СВЧ — это сверхвысокие частоты. Так называется диапазон электромагнитных волн: от дециметровых до миллиметровых. Его использование в технике достаточно разнообразно: это связь, радиолокация, и промышленный нагрев. Однако антенна остается антенной, независимо от области ее применения. Задача антенны — излучать в пространство электромагнитную энергию, а также (это физика гарантирует) делать обратное преобразование в токи и напряжения. При этом важнейший показатель — потери мощности в антенне.2yagi24vid2

Потери в антеннах для малых сигналов оборачиваются резким падением дальности качественной связи, а для больших — снижением КПД промышленных установок нагрева. Хотя катушки индукционных печей для металла, и конденсаторы для нагрева диэлектриков, антеннами в технике не принято называть, но с точки зрения физики — это тоже антенны, просто их действие распространяется на небольшую область пространства, например, шкаф микроволновки.

Волновой характер электромагнитной энергии сильно затрудняет ее направленную передачу, поэтому реальные конструкции эффективных антенн не могут быть простыми. Особенно это проявляется тогда, когда размер длины волны становится соизмерим, или даже в разы меньше размеров антенн и линий передачи. Это как раз диапазон СВЧ. Благодаря этому разнообразие конструкций СВЧ антенн достаточно велико, и начинает приближаться к устройствам оптического диапазона.

В диапазонах СВЧ, особенно сантиметровом, начинает особенно сказываться поверхностный эффект: токи текут в очень тонком слое металла. Поэтому есть смысл изготавливать антенны из легких полимерных материалов, но зато металлический слой приходится делать с применением серебра для повышения проводимости, и золота для защиты от коррозии. Непроводящие материалы, которые входят в конструкцию СВЧ антенны, должны иметь малые диэлектрические потери, хорошую прочность и выдерживать большой диапазон температур эксплуатации. Однако главной причиной, почему СВЧ антенны не могут быть слишком дешевыми, является точность их изготовления и достаточно сложный процесс регулировки. И не так много существует предприятий где это могут выполнить с надлежащим уровнем качества.

СВЧ усилители

СВЧ усилители применяются для усиления, в основном, слабых сигналов. Естественно, что область их применения — это радиолокация и связь. Конечно, усиливаются и сигналы в передающих трактах аппаратуры связи, но прием сигналов значительно сложнее. Здесь особенно влияют помехи. Сигналы СВЧ связи, как правило, очень слабы, и чтобы получить из них информацию, их нужно отфильтровать от помех и усилить. Поскольку, несмотря на все чудеса микроминиатюризации аппаратуры, размеры устройств соизмеримы с длиной волны, а иногда даже больше, то активные (усиливающие) элементы устанавливаются по особым правилам, а размеры и форма пассивных (металлических проводников) начинают играть ключевую роль в вопросе, заработает устройство вообще, или нет. Известное из низкочастотной техники явление самовозбуждения усилителей, в СВЧ приобретает роль постоянной угрозы. Это явление нарушает работу усилителей, настолько, что они не могут выполнять свои функции. Профилактика этих явлений требует выбора качественных и стабильных по времени материалов для изделий, а также очень высокой квалификации от проектировщиков. Полупроводниковые приборы, используемые в качестве активных элементов для СВЧ, особенно с низким уровнем шума, стоят значительно дороже обычных транзисторов и диодов. СВЧ усилитель — это весьма наукоемкий продукт, который не может быть дешевым даже при бесконечной щедрости и доброте изготовителей. Иначе производство просто окажется убыточным. И уж, конечно, изготовить их могут только в условиях специализированного предприятия. Это и будет самым дешевым и надежным вариантом.

СВЧ антенны и СВЧ усилители