脊波导各种参数的计算

1、维晋资讯 2004年9月文章 SS 号：100S-8652( 2004) 03 一 050006脊波导各种参数的计算王萍(西安电子工程研究所 西安 710100)【摘要】 给出誓渡导的主要慕数：主模截止波长、眷注导单模工作带宽、眷渡导特性阻抗s瞥波导妙準容量、卷波导袁减，及各萝数的主备计算方法、部分家敷的修正曲践.美蟻词：捧波导；截止波悅；特性阻抗申圈分类号：TW 814文就特识曲川The Parameter Calculation for Ridge WaveguideWang Ping(Xifajt Electronic Engineering Research Institute t X

2、iran 710100)Abstr#维晋资讯 第3期王萍莽波导各种枣数的计算#维晋资讯 第3期王萍莽波导各种枣数的计算式中，鼬为波导中介质的介电熔数* 为常数，双脊波导=1*单骨波导讯=暑假定波导内的介质为空气，在频率/=oo的精况下+可以求出无限频準上的特性阻抗殒:1307ts/i,TT?lnc3c空+空+ sjn辺+兰竺 lnc3C前十洪十4 站十右.2 sin - k14打旷 -sin r4 左(12)#维晋资讯 第3期王萍莽波导各种枣数的计算#维晋资讯 第3期王萍莽波导各种枣数的计算k = =空諾=H 严aaa不直接使用脊波导的几何尺寸而使用这些参数可以使公式一般化把（10）式代人（9

3、）式就可求得任意频 率上的电压与功率之出定义的特性阻抗Zp3+2电压与电谎之比宦义的特性阻抗电压与电流之比定文的特性阻抗为*ZVf =（13）式中，匕 为脊波导横断面上脊中心处之电压M为脊波导顶面上纵向总电流(1O比较(12).(14)式，特性阻抗的定义方式不同采用相同的参数，结果不同说明不同定文的特性阻抗不可握 为一谈.33脊谀导与矩形波导特性阻抗的比较当待疲导的脊宽5增大到扱限J即$=盘时，脊肢导变啟了 aXd的矩形波导，则0=0,把这些数值代人(12,(U)式，也会得到电压比功率定义的特性阻抗；55维晋资讯 第3期王萍莽波导各种枣数的计算#维晋资讯 第3期王萍莽波导各种枣数的计算电压比电

4、流定义的特性阻抗:与f=3矩形波导走义的特性阻抗完全相同4脊波导的功率容量E理论最大功率容量:式中为脊波导横断面脊的中心线上的电场强度为双脊波导;=2为单脊波导#维晋资讯 第3期王萍莽波导各种枣数的计算选取的特性阻抗是电压与功率比定文的*特性阻抗值偏大注卩功率容量值偏小.另外公式未考虑脊边缘的曲场集中效应和安全 33 系数问题。实际上是脊边缘的电场强度高干脊中心线的电场强度* 则脊谀导的实际功率容堆尸r与脊边缘电场强度&有关”如图43 0取耳/艮为纵坐标*以脅波导截面宽边为横坐标以脊边缘倒角的 2.5 曲率半径卩为参数.可且看出曲率半径卩不同.Es/E,发生最大的 位置不同*根摇不同的曲率半径

5、円査到eEq发生摄大时的比值，3 0 我们就得到一个考虑了脊边缘效应的系数(E5/Eq),再考虑取安1.5全因索(15，得到实际功率容崑值为:Piw.g X閃爲于1.016)0.5心 B .ll (J5脊波导的衰减III0* 01 一TTT民-r-匚：Ems0.0*.050d -,025d 0 +,025d +.050d+.075d#维晋资讯 第3期王萍莽波导各种枣数的计算一种简便有效的计算脊波导的衰减常数的方法是；在频率/=4 (&/&)与P的昊系灯斤时*将脊波导的衰减常数与具有招同截止波长的矩形波导的奩减常数相比较定为归一化衰减常数盘如图5为单脊波导归一化衰减常数曲线，图6为双卷波导归一

6、化衰减常数曲线。当频率在八=后眞时，可以看出随着带宽的增加* J单调地增加b当理论带宽琢犬到为5.0时*实测 的衰减常数也值与由图所査得值相比，误差范围不超过25勞.同时要注意在计算口一化衰减常数值时. 假设柜形波导的占人的值与脊波导的即口的值一致*双脊波导*印口 = 皿单瘠波导人=05实际上，许2004年9丹丸挫雷达技术第33孫多标准波导的尺寸均在这个范围为了推导出脊波导在于=ZT/f的实际哀减常数宀代必须乘以矩形浪导 在/= /TA时的衰减常数ne.图5 单挣波导归一化衰减常数曲践图图6 双挣渡导归一化衰减常数曲线图#维晋资讯 第3期王萍莽波导各种枣数的计算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图7矩形波导衰减常數矩形波导的衰减常数见图九衰减常数为波导宽边的函数, 参数 = 0.5/ = 0.45。值谒注意的是，用此方法获得的 脊波导的歧减值在王作频带内非常接近最小衰减即在 4 所得到的衰减值在工作频带内接近最小衰减口6 举例例如：已知双脊波导WRD65Q截面尺寸为：a = 18. 29(mm), = 8. 15(mm), 5 = 4, 39(mm ) * d = 2. 57(mm)6. 1 載止波长已知bgu 符合我们

8、应用工程曲线的条件，计算 d/b=0, 315$/心=0. 24 * 査表得 cTEi0/a = 3. 12,即心= 5人l(mm)；同时用编制的应用程序获得Acmo壬5G(mm)两 种方法获得的结果误差不趙过2%,6.2 工作带宽已知九te】o = 57. 1 (mm) * 査表得 Wf = 3. 5则 Actem= 16. 3(mm) oArjion /k fzn = 98/czo L 18/cio = 11* 8(GHz)标准推荐带宽为ILSGHze6.3特性阻抗a.57/18. 29 = 0, 14; 4讥=4+39/1&29 = 0. 2438;d/h 2. 57/S. 15 = 0

9、, 315 : tc=Ac/a = 3，1； r= 57. 1 (mm)#维晋资讯 笫3期王萍眷波导各种参数的计算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维晋资讯 笫3期王萍眷波导各种参数的计算#维晋资讯 笫3期王萍眷波导各种参数的计算当 f = 18GHz139. 8146. 2(0)当 /= 6+ 5GHz 时16. 7 丫.57?1_139.8=238(0)-IIHT139. 8=155.

10、5(H)#维晋资讯 笫3期王萍眷波导各种参数的计算_25 -120ff2cosfz= 128, 4(n)m(IncScg)cos亠沖9曲,i . 2y d cos+ 7sin T + b sink.2原 1.4齐犷丽卜山一 7SinF.#维晋资讯 笫3期王萍眷波导各种参数的计算#维晋资讯 笫3期王萍眷波导各种参数的计算当/ = 18GHz 时 当 / = 6* 5GHz 时 当十=12GHz时6.4功率容量当/ = 6. 5GH：!时，双脊波导WRD650的功率容量最小2 nd nY d C0S 一 更十荻十石一； smk nS 1 +4诂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 衰减已知B/a = O45,查表得归一化衰减8仏0,矩形波导衰减=0. 12(dB/m)(材料为银)脊波导衰减 为b = 4 X