深度解析双脊波导设计优势

摘要：射频和微波系统中，传输线主要有同轴电缆、波导及带状线等，其中波导是给定频带有效地传输射频信号能量，主要构造是金属导电材料，可以处理极高功率的电平。波导类型很多，今天我们来了解一下单脊和双脊波导。

射频和微波系统中，传输线主要有同轴电缆、波导及带状线等，其中波导是给定频带有效地传输射频信号能量，主要构造是金属导电材料，可以处理极高功率的电平。波导类型很多，今天我们来了解一下单脊和双脊波导。

一、脊波导

波导根据其内部横截面的形状可分为多种类型，在射频系统中常见的是矩形、圆形、椭圆、单脊和双脊，其中矩形波导最常见。波导通过多种模式承载电磁能，尽管这些模式通常被指定为具有最理想的损耗和带宽特性的基本模式。这种模式通常是横电波模 (TE) ，其中电场方向垂直于传播方向。该模式具有指向和远离波导侧壁的电场。

因为波导的壁是接地的，向波导添加内部脊是会改变波导内电场的。因此从顶壁或底壁或两个壁中心添加导电脊的波导被称为脊波导。添加内部脊移动了接地平面并限制了电场必须在波导内传播的距离，与没有脊的波导相比，还增加了壁之间的电容。

采用脊控制波导阻抗的能力还允许在不需要额外组件或设备的情况下进行阻抗匹配，或者将阻抗匹配余量减少到更容易管理的程度。这可以大大降低设计成本和复杂性。在存在实体空间和重量限制的许多应用中，具有较小物理尺寸但仍可以在低频下工作的波导可能是可取的。

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脊波导的优点：

与类似尺寸的非脊波导相比，截止频率更低。既降低阻抗还降低了波导的低频截止点。扩展高阶模式频率，可能有利于波导滤波器设计。在波导内添加脊还创建可能具有新的内部结构的更高阶的波导模式。通过适当的设计和制造，可以控制脊的尺寸和深度以实现非常具体的行为，包括在某些情况下，将不需要的模式推到超出感兴趣的频率并减少过滤的需要。在紧凑空间中需要增强功率处理时取代平面传输线比矩形波导更宽的带宽允许像用例那样使用范围广泛的“传输线”

二、单脊与双脊

脊波导分为单脊和双脊，它们都是矩形波导，在波导的宽壁中心具有电容负载。