[科普中国]-软波导

简介

软波导是微波设备和馈线间起缓冲作用的传输线。软波导内壁呈波纹结构，具有很好的柔软性，能承受复杂的弯曲、拉伸和压缩，因而被广泛用于微波设备和馈线之间的连接。软波导的电气特性主要包括频率范围、驻波、衰减、平均功率、脉冲功率；物理机械性能主要包括弯曲半径、反复弯曲半径、波纹周期、伸缩性、充气压力、工作温度等1。

软波导在卫星天线上应用比较普遍，主要有以下两个作用: 一是用于消除硬波导之间的装配误差；二是利用软波导的可变形性，实现对反射器或馈源组件的指向微调。通常人们仅根据电性能的适应性对软波导进行选取，较少考虑软波导在航天器力学环境的适用性以及为适应恶劣力学环境所需要采取的措施2。

软波导的工作原理及材料选择软波导之所以能够提供一定的变形量，是因为软波导本身壁厚较小，约0.1mm ～ 0.3mm，且结构类似于许多串联在一起的碟簧，具有较好的弯曲变形能力。软波导变形时，软波导内部会产生弯曲应力，因此软波导的弯曲能力及能够承受的弯曲次数就与使用的材料息息相关。

航天上所用的软波导材料主要有以下几种：黄铜、磷青铜( 也叫锡青铜)、铍青铜等。国内航天使用最多的是黄铜软波导，主要用于硬波导之间的连接过渡。磷青铜、铍青铜软波导也有所使用，但由于其造价相对较高，应用不如黄铜软波导广泛，这两种软波导的强度比黄铜软波导要高，因此大多将其应用于力学环境较为恶劣的地方，例如作为可动部件的连接波导2。

软波导选择和安装的注意事项（1）在能够满足电性能使用要求的情况下，尽量选用选择截面尺寸较大的软波导。

图1所示是4根长度相同(110mm) 截面尺寸不同的软波导，在对波导两端法兰进行约束的情况下，在相同随机振动激励下软波导的应力分析结果，如图2所示。从分析结果可以看出，在相同载荷情况下，软波导截面尺寸相对较大的应力较小，因此在满足电性能的基础上应当尽量选择截面尺寸较大的软波导。

（2）软波导安装时，尽可能使软波导的宽面法线方向与存在最大位移差的方向一致。

根据软波导产品性能参数，软波导宽面和窄面的许用弯曲半径是不同的，宽面的许用半径要小于窄面的许用弯曲半径，也就是说产生同样曲率的情况下在宽面弯曲的情况下预应力要小。

（3）尽可能的使软波导与法兰连接的区域保持平直，避免装配时在与法兰连接位置软波导局部出现较大曲率的弯曲。

由于软波导允许的弯曲半径是一定的，曲率越大( 即弯曲半径越小) 波导应力越大，减小局部弯曲曲率就可以减少软波导装配时产生的预应力。

（4）选择合适长度的软波导。

软波导过长会导致波导悬空部分质量较大，振动时软波导受到自身中部悬空质量的影响，悬空质量增加，根部应力会增大; 但若软波导过短意味着软波导用于适应变形的部分较短，容易造成软波导与法兰连接位置局部曲率过大，从而导致软波导连接根部预应力较大，以至受到激励时发生断裂2。