软波导的用途和使用方法
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Pasternack博客

软波导的用途和使用方法

波导互连器件和波导组件用于军事、航空航天、卫星通信、雷达、微波/毫米波成像、工业加热/烹饪等各种微波和毫米波用途。在若干此类用途中,或在特定情况下,走线空间的几何机构会使得以硬波导组件或互连件走线时的成本或复杂度太高,或者使得其在刚度方面无法满足设计标准。

当上述几何机构要求实现非常不规则的弯曲段,或者当使用硬波导时难以进行可靠的制造或制造成本太高时,便可发生上述情形。另一种此类情形为人们希望在组件或结构之间设置一些机械隔离。在这些原因的作用下,软波导互连件应运而生,并广泛应用于各种用途。虽然可在很多情形中使用,但软波导也有其自身的限制,而且设计人员在完成波导布线及波导组装时必须注意做出相应的权衡。

软波导与硬波导的差异

与由坚硬结构和焊接/钎焊金属制成的硬波导不同,软波导由折叠的紧密互锁金属段构成。某些软波导还通过将互锁金属段内的接缝密封焊接而进行结构加强。这些互锁段的每一接合处均可轻微弯曲。因此在相同的结构下,软波导的长度越长,其可弯曲的程度就越大。此外,此类互锁段还设计为使得其内形成的波导通道尽可能地窄。

某些软波导可在宽面方向上弯曲,某些可在窄面方向上弯曲,还有某些可在宽窄面两方向上均可弯曲。还有一类称为“扭”波导的软波导可沿长度方向扭转。此外,还有一些波导器件融合了上述各种功能。

使用硬波导时,设计人员不得不通过现有可用波导段或委托定制硬波导部件完成设计。与此相比,以各种标准长度售卖的软波导可在配接时允许弯曲或弯折。为了实现更高的结构性能,某些软波导配有坚固的外部护套,而且这些波导器件可在制造时预制为所需的形状。

软波导的用途和使用方法

当使用硬波导时将导致复杂度过高,价格过贵或将导致生产进度表延期时,可以使用软波导。有时,为了应付各种设计变化,需要进行重新设计,以利用随手可得的软波导代替硬波导部分。此外,软波导还常用于原型组装,以在最终设计完成之前进行概念验证。

由于软波导结构不像硬波导一样较易传递机械能,因此某些应用对软波导具有“硬性”需求。举例而言,当某接合点处的相对位置可随温度、湿度或负载等环境条件的变化而大幅变动时,则可使用软波导段在两个可移位的接头之间实现一种高度“松弛”的连接。此外,某些软波导还可提供隔离冲击和振动的功能,但这种用法可能会缩短软波导的使用寿命。

不适于使用软波导的情形

与硬波导结构相比,软波导的刚性和物理稳健性通常较低。在还需硬波导进一步提供机械支持的情况下使用软波导时,任何较大的机械应变或负载都可能导致软波导损坏或电气性能下降。此外,过度的振动和冲击也会导致柔性波导的机械和电气故障。由于弯曲可导致软波导的接合点发生磨损、护套损坏或过早失效,因此软波导的设计一般并不适于反复弯曲。与某些硬波导相比,由于软波导的金属壁较薄,各段之间具有接触电阻,而且内部波导表面不太理想,因此其电气性能较差。由此可见,与硬波导相比,软波导一般传输特性略差,而且功率处理能力也较弱。此外,由于软波导将温度性能范围与刚性金属不同的外套材料和连接焊料当作关键部件,因此其工作温度范围也与硬波导不同。

如果软波导未设外保护套或未以其他方式密封,则任何微小的间隙都可能导致湿气及其他环境污染物进入其结构之内。虽然可通过吹扫和使用干燥剂减小软波导内的湿气量,但在高湿度或高污染的环境中,随着时间的推移,这些因素还是会对软波导的性能造成影响。