“ 在之前的文章中我們學習了微波傳輸線的相關知識，也重點介紹了兩種常用的微波傳輸線——同軸和微帶線。關于功率容量一直是很多圈兒友比較關心的問題。今天我們結合《微波工程》的學習，看一下傳輸線的功率容量”

空氣填充的傳輸線的功率容量受限于空氣的擊穿電壓。在常溫常壓下，空氣擊穿時 的電場強度大約是：

在高溫和低壓下，空氣的擊穿電壓會隨之降低。

那么，在空氣填充的同軸線中，電場按照下式進行變化，當p=a時，電場最大。

因此，空氣填充同軸線的擊穿電壓為：

空氣同軸線的最大功率容量為：

觀察上式可發現，若要保持同軸線的特性阻抗不變，同軸傳輸線的功率容量的提升可以通過采用尺寸較大的同軸線，a，b值越大，功率容量越大。

但是對于給定尺寸的同軸傳輸線，高次模的傳播限制了最大工作頻率，因此對于最大工作頻率fmax，同軸線存在一個功率容量的上限：

例如當最大工作頻率為10GHz時，不存在高次模的情況下，同軸線的最大峰值功率容量為520kW。

更多內容閱讀《射頻必知必會——同軸線》

那么對于空氣填充的矩形波導，電場按照下式變化：

電場在x=a/2時取最大值Ea。因此空氣填充矩形波導的最大峰值功率容量是：

觀察上式可以看出，波導的尺寸越大，功率容量就越大。為了避免TE20模的傳播，我們必須使a

同樣，在10GHz工作于TE10模的矩形波導傳輸線的最高峰值功率容量為2300kW。大約時同頻率同軸線功率容量的4倍多。

注意：電弧放電和電壓擊穿都是瞬時的反應，所以上述功率容量都是峰值功率。在工程設計中，通常需要提供至少2倍的功率容量，以確保設備的良好運行?；蛘哒f，傳輸線能夠安全的傳輸電磁波的最大功率應該為峰值功率容量的一半。

根據前面的學習，我們知道傳輸線在駐波下，功率容量會進一步減小。在最壞的情況下，即全反射下，傳輸線上的峰值電壓增大到兩倍，因此功率容量減小4倍。

傳輸線的功率容量的提升，也可以通過填充惰性氣體或者介質材料。絕大多數介質材料的介電強度Ed要大于空氣的介電強度。但是相應的會引入介質損耗。其功率容量的限制可能主要是介質損耗產生的熱。

附錄：巴申定律? (百度百科)

巴申(Paschen)就于1889年從大量的實驗中總結出了擊穿電壓Ub與pd的關系曲線，其結果如下圖所示，稱為巴申定律，即

Ub=f(pd)

或

f2(Ub/pd){exp[pdf1(Ub/pd)-1]}=1

圖給出了空氣間隙的Ub與pd關系曲線，從圖中可見，首先，Ub并不僅僅由d決定，而是pd的函數；其次，Ub不是pd的單調函數，而是U形曲線，有極小值

氣隙的工作點不同時，擊穿電壓隨氣隙的變化規律也不同?？梢赃@樣理解氣隙的擊穿：就是氣隙在外電壓作用下有強大電流通過，即有大量的帶電質點定向移動。而帶電質點的產生取決于從陰極出發的電子在向陽極移動過程中與中性質點的碰撞次數和使其游離的概率?。?假設氣壓保持不變?，氣隙增大，則必須增大外設電壓才能使電子電子獲得足夠的能量易產生碰撞游離。但是當氣隙值很小，碰撞游離概論已經很高時，如果繼續減小，則由于電子與中性質點碰撞次數的減少，反而使氣隙移動的帶電質點減少，所以必須升高外設電壓才能保持氣隙的擊穿。?在氣隙變化過程中，總有一個氣隙距離值對氣隙中的帶電質點產生最有利，使擊穿電壓最小，這就是谷點，同理，當氣隙保持不變，氣體分子的相對密度增大時，電子的自由行程就縮短了，相鄰兩次碰撞之間積聚到足夠動能的概率減小了，故擊穿電壓必然升高，這就是谷點的右側。?

巴申定律是反映間隙電壓耐受強度與氣體壓力和間隙之間的關系的定律。?其基本關系為：當氣體成分和電極材料一定時，氣體間隙擊穿電壓是氣壓和極間距離乘積的函數；當氣體溫度不定時，氣體間隙擊穿電壓是氣體密度和極間距離的函數

參考文獻

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總結

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