- 微波元件基體材料與衰減的關(guān)系
- 波導(dǎo)內(nèi)表面粗糙度和衰減量的關(guān)系
- 波導(dǎo)管安裝誤差與電性能的關(guān)系
- 選用導(dǎo)電性能好的原材料
- 采用熱處理方法，這樣能獲得較好的電磁波傳輸性能
近幾年來(lái)由于星載天線、大功率雷達(dá)的工作頻率越來(lái)越高，頻帶越來(lái)越寬，發(fā)射功率越來(lái)越大，使饋線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式變得越來(lái)越復(fù)雜，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)觀念、生產(chǎn)能力已制約了產(chǎn)品性能的提高。
對(duì)大功率容量的雷達(dá)而言，由于其功率大，饋線系統(tǒng)中重要微波元件的尺寸誤差、表面粗糙度、安裝精度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功率容量影響也非常大。若成型的微波元件出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，設(shè)計(jì)者很難通過(guò)電調(diào)得以補(bǔ)救。因此，了解各種誤差對(duì)系統(tǒng)電性能的影響，在設(shè)計(jì)中能預(yù)防誤差的產(chǎn)生，在加工中能通過(guò)合理的工藝方法消除各種制造誤差，這對(duì)保證微波元件的電性能和提高系統(tǒng)的功率容量尤為重要。
波的傳輸特性
在任何情況下，波在傳輸過(guò)程中均有損耗及反射。主要原因在于傳輸途中有各種各樣的障礙物，如波導(dǎo)的不規(guī)則變形、波導(dǎo)材料的突變、各個(gè)波導(dǎo)元件之間口徑尺寸不一致、接頭處波導(dǎo)口不同軸、多次的連接等。反射波不但不能保證電磁波的傳輸，而且駐波波腹處會(huì)在大功率工作中導(dǎo)致系統(tǒng)的電擊穿。因此元器件尺寸越精確，法蘭電接觸越好，損耗和反射波就越少。在設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)該盡可能避免波導(dǎo)的不規(guī)則變形，保證尺寸的精確度，同時(shí)還要有相應(yīng)的加工工藝和檢驗(yàn)技術(shù)，確保高頻導(dǎo)電層的良好導(dǎo)電性、平坦性及連接處的準(zhǔn)確性，以滿足電氣設(shè)計(jì)要求。
微波元件基體材料與衰減的關(guān)系
即使是理想光滑的波導(dǎo)，其基體材料的導(dǎo)電率也不大。如果給理想光滑的波導(dǎo)內(nèi)腔電鍍純銀或純銅，可以提高高頻導(dǎo)電層的導(dǎo)電率，從而使波導(dǎo)衰減降低。表1是金屬和合金在20℃，f=10GHz時(shí)的衰減量（波導(dǎo)口徑為23mm×10mm）。
從表1的數(shù)據(jù)可看出，導(dǎo)電性能良好的鋁、銅、銀等材料在傳輸電磁波時(shí)損耗較小。同種材料退火去除應(yīng)力有利于恢復(fù)金屬導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，使其導(dǎo)電率增加，波導(dǎo)衰減減少。在實(shí)際工作中，為了取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)盡量采用熱處理方法，這樣能獲得較好的電磁波傳輸性能。
波導(dǎo)內(nèi)表面粗糙度和衰減量的關(guān)系
波導(dǎo)表面粗糙時(shí)的衰減量與理想光滑時(shí)的衰減量α的比值為：
式中KT1，KT2，Kp分別為波導(dǎo)a，b邊的表面粗糙因子。
由Benson和AILison對(duì)各種不同工藝加工的口徑為25.4mm×12.7mm銅波導(dǎo)管，測(cè)出KT1，KT2，Kp之后，據(jù)上式算出的α′/α之值見(jiàn)表2［1］。[page]
對(duì)表2數(shù)據(jù)的分析可知：
(1)精密拉制成型的波導(dǎo)管性能較好。
(2)電拋光比化學(xué)拋光效果好，能獲得較優(yōu)越的電氣性能。
(3)光亮鍍銅的效果最佳。
波導(dǎo)表面粗糙度越低，加工難度越大，制造成本也越高。為了降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，在不同頻段，控制波導(dǎo)管表面粗糙度的要求是不同的。頻率越高，波長(zhǎng)越小，粗糙度值要求也越低。表3為實(shí)際工作中總結(jié)出的銅、黃銅、鍍銀波導(dǎo)在不同頻率時(shí)的粗糙度要求，可作為設(shè)計(jì)時(shí)的依據(jù)。
波導(dǎo)管安裝誤差與電性能的關(guān)系
在由許多波導(dǎo)元件組成的系統(tǒng)中，除在波導(dǎo)中插入不均勻性元件會(huì)引起波的反射外，兩元件連接處產(chǎn)生的不連續(xù)性也會(huì)引起波的反射，以至降低傳輸效率。
微波元件在安裝過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題有以下幾種［2］：
(1)波導(dǎo)口徑不一致，如圖1(a)所示。
(2)波導(dǎo)口徑一致，但中心不同軸，如圖1(b)所示。
(3)波導(dǎo)口徑一致，但中心線不平行，存在夾角θ，如圖1(c)所示。
以23mm×10mm的波導(dǎo)為例，在f=10GHz時(shí)不同類型的安裝誤差所引起的駐波比見(jiàn)表4-表7。
對(duì)表4~表7的數(shù)據(jù)分析可知，波導(dǎo)口徑誤差所致的駐波系數(shù)比波導(dǎo)口徑一致而因連接錯(cuò)位所引起的駐波系數(shù)要大；偏角對(duì)H面駐波系數(shù)的影響比對(duì)E面駐波系數(shù)的影響更顯著。因此微波元件在加工過(guò)程中要盡量保證口徑一致、端面法蘭與元件軸心線盡量垂直，使夾角θ≤0.2°，在安裝過(guò)程中通過(guò)使用定位銷或其他的工藝方法盡量使口徑同軸，這樣才能有效地減小元件的駐波，從而降低電磁波在元件中傳輸時(shí)的損耗。
通過(guò)對(duì)微波元件材料特性、表面質(zhì)量、加工和安裝精度對(duì)電性能的影響的對(duì)比分析，找出了可用于指導(dǎo)生產(chǎn)的數(shù)值依據(jù)和方法，在實(shí)際工作中能夠有的放矢，對(duì)避免一些不必要的失誤、減少重復(fù)勞動(dòng)有不可忽視的作用。
