円形導波管の寸法は、内径、肉厚、長さ、接続、公差と材料の六点で整理します。内径は理想的な遮断条件を決めますが、組立品の性能をすべて保証しません。矩形のWR寸法をそのまま円形断面へ移さないでください。
1. 内径とモード
空気を満たした理想円管ではfc,TE11 ≈ 1.8412c/(πD)で、Dは内径です。次のTM01は同じ式の係数が2.4048になります。半径と直径を取り違えると二倍の誤差になります。
D = 25.4 mmなら遮断はそれぞれ約6.92 GHzと9.03 GHzです。その比は約1.306であり、この間が任意の変換器や曲がりの保証帯域になるわけではありません。
D = 22.86 mmならTE11は約7.69 GHz、TM01は約10.04 GHzです。10 GHzでは次の遮断に近いため、22.86 mmを全10 GHzシステムへの推奨径としません。
理想的なTE11には直交する二つの向きがあります。円形の輪郭だけで円偏波になるのではなく、励振条件が必要です。
2. 肉厚
剛性、圧力、製造、接合と環境から決めます。遮断式に用いるのは内径で、外側だけを厚くしても理想的な内部領域は直接変わりません。
表皮深さは表面付近のRF伝導を考える尺度ですが、機械的な肉厚を単独で決めません。全導波管共通の最小厚さ0.5 mmという規則はありません。
内側へのめっきが内寸を変えるなら、その厚さと分布を寸法管理に含めます。導通と密着性も別に確認します。
3. 長さと位相
長さは損失と位相に寄与します。理想的な伝搬モードのλg = λ0/√[1−(fc/f)²]には、選択した円形モードの遮断を用います。
半波長の整数倍をすべて禁止する必要はありません。共振とリップルは反射や終端にも依存します。よく整合された線路と両端を閉じた空洞は異なる構成です。
基準面間の長さを定め、重要なら位相や遅延も指定します。システム要求を確認せず最大十波長といった共通上限を置きません。
4. 接続部と位置合わせ
内径が等しくてもフランジが互換とは限りません。開口、中心、穴、ピン、シールと接触面を照合します。
段差やずれは反射とモード変換を起こし得ます。偏波を定める場合には変換部と給電の向きも重要です。締付けは図面と材料条件に従い、全接続へ一つのトルクやλ/4の公差を使いません。
5. 感度に基づく公差
小さく一様な内径変化ならΔfc/fc ≈ −ΔD/Dです。このモデルでは内径が0.1%増えると遮断は約0.1%下がります。
真円度、表面粗さ、局部欠陥と軸ずれは、すべて平均内径の変化で表せるものではありません。敏感な特性と実際の製造・計測能力を対応させます。
Dを32.00 mmから31.95 mmへ減らす例では、理想TE11遮断の上昇は約8.59 MHzで、187 MHzではありません。この計算だけで全0.05 mm誤差に2.7 dB損失や放電を結び付けることもできません。
6. 材料と環境
導電率、密度、熱膨張、腐食と製法を比較します。銅とアルミニウムは一般的な候補ですが、あらゆる構造に許される唯一の材料ではありません。
表面は導体損失に影響し、不連続部は反射やモード変換にも関係します。粗さの全影響を一種類の反射損失として説明しません。
冷却や密封が必要なら、平均・ピーク電力、圧力と温度を指定します。寸法検査はこれらの試験の代わりにはなりません。
図面と受入れ条件
内径、真円度、肉厚、長さ、フランジと表面を測定基準付きで記録します。帯域、モード、反射、損失と環境要求を加え、使用予定の組立状態で検証します。
関係式はSPINNER技術表の17ページを参照できます。円形導波管計算機では半径を使用するため、要求される入力寸法を先に確認してください。
