脊波導各種參數(shù)的計算

1、維晉資訊 2004年9月文章 SS 號：100S-8652( 2004) 03 一 050006脊波導各種參數(shù)的計算王萍(西安電子工程研究所 西安 710100)【摘要】 給出誓渡導的主要慕數(shù)：主模截止波長、眷注導單模工作帶寬、眷渡導特性阻抗s瞥波導妙準容量、卷波導袁減，及各蘿數(shù)的主備計算方法、部分家敷的修正曲踐.美蟻詞：捧波導；截止波悅；特性阻抗申圈分類號：TW 814文就特識曲川The Parameter Calculation for Ridge WaveguideWang Ping(Xifajt Electronic Engineering Research Institute t X

2、iran 710100)Abstr#維晉資訊 第3期王萍莽波導各種棗數(shù)的計算#維晉資訊 第3期王萍莽波導各種棗數(shù)的計算式中，鼬為波導中介質(zhì)的介電熔數(shù)* 為常數(shù)，雙脊波導=1*單骨波導訊=暑假定波導內(nèi)的介質(zhì)為空氣，在頻率/=oo的精況下+可以求出無限頻準上的特性阻抗殞:1307ts/i,TT?lnc3c空+空+ sjn辺+蘭竺 lnc3C前十洪十4 站十右.2 sin - k14打曠 -sin r4 左(12)#維晉資訊 第3期王萍莽波導各種棗數(shù)的計算#維晉資訊 第3期王萍莽波導各種棗數(shù)的計算k = =空諾=H 嚴aaa不直接使用脊波導的幾何尺寸而使用這些參數(shù)可以使公式一般化把（10）式代人（9

3、）式就可求得任意頻 率上的電壓與功率之出定義的特性阻抗Zp3+2電壓與電謊之比宦義的特性阻抗電壓與電流之比定文的特性阻抗為*ZVf =（13）式中，匕 為脊波導橫斷面上脊中心處之電壓M為脊波導頂面上縱向總電流(1O比較(12).(14)式，特性阻抗的定義方式不同采用相同的參數(shù)，結(jié)果不同說明不同定文的特性阻抗不可握 為一談.33脊諛導與矩形波導特性阻抗的比較當待疲導的脊寬5增大到扱限J即$=盤時，脊肢導變啟了 aXd的矩形波導，則0=0,把這些數(shù)值代人(12,(U)式，也會得到電壓比功率定義的特性阻抗；55維晉資訊 第3期王萍莽波導各種棗數(shù)的計算#維晉資訊 第3期王萍莽波導各種棗數(shù)的計算電壓比電

4、流定義的特性阻抗:與f=3矩形波導走義的特性阻抗完全相同4脊波導的功率容量E理論最大功率容量:式中為脊波導橫斷面脊的中心線上的電場強度為雙脊波導;=2為單脊波導#維晉資訊 第3期王萍莽波導各種棗數(shù)的計算選取的特性阻抗是電壓與功率比定文的*特性阻抗值偏大注卩功率容量值偏小.另外公式未考慮脊邊緣的曲場集中效應(yīng)和安全 33 系數(shù)問題。實際上是脊邊緣的電場強度高干脊中心線的電場強度* 則脊諛導的實際功率容堆尸r與脊邊緣電場強度&有關(guān)”如圖43 0取耳/艮為縱坐標*以脅波導截面寬邊為橫坐標以脊邊緣倒角的 2.5 曲率半徑卩為參數(shù).可且看出曲率半徑卩不同.Es/E,發(fā)生最大的 位置不同*根搖不同的曲率半徑

5、円査到eEq發(fā)生攝大時的比值，3 0 我們就得到一個考慮了脊邊緣效應(yīng)的系數(shù)(E5/Eq),再考慮取安1.5全因索(15，得到實際功率容崑值為:Piw.g X閃爲于1.016)0.5心 B .ll (J5脊波導的衰減III0* 01 一TTT民-r-匚：Ems0.0*.050d -,025d 0 +,025d +.050d+.075d#維晉資訊 第3期王萍莽波導各種棗數(shù)的計算一種簡便有效的計算脊波導的衰減常數(shù)的方法是；在頻率/=4 (&/&)與P的昊系燈斤時*將脊波導的衰減常數(shù)與具有招同截止波長的矩形波導的奩減常數(shù)相比較定為歸一化衰減常數(shù)盤如圖5為單脊波導歸一化衰減常數(shù)曲線，圖6為雙卷波導歸一

