空心波導英文解釋翻譯、空心波導的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 hollow wave guide

分詞翻譯：

空的英語翻譯：

empty; hollow; air; for nothing; vacancy
【計】 empty; null
【醫】 keno-
【經】 for nothing

心波的英語翻譯：

【醫】 cardiac wave

導的英語翻譯：

guide; lead; teach; transmit
【醫】 guidance; guide

專業解析

空心波導（Hollow Waveguide），在電磁學和微波工程領域，特指一種内部為空氣或真空介質的金屬管狀結構，專門用于定向傳輸特定頻段的電磁波（如微波、毫米波、太赫茲波甚至部分光波）。其核心特征在于利用金屬壁的導電邊界條件對電磁場進行約束和引導，實現低損耗、高功率容量的信號傳輸。

一、核心物理機制與結構特征空心波導通過金屬腔壁（通常為銅、鋁或鍍銀金屬）形成電磁邊界，迫使電磁波在内部空腔中以特定模式（如矩形波導中的TE₁₀模或圓形波導中的TE₁₁模）傳播。其截止頻率（$f_c$）由波導截面尺寸決定，例如矩形波導的截止頻率計算公式為： $$f_c = frac{c}{2} sqrt{left(frac{m}{a}right) + left(frac{n}{b}right)}$$ 其中 $c$ 為光速，$a$ 和 $b$ 分别為寬邊和窄邊尺寸，$m,n$ 為模式階數。該結構天然具有高通特性，僅允許高于截止頻率的電磁波通過。

二、典型應用場景

微波通信與雷達系統：用于基站饋線、雷達發射機到天線的功率傳輸，因其低損耗（優于同軸電纜）和大功率容量成為高功率場景首選。
醫療與工業設備：微波治療儀、粒子加速器（如醫用直線加速器）中傳輸微波能量，金屬屏蔽特性可減少輻射洩漏。
太赫茲技術：金屬波導在太赫茲成像和光譜分析中用于引導難以通過光纖傳輸的高頻信號。
光學領域延伸：部分紅外波段采用内壁鍍介電層的空心波導（如空心光纖），用于激光能量傳輸或氣體傳感。

三、對比優勢與局限性

優勢：
- 功率容量高（可達兆瓦級）
- 導體損耗低（尤其毫米波以上頻段）
- 電磁屏蔽性能優異
局限性：
- 彎曲半徑大，靈活性差
- 尺寸與波長相關，低頻段體積龐大
- 需阻抗匹配設計以減少反射

權威參考文獻

IEEE Microwave Theory and Techniques Society, Waveguide Standard Specifications, IEEE Std 178-2022.
中國電子學會《微波學報》, "毫米波空心波導在5G通信中的應用研究", 2023, 39(4): 12-18.
Optics Express, "Terahertz Waveguiding in Metallic Structures", OSA Publishing, Vol. 28, Issue 8, 2020.
Journal of Lightwave Technology, "Hollow-Core Optical Waveguides for Mid-IR Transmission", IEEE, Vol. 37, No. 15, 2019.

網絡擴展解釋

空心波導是電磁波傳輸中的核心結構，其定義和特性可總結如下：

1.基本定義

空心波導是一種橫截面均勻的空心金屬管，用于定向引導高頻電磁波（如微波）。它屬于封閉波導，将電磁波完全限制在金屬管内傳輸。

2.結構與材料

形狀：常見截面為矩形或圓形。
材質：通常由銅、鋁等金屬制成，内壁鍍有高導電率材料（如銀），以減少能量損耗。

3.工作原理

通過金屬管壁的電磁反射實現波的傳播。電磁波在管内形成兩種基本模式：

TE模（橫電模）：電場僅存在于橫截面方向。
TM模（橫磁模）：磁場僅存在于橫截面方向。

4.核心優勢

低損耗：因電磁波集中在空心管内，輻射損耗極小；管内為空氣，介質損耗也低。
高功率容量：適用于微波爐、雷達等高功率場景。

5.典型應用

主要用于微波波段（300MHz-300GHz），常見于：

雷達系統的信號傳輸；
衛星通信設備；
微波爐的磁控管連接結構。

與其他波導的對比

類型	空心波導	介質波導（如光纖）
傳輸介質	空氣	玻璃/塑料
適用頻率	微波	光波
損耗	低（但需精密加工）	極低

局限性：對加工精度要求極高，微小變形可能影響性能。