波导一般是中空金属管或轻质碳纤维复合材料,由红铜、黄铜或电镀金属等高级别金属制成,用于军事、航空航天、卫星通信、雷达、微波/毫米波成像等各种微波和毫米波用途。
(一)基础知识
波导按照截面形状不同,可分为矩形、圆形或椭圆形。在矩形波导中,当磁场沿传播方向时,可以形成横电波(TE)或H型波。如果电场在传播方向上,则称为横磁波(TM)或E波。当工作波长小于各种模式的截止波长,或者工作频率大于各种模式的截止频率时,这些模式都是传输模,因而波导可以形成多模传输。
与此相比,微带线、带状线或同轴电缆等双导体低频传输线能够进行横向电磁(TEM)模传输。在矩形波导和圆形波导中,主传播模为TE10模和TE11模。
WR-75 无缝软波导, 36 英寸,方形盖板法兰 ,10 GHz ~15 GHz
波导尺寸决定了其能够支持的波长及传播模态。波导的最低工作频率为一个波长的长度正好等于波导横截面宽度的信号频率。截止频率不仅与波形和波导尺寸有关,还与波导中所填充的介质有关。不同的频率会在波导中形成不同的模式。波导的主模式为电磁波能量引导效率最高的模式。
由于波导为超高频(SHF)系统的传输线,因此必须保证波导内只存在一个传播模态。波导传播模态取决于波导的工作波长、极化方式、形状和尺寸。
(二)相关计算器
1)波导计算器
Pasternack的波导计算器可计算矩形波导的截止频率、工作频率范围以及最合适的波导尺寸,为工程师们提供方便。
2)波长(TEM)计算器
Pasternack TEM(横向电磁模式)波长计算器 用于在给定输入信号的频率和介电常数(或VoP)的情况下确定矩形波导内的波长(单位为毫米)。