波导的探索与研究

从1887年赫兹用实验证明了电磁波的存在以后，人类逐渐开始了对微波的探索与研究。微波具有的特性使得微波像埋在深海里的宝藏，有着极大的吸引力却又难以挖掘。一方面它超高的频率使得人们难以掌控它，另一方面它超大的信息容量以及超大的带宽又让人们垂涎欲滴。直到波导技术有了重大的突破，微波技术才得到有效的推进。

波导的发展与兴盛

为了尽可能保证传输微波的同时将损耗减小，最早在1893年的时候J.J.汤姆孙提出了可以用圆形金属管传输电磁波，他设想电磁波可以在金属管中以反射的形式传播，在1894年O.J.洛奇第一次证明了波导理论的正确性。1897年瑞利建立了金属波导管内电磁波传播的理论。波导的发展就此起步，但和同时期的微波技术一样处于发展瓶颈期。终于，1936年索斯沃斯提出超高频波导管的理论，并发明了微波用波导管，不仅使波导理论有了更重大的应用，也使微波技术日趋兴盛。

波导奠定微波基础

为什么说波导是微波器件的中流砥柱呢？因为我们所使用的各种微波器件大多都是由波导结构构成的。例如滤波器中最常见的阶跃阻抗谐振器滤波器就是由不同特征阻抗的波导组成的。另外利用波导间的串联、集联、耦合等结构，还可以构成巴伦、功率分配器、耦合器等。可以说，波导是实现各种微波器件的基础。

最常见的波导——微带线

当今最常见的波导是微带线，它十分适合用于制作微波集成电路的平面传输线，这是因为它相比传统的腔体波导来说体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高并且制造成本低的特点，并且基于成熟的PCB技术，基于微带线的微波器件可以快速大量的生产。当然微带线也有缺陷，它的功率容量比较小，在大型微波设备中还是需要使用传统的墙体波导。

波导从上世纪发展到今天已经有了极大的突破，并且发展出许多的分支。波导器件在今天有着极其广泛的应用，例如通信、雷达、芯片以及相关领域等。它为人类所带来的效益是巨大的，单从通信方面来说，波导在移动通信，光通信，卫星通信等都起很大作用。波导有着辉煌的过去，但它的发展并未停下脚步，人类仍然在波导方面存在未解决的问题，比如波导的材料吸收、插入损耗、波导色散等问题，但我们始终相信，未来的波导会有更加不可思议的发展与应用。近来就有十分火热的太赫兹波导，其在高速空间通信、环境监测、医学探测、国防安全等领域都有着十分广阔的前景，这让人类在波导研究上愈加振奋。

更多内容请参考文章中国雷达工业关键起步点——第一代波导元件研制始末》。链接如下：

https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=HFsX_CjliKYRLciXJy1f5JHfRVLTbF-Mnx20BNvkACyV_zcCFi7uhaKCPvjVZItppXOj7-li8YxWO4ea13-2AttwLh3LzW2Oc79fglUqwS3riwg5_wXs9clN9O5VS4FA&uniplatform=NZKPT