금속 도파관 재료는 도전율, 질량, 표면, 환경, 제조와 접합을 고려해 선택합니다. 구리와 알루미늄이 흔하지만 금속 이름만으로 손실과 전력을 보증하지 않습니다. 직사각형, 원형, 리지와 원뿔 전이는 서로 다른 설계 결정을 나타냅니다.
구리와 알루미늄
구리는 높은 도전율을 제공하지만 밀도, 가공과 접합 조건을 고려해야 합니다. 알루미늄은 경량 구조에 유리할 수 있으나 합금, 처리와 접촉이 여전히 중요합니다.
모든 도파관에 무산소 구리나 6061-T6가 필요한 것은 아닙니다. 주파수, 환경과 허용 손실에서 재료와 공정을 선택합니다.
같은 WR-90 치수라도 표면, 도금, 길이와 플랜지 조립이 결과를 바꿉니다. 모든 구조에 10 GHz에서 0.01 dB/m 미만을 약속할 수 없습니다.
표피 깊이와 도금
좋은 도체 근사에서 δ = √[2/(ωμσ)]입니다. 구리 도전율 σ ≈ 5.8×107 S/m, 투자율 μ ≈ μ0를 가정하면 10 GHz에서 약 0.66 μm입니다. 표면의 중요성을 보여 주는 기준 계산입니다.
도금은 도전율, 부식, 접촉, 밀착성, 모재, 거칠기와 연속성을 함께 확인합니다. 두께 하나만으로 충분하지 않습니다.
3～5 μm 금도금이 모든 접촉 저항을 0.1 Ω 미만으로 보장하지 않습니다. DC 접촉 저항 하나도 접합부의 전체 마이크로파 응답을 나타내지는 않습니다.
직사각형과 원형 단면
a가 b보다 큰 보통 직사각형 도파관의 기본 모드는 TE10입니다. 이상적인 공기 충전 구조의 차단은 c/(2a)입니다. 표준 부품은 경로 구성에 유용하지만 대역과 모드를 확인해야 합니다.
원형의 기본 모드는 TE11이며 회전 대칭 급전 등에 활용할 수 있습니다. 원형이라는 이유로 자동 저손실이나 원형 편파가 되는 것은 아닙니다.
유전체 삽입은 전파와 손실을 바꿉니다. 모든 충전 또는 라이닝된 원형 도파관이 대역폭을 30% 넓힌다는 규칙은 없습니다.
리지가 있는 도파관
리지는 장과 차단을 바꿉니다. 이중 리지는 광대역 설계에 쓰이지만 간격, 국소 전계, 손실과 공차를 검토해야 합니다.
빈 직사각형의 a와 b만 사용하는 공식을 그대로 옮길 수 없습니다. 리지 간격이 작으면 치수 정확도와 피크 전계가 중요해질 수 있습니다.
전이부와 원뿔 구조
전이부는 축 방향으로 단면을 바꿔 크기를 연결하거나 정합·모드 변환을 수행합니다. 길이와 프로파일은 반사와 원치 않는 여기에 영향을 줍니다.
길다고 항상 좋아지는 것은 아닙니다. 경로와 공간, 손실이 추가됩니다. 호른도 넓어지지만 방사 기능은 두 선로를 잇는 전이부와 다릅니다.
주름, 강성과 창
주름은 경계 조건이나 모드를 제어하여 특정 급전 패턴 형성에 도움을 줄 수 있습니다. 모든 도파관의 감쇠를 40% 줄이지는 않습니다.
강성 구간은 일정 형상을 유지하지만 접합부에 힘이 걸리지 않도록 지지가 필요합니다. 강성과 재료는 서로 다른 속성이므로 한 분류가 다른 분류를 배제하지 않습니다.
유전체 창과 덮개에는 재료, 두께, 손실, 반사, 온도와 밀봉 조건이 필요합니다. 가정용 전자레인지 덮개와 정밀 RF 창은 이름이 비슷하다고 교환할 수 있는 부품이 아닙니다.
제조·검수용 정보
- 대역, 모드, 단면, 길이와 형상.
- 재료, 도금, 표면과 접합.
- 플랜지, 정렬, 씰과 환경.
- 반사, 손실과 평균·피크 전력.
- 근거 있는 공차와 측정 방법.
모든 크기에 ±0.025 mm를 지정하지 말고 성능과 인터페이스에서 공차를 결정합니다. 전파 원리와 Dolph Microwave 부품을 참고하여 실제 구성을 정합니다.
