GIS设备中有较强的电磁波存在,如何在导波结构中产生电磁波?这就涉及到波导的激励问题。而另一方面,要从波导中提取微波信息,即波导的祸合就本质而言是电磁波的辐射和接收,是微波源向波导内有限空间的辐射或在波导的有限空间内接收微波信息。由于辐射和接收是互易的,因此激励与祸合具有相同的场结构,所以只介绍波导的激励。严格地用数学方法来分析波导的激励问题比较困难,这里仅定性地对这一问题作以说明。激励波导的方式通常有三种:电激励、磁激励和电流激励分述如下:
1. 电激励
在同轴导体内有小段导体,沿电场方向插入矩形波导内,构成探针激励,它是一种类似于电偶极子的辐射,故称为电激励。这就是通常类似于GIS导体内针缺陷式的模型构成的电激励。在针缺陷附近,由于电场强度会有Ez分量,电磁场分布与TE10模有所不同,而必然有高次模被激发。但当波导尺寸只允许主模传输时,激发起的高次模随着针的长短和位置的远离而快速衰减,因此,高次模不容易在波导内传播,为了提高其耦合效率,可在针位置两边波导与同轴线的阻抗应匹配,为此在波导一端接上一个短路活塞,这也为接收天线的制作时提高接受到的最大功率提供了一个思路,就是提供一个可调电抗以抵消和高次模相对应产生的电抗。
2. 磁激励
将同轴线的内导体延伸一小段后弯成环形,将其端部焊接在外导体上,然后插入波导中所需激励模式的磁场最强处,并使小环法线平行于磁力线,由于这种激励类似于磁偶极子辐射,故称为磁激励。同样的,该激励类似于GIS设备内的金属微粒缺陷产生的。由于这种祸合环不容易和波导紧耦合,且匹配困难,频带也较窄,所以其最大耦合到的功率也比针缺陷要小。3. 电流激励
还有一种激励是在波导之间的激励往往采用小孔耦合,即在两个波导的公共壁上开孔或缝,使一部分能量辐射到另一波导去,以此建立所要的传输模式,由于波导开口处的辐射类似于电流元的辐射,故称为电流激励。这种在GIS设备中很少有,且不方便实际的应用。当然,在GIS设备中,因多种缺陷的存在,可能会同时存在多种电磁波激励方式,尽管产生的模型不一样,但传输和耦合的机理却是相同的。因此,这就为后续工作外置天线传感器的研制打下了坚实的理论基础。并为超高频检测GIS设备迈出了重要的一步。