GIS設備中有較強的電磁波存在,如何在導波結構中產生電磁波?這就涉及到波導的激勵問題。而另一方面,要從波導中提取微波信息,即波導的禍合就本質而言是電磁波的輻射和接收,是微波源向波導內有限空間的輻射或在波導的有限空間內接收微波信息。由于輻射和接收是互易的,因此激勵與禍合具有相同的場結構,所以只介紹波導的激勵。嚴格地用數學方法來分析波導的激勵問題比較困難,這里僅定性地對這一問題作以說明。激勵波導的方式通常有三種:電激勵、磁激勵和電流激勵分述如下:
1. 電激勵
在同軸導體內有小段導體,沿電場方向插入矩形波導內,構成探針激勵,它是一種類似于電偶極子的輻射,故稱為電激勵。這就是通常類似于GIS導體內針缺陷式的模型構成的電激勵。在針缺陷附近,由于電場強度會有Ez分量,電磁場分布與TE10模有所不同,而必然有高次模被激發(fā)。但當波導尺寸只允許主模傳輸時,激發(fā)起的高次模隨著針的長短和位置的遠離而快速衰減,因此,高次模不容易在波導內傳播,為了提高其耦合效率,可在針位置兩邊波導與同軸線的阻抗應匹配,為此在波導一端接上一個短路活塞,這也為接收天線的制作時提高接受到的最大功率提供了一個思路,就是提供一個可調電抗以抵消和高次模相對應產生的電抗。
2. 磁激勵
將同軸線的內導體延伸一小段后彎成環(huán)形,將其端部焊接在外導體上,然后插入波導中所需激勵模式的磁場最強處,并使小環(huán)法線平行于磁力線,由于這種激勵類似于磁偶極子輻射,故稱為磁激勵。同樣的,該激勵類似于GIS設備內的金屬微粒缺陷產生的。由于這種禍合環(huán)不容易和波導緊耦合,且匹配困難,頻帶也較窄,所以其最大耦合到的功率也比針缺陷要小。3. 電流激勵
還有一種激勵是在波導之間的激勵往往采用小孔耦合,即在兩個波導的公共壁上開孔或縫,使一部分能量輻射到另一波導去,以此建立所要的傳輸模式,由于波導開口處的輻射類似于電流元的輻射,故稱為電流激勵。這種在GIS設備中很少有,且不方便實際的應用。當然,在GIS設備中,因多種缺陷的存在,可能會同時存在多種電磁波激勵方式,盡管產生的模型不一樣,但傳輸和耦合的機理卻是相同的。因此,這就為后續(xù)工作外置天線傳感器的研制打下了堅實的理論基礎。并為超高頻檢測GIS設備邁出了重要的一步。