波导阻抗匹配
如何实现波导的阻抗匹配？从微带天线理论里的传输线理论中，我们知道可以选择适当的串联或并联传输线实现传输线之间或者传输线和负载之间的阻抗匹配，以实现最大功率传输和最小反射损耗。微带线阻抗匹配的原理同样适应于波导中的阻抗匹配，波导系统中的反射会导致阻抗失配，发生阻抗恶化时，解决方法与用于传输线的方法相同，也就是说，将所需值的集总阻抗放置在波导中预先计算的点处以克服失配，从而消除反射的影响。当传输线采用集总阻抗或短截线时，波导则采用各种形状的金属块。
图1. Waveguide irises and equivalentcircuit,(a)Capacitive;(b)inductive;(c)resonant.
图1是各种不同种类的阻抗匹配，采用所示的任何形式，可以是电容性的、电感性的或谐振的。数学分析很复杂，但物理解释并不复杂。考虑图中的第一个容性金属带，可以看出，波导的顶壁和底壁之间存在的电势（在主模式中）现在存在于更接近的两个金属表面之间，因此电容在该点增加。相反，图1b中的金属块允许电流在之前没有流动的地方流动。先前增强的电场平面由于增加了金属块，会存在电流流动。因此，磁场中发生能量存储，并且波导该点的电感增加。另外如果图c的金属圈形状和位置设计合理，则引入的感抗和容抗将相等，并且孔径将是并联谐振。这意味着主模式的阻抗匹配和调谐程度非常好，并且该模式的分流效应将可以忽略不计。然而，其他模式或频率将被衰减，因此谐振金属圈既充可以当带通滤波器又充当模式滤波器。 
图2(a)waveguide posts;(b)two-screw matcher;
另外一种调谐方式见上图，圆柱形金属柱从宽边之一延伸到波导中，在该点提供集总电抗方面具有与金属带相同的效果。金属柱可以是电容性或电感性的，具体取决于它延伸到波导中的距离。这种匹配方式从本质上来讲，当这样的金属柱稍微延伸到波导中时，在该点处提供电容性电纳，并且电容性电纳不断增加，直到穿透大约为四分之一波长，此时发生串联谐振。当金属柱的进一步下探则会导致提供电感电纳，该电纳随着插入更完全而减小。中点安装处的谐振强度与柱的直径成反比，可以用作滤波器，但是，此时用作带阻滤波器是为了传输高阶模态。与增加金属带的阻抗方式相比，使用金属柱的一大优点是它易于调节，比如可以采用两个螺丝作为调谐器件，可实现高效的波导匹配。电阻负载和衰减器：
与任何其他传输系统一样，波导有时需要完美的阻抗匹配和调谐负载用于完全吸收传入的波而不会反射，并且对频率不敏感。此类终端的一种应用是在系统上进行各种功率测量，而无需实际辐射任何功率。 
图3 waveguide resistance load(a)singletaper(b)double taper
最常见的电阻终端是安装在波导末端的一段有损耗电介质，并逐渐变细（尖端指向入射波），以免引起反射。这种有损介质可能占据波导的整个宽度，或者可能只占据波导端部的中心，如图3所示。锥度可以是单锥度或双锥度，通常具有λp/2的长度，总长度约为两个波长。通常由玻璃等电介质板制成，外部涂有碳膜或水玻璃。对于高功率应用，这样的终端可以在波导外部增加散热片，传到终端的功率可以通过散热片耗散或通过强制风冷散走。 
图4 Movable vane attenuator
介质衰减器可以制成可移动如图4所示。放置在波导的中间，可以从波导的中心横向移动到边缘，在波导的中心将提供最大的衰减，在边缘，由于主模的电场强度要低得多，因此衰减大大减少。波导中的衰减：
波导的能量衰减主要包括以下几方面：
1.来自波导内部不连续性或未对准的波导部分的反射
2. 波导壁中流动的电流造成的损耗
3. 填充波导的电介质损耗
最后两个与同轴线中的相应损耗相似，都比较小。这种损耗取决于壁材料及其粗糙度、所使用的电介质和频率（由于集肤效应）。对于黄铜导管，其范围从5 GHz 时的4 dB/100m 到10GHz 时的12 dB/100m，但对于铝导管，其范围要低一些。对于镀银波导，损耗在 35 GHz时通常为8dB/100m，在70 GHz时为30dB/100m，在200GHz时接近 500 dB/100 m。为了减少损耗，特别是在最高频率时，波导有时会（在内部）镀有金或铂。正如已经指出的，波导充当高通滤波器。尽管波导本身实际上是无损的，但低于截止频率的频率会严重衰减。这种衰减是由于波导口处的反射而不是传播造成的。波导耦合：
当波导件或组件连接在一起时，波导耦合通常通过法兰进行。这种法兰的功能是确保平滑的机械连接和合适的电气特性，特别是低外部辐射和低内部反射。 法兰：
波导法兰广泛应用于微波通信、雷达系统、卫星通信、天线系统以及科学研究中的实验室设备中，用于连接不同波导段、确保阻止泄漏和干扰，并保持波导的精确对准，确保高频电磁波的可靠传输和精确定位。典型的波导两端各有一个凸缘，如图5所示。 
图5(a)plain flange;(b)flange coupling.
在较低频率下，法兰将被钎焊或焊接到波导上，而在较高频率下，则使用更平坦的对接平法兰。当两个部件连接时，法兰用螺栓固定在一起，但两端必须光滑地完成，以避免连接处出现不连续性。如果进行一些调整，显然更容易正确对齐各个部件，因此尺寸较小的波导有时会配备螺纹法兰，可以用环形螺母将其拧在一起。当频率升高时，波导耦合的尺寸自然减小，耦合不连续性与信号波长和波导尺寸成比例地变大。因此，较高频率下的不连续性变得更加麻烦。 
图6(a)Crosssection of choke coupling;(b)end view of choke flange
为了解决这个问题，可以在波导之间留一个小间隙，如图6所示。由普通法兰和扼流法兰连接在一起组成的扼流联轴器。为了补偿可能出现的不连续性，在扼流法兰中使用了L形横截面的圆形扼流环，实现更紧密的贴合连接。与普通法兰不同，扼流法兰对频率敏感，但优化设计可以确保合理的带宽（可能是中心频率的 10%），在该带宽上 SWR 不超过1.05。 