6、化衰減常數(shù)曲線。當頻率在八=后眞時，可以看出隨著帶寬的增加* J單調(diào)地增加b當理論帶寬琢犬到為5.0時*實測 的衰減常數(shù)也值與由圖所査得值相比，誤差范圍不超過25勞.同時要注意在計算口一化衰減常數(shù)值時. 假設(shè)柜形波導的占人的值與脊波導的即口的值一致*雙脊波導*印口 = 皿單瘠波導人=05實際上，許2004年9丹丸挫雷達技術(shù)第33孫多標準波導的尺寸均在這個范圍為了推導出脊波導在于=ZT/f的實際哀減常數(shù)宀代必須乘以矩形浪導 在/= /TA時的衰減常數(shù)ne.圖5 單掙波導歸一化衰減常數(shù)曲踐圖圖6 雙掙渡導歸一化衰減常數(shù)曲線圖#維晉資訊 第3期王萍莽波導各種棗數(shù)的計算6 5 4 3 2O 876 5

7、 4 3 2岳13富NI ZOP3ZWHH3 4 S67R 10 1520 30.4 J.6.U 1.0小-WIDTH OF GUIDE IN CMO-38765 4圖7矩形波導衰減常數(shù)矩形波導的衰減常數(shù)見圖九衰減常數(shù)為波導寬邊的函數(shù), 參數(shù) = 0.5/ = 0.45。值謁注意的是，用此方法獲得的 脊波導的歧減值在王作頻帶內(nèi)非常接近最小衰減即在 4 所得到的衰減值在工作頻帶內(nèi)接近最小衰減口6 舉例例如：已知雙脊波導WRD65Q截面尺寸為：a = 18. 29(mm), = 8. 15(mm), 5 = 4, 39(mm ) * d = 2. 57(mm)6. 1 載止波長已知bgu 符合我們

8、應(yīng)用工程曲線的條件，計算 d/b=0, 315$/心=0. 24 * 査表得 cTEi0/a = 3. 12,即心= 5人l(mm)；同時用編制的應(yīng)用程序獲得Acmo壬5G(mm)兩 種方法獲得的結(jié)果誤差不趙過2%,6.2 工作帶寬已知九te】o = 57. 1 (mm) * 査表得 Wf = 3. 5則 Actem= 16. 3(mm) oArjion /k fzn = 98/czo L 18/cio = 11* 8(GHz)標準推薦帶寬為ILSGHze6.3特性阻抗a.57/18. 29 = 0, 14; 4譏=4+39/1&29 = 0. 2438;d/h 2. 57/S. 15 = 0

9、, 315 : tc=Ac/a = 3，1； r= 57. 1 (mm)#維晉資訊 笫3期王萍眷波導各種參數(shù)的計算120?rz/Scos 乎2童十加小 戒、2 丄 1 2 , d COS 1 r . Zn6 r Tlncsc 26)cos T + 7Sin 莎十石 72Sln sin* r k4打占10 121 + 0. 116 + 0. 080457維晉資訊 笫3期王萍眷波導各種參數(shù)的計算#維晉資訊 笫3期王萍眷波導各種參數(shù)的計算當 f = 18GHz139. 8146. 2(0)當 /= 6+ 5GHz 時16. 7 丫.57?1_139.8=238(0)-IIHT139. 8=155.

10、5(H)#維晉資訊 笫3期王萍眷波導各種參數(shù)的計算_25 -120ff2cosfz= 128, 4(n)m(IncScg)cos亠沖9曲,i . 2y d cos+ 7sin T + b sink.2原 1.4齊獷麗卜山一 7SinF.#維晉資訊 笫3期王萍眷波導各種參數(shù)的計算#維晉資訊 笫3期王萍眷波導各種參數(shù)的計算當/ = 18GHz 時 當 / = 6* 5GHz 時 當十=12GHz時6.4功率容量當/ = 6. 5GH：!時，雙脊波導WRD650的功率容量最小2 nd nY d C0S 一 更十荻十石一； smk nS 1 +4詁2LT_Tsin124(kW)cvi = 134+4(。)Z0VI = 142. 7(0)Zqv/ = 218a 7(0)Pf = 4 X 鶴研=4 X (272)2 = 1L 4kW)65 衰減已知B/a = O45,查表得歸一化衰減8仏0,矩形波導衰減=0. 12(dB/m)(材料為銀)脊波導衰減 為b = 4 X