学校里学不到的射频波导窍门和知识-微波杂志.PDF

ApplicationNote 应用笔记 学校里学不到的射频波导窍门和知识 RF Waveguide Tips and Facts You Can’t Learn in School Pasternack，美国加州Irvine市 对于许多微波和毫米波应用而言，射频波导 导器件即可承载微波击穿、介质击穿或次级电 是导向传输技术的首选。与同轴或微带传 子倍增击穿发生前的最大功率。与此不同，圆 输线相比，波导互连和波导器件可提供更低的 形波导可传播的最大带宽比为1.3601:1，即最高 插入损耗及更佳的电压驻波比（VSWR ）。此 单模频率与最低截止频率的比为1.3601:1。矩形 外，由于波导器件功率处理和热处理能力高、 波导的推荐工作频率为比截止频率高30%的频率 结构坚固，因此其还是航空航天、军事以及科 以及比第二高次模截止频率低5%的频率。这些 技等需要高功率及高性能的应用领域的极为理 推荐值防止了在较低频率下发生频率分散，以 想的器件。然而，要想保证波导系统和波导互 及在较高频率下发生多模运行的情形。 连能以最佳性能运行，有许多细微之处和易于 即使当波导器件工作于上述推荐频率范围 遗忘的因素不能忽视。因此，要想在波导领域 内，其整个带宽上的波群延迟和相位延迟也将 里纵横捭阖，必须掌握大量的专业知识。而 占到光速的一个较大百分比（图2 ）。这与同轴 且，由于很多技术依赖波导器件，尤其毫米波 传输线等TEM模传输线在工作频率下具有较为 波导器件，因此高深的专业知识可以节省大量 平坦的波群延迟不同。波群延迟内的非线性相 的时间和金钱。 位或大幅度变化可导致宽带宽雷达系统发生保 真度误差，甚至导致宽带宽数字通信系统发生 类型、导模和频率特性 码间干扰。移相器等器件可用于对波导响应中 圆形、椭圆或矩形封闭波导的导电壁可 的延迟、分量延迟和不等长布线进行校正。 促进导模电磁波的传播。每种波导器件均具有 当波导互连的长度较短时，插入损耗、相 数种不同的导模（图1 ），而且每种波导器件 位延迟或VSWR将难以测量。短距离上的插入损 的导模频率特性方程式均不同。对于矩形波导 耗和其他性能参数的值非常低，因此除了最高 而言，TE10导模因衰减程度最低，因此最为 性能的矢量网络分析仪（VNA ）之外，其他均 常用。此外，矩形波导也往往是波导部件和组 将因超出测量能力而无法测量。这是因为上述 件中最常使用的类型。然而，当布线距离较长 插入损耗可仅为1dB的极小一部分，而其他VNA 时，常使用圆形或椭圆波导连接。虽然波导器 的动态范围可能不足以将其与噪声区分开来。 件能以多模方式运行，但由于各种导模之间的 虽然波导器件一般都性能极高，但是有时 相互作用，将使得信号完整性劣于每种单模下 同轴电缆布线反而更受青睐。例如，当需要发 的信号完整性（例如，当高次模之间发生倏逝 生多次插拔，或者布线较为紧密或复杂，或希 波耦合时），因此这种方式并不理想。 望削减成本时，同轴电缆更为合适。在采用低