
【計】 waveguide
波導管(Waveguide)是一種用于定向傳輸微波或射頻能量的空心金屬管狀結構。其核心功能是以極低的損耗引導電磁波沿特定路徑傳播,常見于雷達系統、衛星通信和微波設備中。以下是詳細解釋:
結構特性
波導管通常由銅、鋁等導電材料制成,截面呈矩形(最常見)、圓形或橢圓形。其内部為真空或充填惰性氣體,通過金屬壁的反射約束電磁波在管内傳播。
來源:《微波工程》(David M. Pozar)
傳播機制
電磁波在波導管内以特定模式(如TE₁₀模)傳輸,波長需小于管道的截止波長($ lambda_c $)。傳播條件滿足:
$$ lambda < lambda_c $$
其中截止波長由管道截面尺寸決定。
來源:IEEE電氣與電子術語标準詞典
核心參數
$$ f_c = frac{c}{2} sqrt{left( frac{m}{a} right) + left( frac{n}{b} right)} $$
($ c $為光速,$ a, b $為矩形波導寬高,$ m,n $為模式序數)
常見類型
類型 | 特點 | 典型應用場景 |
---|---|---|
矩形波導 | 低損耗、易加工 | 雷達饋線系統 |
圓形波導 | 對稱性好、支持多模式 | 旋轉關節、天線饋源 |
脊形波導 | 帶寬更寬、尺寸較小 | 寬帶通信設備 |
高頻信號傳輸
適用于GHz頻段(如X波段、Ku波段),替代同軸電纜以減少導體損耗和輻射幹擾。
來源:NASA射頻技術手冊
特殊場景應用
來源:《射頻與微波工程基礎》(Frank Gustrau)
術語 | 區别點 |
---|---|
同軸電纜 | 適用于低頻,屏蔽性好但高頻損耗大 |
光纖 | 傳輸光信號,不受電磁幹擾 |
微帶線 | 平面結構,集成度高但功率容量低 |
注:因未搜索到可引用的公開網頁鍊接,本文内容綜合微波工程經典著作及行業标準術語定義。建議進一步查閱IEEE Xplore或IET數據庫獲取權威文獻。
波導管是一種用于定向傳輸電磁波(尤其是微波或更高頻率)的金屬結構裝置,其核心功能是高效引導電磁波傳播,同時減少能量損耗和外界幹擾。以下是詳細解釋:
波導管通常為空心金屬管,内壁光滑且常鍍有高導電率材料(如銀),以降低電阻損耗。常見形狀包括矩形、圓形和六邊形等,截面尺寸與傳輸信號的波長相關。
基于截止頻率特性:波導管存在一個臨界頻率(截止頻率),僅允許高于此頻率的電磁波通過,低于則被大幅衰減。例如,矩形波導的截止頻率計算公式為: $$ f_c = frac{15 times 10}{W} , text{Hz} $$ 其中,( W )為波導開口最大尺寸(單位:厘米)。若( W=10 , text{cm} ),則截止頻率為1.5GHz,僅允許高于此頻率的信號通過。
常見類型包括普通波導管(矩形、圓形)、裂縫波導管、光線波導管等。特殊設計如六邊形波導管可優化特定頻段的傳輸效率。
如需進一步了解波導管的工程參數或具體應用場景,可參考相關電磁學文獻或專業通信技術手冊。
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