傳輸線與波導

波導(waveguide)

波導是一根中空的金屬管——通常是矩形或圓形——靠著讓微波能量在內壁間反彈而傳輸,完全沒有中心導體。同軸電纜需要兩個導體,波導卻一個都不需要:電磁波只是像光在鏡面走廊裡那樣、或像聲音被傳聲筒匯聚那樣,在金屬管內來回曲折前進。在微波頻段,中空波導能以遠低於任何電纜的損耗傳輸大得多的功率,這正是雷達天線、衛星饋源與微波爐採用它的原因。

代價是:波導只在某個由橫截面尺寸決定的截止頻率之上才能運作;低於該頻率,波根本無法傳播、會逐漸衰減消失。這使波導本質上是個高通結構,並迫使其尺寸隨波長縮放——10 GHz 的波導橫向只有幾公分,而用於 FM 廣播的波導會寬達數公尺、荒謬至極。波導內部,能量以稱為「模態」(TE 與 TM)的不同場型傳播,每個模態各有自己的截止頻率。

f_c = c / (2a) (cutoff of dominant mode in a rectangular guide of width a)

光纖也是一種波導——只是它靠玻璃中的全內反射導引光、而非靠金屬導引微波。微波爐不漏微波的部分原因,是其網狀門上的孔遠小於 2.45 GHz 的截止尺寸。

又称
hollow waveguide波導管