Волноводы в терагерцовом диапазоне
Радиотехника
Abstract
Рассмотрены наиболее употребляемые типы волноводов, которые нашли применение в терагерцовом диапазоне. Приводятся основные электрические характеристики металлических, диэлектрических и металлодиэлектрических волноводов. Рассмотрены их конструктивные особенности. Показаны области применения каждого волновода. Проведено сравнение электрических и механических характеристик каждого волновода, предложены оптимальные решения. Известно, что важнейшими характеристиками волноводов являются: равномерная частотная и линейная фазовая характеристики, погонные потери и максимальный уровень передаваемой мощности. В терагерцовом диапазоне широкому применению металлических волноводов препятствуют два существенных фактора: во-первых, изготовление одномодовых металлических волноводов невозможно в связи с микроскопическими размерами самих волноводов; расчетные значения погонных потерь в таких волноводах из-за скин-эффекта превышают все допустимые нормы; во-вторых, применение сверхразмерного металлического волновода ограничено многоволновостью. Основным средством борьбы с многоволновостью является наличие самофильтрации. Металлические волноводы указанным свойством не обладают. Диэлектрические волноводы относятся к классу волноводов открытого типа. Основным недостатком волноводов открытого типа является наличие радиационных потерь. Это свойство играет решающую роль и не позволяет создавать функциональные элементы для реализации схем различного назначения терагерцового диапазона. В настоящей статье теоретически и экспериментально показано, что наилучшими электрическими характеристиками обладают металлодиэлектрические волноводы. Этот волновод относится к классу сверхразмерных волноводов. Наличие диэлектрического покрытия на стенках волновода, с одной стороны, приводит к существенному уменьшению продольных токов на металлических стенках волновода, с другой - обеспечивает самофильтрацию высших типов волн, которые могут возникнуть на неоднородностях. Эти свойства металлодиэлектрического волновода позволяют создавать практически все волноводные элементы, на основе которых возможна реализация высокочастотных схем различного назначения.
