Für metallische Hohlleiter wählen Sie Werkstoff und Aufbau nach Leitfähigkeit, Masse, Oberfläche, Umwelt, Fertigung und Verbindung. Kupfer und Aluminium sind verbreitet, garantieren aber allein weder Verlust noch Leistung. Rechteck, Kreis, Steg und Taper erfüllen unterschiedliche Aufgaben.
Kupfer und Aluminium
Kupfer bietet hohe Leitfähigkeit, erfordert aber eine Bewertung von Masse, Bearbeitung und Fügeverfahren. Aluminium kann bei Gewichtsvorgaben Vorteile haben; Legierung, Oberfläche und Kontaktstellen müssen dazu passen.
Nicht jeder Hohlleiter benötigt sauerstofffreies Kupfer oder 6061-T6. Der konkrete Verlust hängt neben Material von Frequenz, Mode, Geometrie und Zustand ab. Auch bei gleichem WR-90-Querschnitt beeinflussen Länge und Flansche das Ergebnis.
Eine Dämpfung unter 0,01 dB/m bei 10 GHz gilt nicht pauschal für alle Produkte. Die natürliche Oxidschicht von Aluminium ersetzt keine Prüfung elektrischer Kontakte und der Korrosionsbedingungen.
Skintiefe und Beschichtung
Für einen guten Leiter gilt näherungsweise δ = √[2/(ωμσ)]. Kupfer mit σ = 5,8×107 S/m und μ ≈ μ0 ergibt bei 10 GHz etwa 0,66 μm. Das erläutert die Bedeutung der inneren Oberfläche.
Bei Beschichtungen zählen neben Dicke auch Untergrund, Haftung, Rauheit und Kontinuität. 3–5 μm Gold garantieren nicht in jedem Aufbau einen Kontaktwiderstand unter 0,1 Ω. Die Beschichtung muss zur RF- und Umweltanforderung passen.
Rechteck und Kreis
Im gewöhnlichen Rechteck mit a > b ist TE10 die Grundmode. Für Luft gilt die Grenzfrequenz c/(2a). WR-90 mit 22,86 × 10,16 mm hat etwa 6,56 GHz Grenzfrequenz und einen üblichen Nutzbereich von 8,2–12,4 GHz.
Im Kreis ist TE11 die Grundmodenfamilie. Kreisförmige Querschnitte können zu rotationssymmetrischen Speisungen passen, erzeugen aber nicht automatisch zirkulare Polarisation oder die geringsten Verluste.
Eine dielektrische Füllung verändert Moden, Grenzfrequenzen und Verluste. Sie erweitert die nutzbare Bandbreite nicht generell um 30%.
Steghohlleiter
Ein oder mehrere innere Stege verändern die Feldverteilung und Modengrenzen. Doppelsteghohlleiter werden in Breitbandanwendungen verwendet; der tatsächliche Bereich hängt von Stegbreite, Spalt und weiteren Abmessungen ab.
Die einfache Rechteckformel mit nur a und b kann nicht unverändert auf einen Stegquerschnitt übertragen werden. Enge Spalte können lokale Felder und Empfindlichkeit gegenüber Fertigungsfehlern erhöhen.
Taper und Horn
Ein Taper verändert den Querschnitt entlang des Wegs, beispielsweise für Größenübergang, Anpassung oder Modenumwandlung. Länge und Profil beeinflussen Reflexion und unerwünschte Anregung.
Länger ist nicht unter allen Bedingungen besser: Leiterweg, Platz und Herstellung zählen ebenfalls. Ein aufweitendes Horn soll in den Raum abstrahlen und hat damit eine andere Aufgabe als ein geschlossener Leitungsübergang.
Rillen, Fenster und starre Wege
Rillen verändern elektromagnetische Randbedingungen. Sie können in einem Feed zur gewünschten Strahlform oder Kreuzpolarisation beitragen, senken aber nicht jede Hohlleiterdämpfung um 40%.
Dielektrische Fenster benötigen passende Dicke, Material, Reflexion, Verlust und Dichtheit. Eine Abdeckung im Haushaltsmikrowellengerät ist nicht allein wegen des Namens mit einem Präzisionsfenster austauschbar.
Starre Wege brauchen passende Unterstützung und Bewegungsaufnahme. Flexible Teile dürfen nur in der vorgesehenen Ebene und innerhalb ihrer Radien bewegt werden. Ein Antennenkabel mit Koaxialstruktur bleibt trotz ähnlicher Aufgabe elektrisch eine andere Leitung.
Durchschlag und Prüfung
Spitzenfeld, Druck, Temperatur, Oberflächenzustand und reflektierte Last beeinflussen die Belastbarkeit. Mittlere thermische Leistung und Spitzenleistung sind getrennte Größen. Luft, Vakuum und gefüllte Strukturen haben unterschiedliche Bedingungen.
- Band, Mode, Querschnitt und vollständiger Verlauf.
- Werkstoff, Oberfläche und Fügeverfahren.
- Flansche, Abdichtung und Umgebung.
- Reflexion, Verlust, Leistung und Wärmeabfuhr.
- Abgeleitete Toleranzen und Abnahmeverfahren.
Nutzen Sie die Hohlleitergleichungen und die Dolph-Microwave-Bauteildaten. Eine gemeinsame Toleranz ±0,025 mm oder eine Kleinsignalprüfung ersetzt keine anforderungsgerechte Qualifikation.
