベンチテストのための表面波」. BIW2012: 第15回ビーム計測ワークショップ(PDF) . バージニア州ニューポートニューズ: Joint Accelerator Conferences ウェブサイト. pp.  146– 148. ISBN 978-3-95450-121-2. 2014年11月24日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2014年9月15日閲覧。
  9. ^ T. Akalin, 「THz周波数における表面波伝送線路に基づく高解像度バイオセンサー」、第35回ヨーロッパマイクロ波会議、2005年10月3日～7日、パリ、フランス、および T. Akalin、「テラヘルツ周波数における単線伝送線路」、IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (IEEE-MTT)、第54巻、第6号、2006年6月、ページ：2762～2767
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