Wellenleitung

Wellenleitung oder Wellenleiter beschreibt eine Struktur, die elektromagnetische Wellen gezielt einschränkt und in einer bestimmten Richtung führt. Sie dient dem Transport von Signalen mit geringem Verlust und kontrollierter Impedanz über Distanzen, ohne dass sich die Strahlung ungewollt in angrenzende Räume ausbreitet. Wellenleitungen nutzen Boundaries, oberflächenartige Leiter oder die optische Totalreflexion, um das Ausbreitungsmuster zu steuern.

Es gibt verschiedene Bauformen. Metallische Wellenleitungen bestehen aus leitenden Wänden mit rechteckigem oder round-crosssection und führen hauptsächlich hochfrequente Signale im Mikrowellenbereich. Sie unterstützen verschiedene Transversalmuster (TE, TM) und weisen eine Cut-off-Frequenz auf, unterhalb derer kein Durchgang möglich ist. Schmale Abmessungen erhöhen die Frequenzgrenze, ermöglichen aber nur bestimmte Moden. Metallische Wellenleitungen sind robust, frei von Verlusten durch die Wände und in der Praxis in Radargeräten, Radar-Signalsystemen und Hochfrequenzverteilungen verbreitet.

Diegleitenden Wellenleitungen nutzen die Grenze zwischen unterschiedlichen Dielektrika. Dielektrische Wellenleitungen, darunter optische Fasern und Planarwellenleitungen, führen Signale durch Totalreflexion im Inneren des Materials. Optische Fasern ermöglichen Glas- oder Kunststoffkerne mit geringerem Brechungsindex umgeben von Mantelmaterial; sie unterscheiden zwischen einstufigen (single-mode) und mehrmodigen (multi-mode) Fasern und verwenden Schritt- oder Graded-Index-Profile, um Dispersion zu kontrollieren.

Häufige Kennzeichen sind Verlust, Dispersion, Modenstruktur und Impedanz. Anwendungen finden sich in Funk- und Satellitenkommunikation, Radar- und Messtechnik sowie in der optischen Telekommunikation, Sensorik und integrierten photonischen Schaltungen.