標準的な矩形導波管は、内寸、使用帯域と接続フランジを基に識別します。WR番号だけで損失、耐電力や接続互換性まで保証されるわけではありません。WR-90の内寸22.86 × 10.16 mmは幅と高さの比が2.25で、すべての矩形導波管が厳密に2対1という説明は誤りです。
WR番号と寸法の読み方
一般的なWR呼称の数字は、広い側の公称内寸を0.01インチ単位で表します。WR-90なら0.900インチです。高さ、肉厚、公差と長さは別に図面で確認します。
寸法表は内側の空間を示します。高さを低くした構造では、同じ幅でも電力、整合と接続部の評価が必要です。円形・楕円形の導波管には異なる寸法体系とモードがあり、そのままWR式を適用できません。
代表的な内寸と使用帯域
| 呼称 | 内寸 a × b | 一般的な帯域 |
|---|---|---|
| WR-90 | 22.86 × 10.16 mm | 8.2～12.4 GHz |
| WR-62 | 15.799 × 7.899 mm | 12.4～18 GHz |
| WR-28 | 7.112 × 3.556 mm | 26.5～40 GHz |
これらは選定の参考範囲です。同じWRのフィルタ、窓や変換器が必ず全域を保証するとは限らないため、完成品の仕様を照合します。
TE10モードと遮断周波数
空気充填でa > bの一般的な矩形導波管では、基本モードはTE10です。遮断周波数はfc = c/(2a)、遮断波長はλc = 2aとなります。WR-90では約6.56 GHzです。
TEは電界の進行方向成分がないことを表します。TE10の横電界は広い側の寸法方向に半波状に変化します。振幅は入力電力や寸法に依存するため、すべての1 kW装置に同じ電界値を当てはめられません。
WR-90のTE20遮断は約13.11 GHz、TE01は約14.75 GHzです。通常帯域には遮断付近や高次モードに対する余裕があります。高次モードが伝搬可能であることと、必ず大きく励起されることは別です。
管内波長、位相速度と群速度
理想的な空気充填導波管の一つのモードについて、λg = λ0/√[1 − (fc/f)²]です。WR-90のTE10を10 GHzで使う例では、管内波長は約39.7 mm、群速度は約0.755cです。
同じモデルの位相速度は約1.325cですが、情報が光より速く伝わる意味ではありません。位相速度、群速度と自由空間波長を分けて扱います。「波の全構造が一定の遅い速度で進む」とだけ説明すると誤解を招きます。
損失とVSWRは型式ごとに確認
壁面の導電率、表面、長さと周波数が減衰に影響します。Microwaves101の計算例では理想的な銅WR-90の10 GHzで約0.108 dB/mが示され、実物はさらに損失を持つ場合があります。任意の銅製品に0.05 dB/m未満を約束できません。
VSWR 1.1未満も標準寸法だけからは導けません。接続を含めた基準面、帯域と校正方法を指定します。短い部品では接続の再現性が小さな損失の測定に影響することがあります。
フランジ、電力と受入れ検査
フランジ形式、穴位置、面、位置決めとシールを確認します。同じWRでもすべての接続面が互換とは限りません。平均・ピーク電力は温度、圧力、パルスと負荷反射の条件を伴って比較します。
受入れでは承認図面の内寸、長さ、向き、平面度と損傷を点検します。必要な材料記録とRF測定を追加し、公称WR番号だけで合格としないでください。
式は導波管の数学、損失例は導波管損失を参照できます。標準導波管の発注には、帯域、寸法、材質、両端接続と合否条件を指定してください。
