چرا به موجبرها نیاز داریم؟

چرا به موجبرها نیاز داریم؟
در فرکانس های پایین (حدوداً کمتر از10MHz)، نظریه مداری AC بدون هیچ مشکلی به بررسی و تحلیل مدار می پردازد.

در فرکانس های زیر مقدار مذکور، می توان هر مدار الکتریکی دلخواهی شامل مقاومت، سلف و خازن (RLC) را بررسی کرد که نتایج به دست آمده با تجربه نیز به خوبی سازگار است.

به عبارت دیگر، به هنگام کار با مدارهایی که در فرکانس های پایین (حدوداً کمتر از100MHz) کار می کنند، می توان از اثرات تابش و میدان های الکترومغناطیسی تولیدی صرف نظر کرده و مدار مذکور را با نظریه AC تحلیل کرد.

نظریه مدار AC، تقریبی از نظریه میدان کامل است. در این حالت ابعاد مدار نسبت به طول موج کوچک است.

حال اگر فرکانس کاری افزایش پیدا کند، نظریه مداری AC دیگر توان تحلیل مدار را نداشته و نتایج به دست آمده اشتباه هستند. همان طور که می دانید، فرکانس و طول موج امواج الکترومغناطیسی طبق رابطه  با یکدیگر نسبت عکس دارند. مطابق با رابطه مذکور، با افزایش فرکانس، طول موج کاهش یافته و اندازه مدار نسبت به طول موج بزرگ می شود.

غالباً ابعاد آنتن ها حدود است که در λ طول موج کاری است. حال اگر ابعاد مدار نسبت به طول موج بزرگ شود، سیم های مدار به منزله یک آنتن رفتار کرده و در نتیجه تابش می کنند.

به طور مثال، مداری را در نظر بگیرید که ابعاد آن حدود 10 سانتی متر است. اگر سیگنالی با فرکانس بیش از 1 گیگاهرتز به آن وارد شود، انرژی الکترومفناطیسی دیگر محدود به سیم های مدار نبوده و توسط همان سیم ها تابش می شود. طول موج یک سیگنال یک گیگاهرتزی، برابر بااست.

جهت ساده تر شدن مطلب فوق، همان مدار با طول 10 سانتی متر را در نظر بگیرید. برای دو فرکانس کاری 100 مگاهرتز و 100 گیگاهرتز خواهیم داشت:

همان طور که در بالا ملاحظه می کنید، ابعاد مدار در فرکانس های بالا نسبت به طول موج بزرگ تر می شود.

جهت رفع این مشکل (تابش مدار)، یا باید ابعاد مدار را کاهش داد یا از موجبر جهت هدایت سیگنال ها استفاده کرد.

امروزه در اغلب مدارهای فرکانس بالا، دو پیشنهاد مذکور را به صورت ترکیبی استفاده می کنند.

این مطالب در شاخه ای از علم فیزیک به نام فوتونیک (فرکانس های اپتیکی) و مهندسی برق - الکترونیک و مخابرات مایکروویو (ریز موج) بررسی می شود.