Kif jinkiseb it-tqabbil tal-impedenza tal-gwidi tal-mewġ? Mit-teorija tal-linja ta' trasmissjoni fit-teorija tal-antenna tal-mikrostrip, nafu li linji ta' trasmissjoni f'serje jew paralleli xierqa jistgħu jintgħażlu biex jinkiseb tqabbil tal-impedenza bejn il-linji ta' trasmissjoni jew bejn il-linji ta' trasmissjoni u t-tagħbijiet biex tinkiseb trasmissjoni massima ta' qawwa u telf minimu ta' riflessjoni. L-istess prinċipju ta' tqabbil tal-impedenza fil-linji tal-mikrostrip japplika għat-tqabbil tal-impedenza fil-gwidi tal-mewġ. Ir-riflessjonijiet fis-sistemi tal-gwidi tal-mewġ jistgħu jwasslu għal nuqqas ta' qbil fl-impedenza. Meta sseħħ deterjorazzjoni tal-impedenza, is-soluzzjoni hija l-istess bħal għal-linji ta' trasmissjoni, jiġifieri, jinbidel il-valur meħtieġ. L-impedenza f'daqqa titqiegħed f'punti kkalkulati minn qabel fil-gwidi tal-mewġ biex tingħeleb in-nuqqas ta' qbil, u b'hekk jiġu eliminati l-effetti tar-riflessjonijiet. Filwaqt li l-linji ta' trasmissjoni jużaw impedenzi jew stubs f'daqqa, il-gwidi tal-mewġ jużaw blokki tal-metall ta' diversi forom.
figura 1: Irises tal-gwida tal-mewġ u ċirkwit ekwivalenti, (a) Kapaċittiv; (b) induttiv; (ċ) reżonanti.
Figura 1 turi t-tipi differenti ta' tqabbil tal-impedenza, li jieħdu kwalunkwe waħda mill-forom murija u jistgħu jkunu kapaċittivi, induttivi jew reżonanti. L-analiżi matematika hija kumplessa, iżda l-ispjegazzjoni fiżika mhijiex. Meta wieħed jikkunsidra l-ewwel strixxa tal-metall kapaċittiva fil-figura, jista' jidher li l-potenzjal li kien jeżisti bejn il-ħitan ta' fuq u ta' isfel tal-gwida tal-mewġ (fil-modalità dominanti) issa jeżisti bejn iż-żewġ uċuħ tal-metall f'viċinanza aktar mill-qrib, għalhekk il-kapaċitanza hija Il-punt jiżdied. B'kuntrast, il-blokka tal-metall fil-Figura 1b tippermetti li l-kurrent jiċċirkola fejn ma kienx jiċċirkola qabel. Se jkun hemm fluss ta' kurrent fil-pjan tal-kamp elettriku msaħħaħ qabel minħabba ż-żieda tal-blokka tal-metall. Għalhekk, il-ħażna tal-enerġija sseħħ fil-kamp manjetiku u l-induttanza f'dak il-punt tal-gwida tal-mewġ tiżdied. Barra minn hekk, jekk il-forma u l-pożizzjoni taċ-ċirku tal-metall fil-Figura ċ huma ddisinjati b'mod raġonevoli, ir-reattanza induttiva u r-reattanza kapaċittiva introdotti se jkunu ugwali, u l-apertura se tkun reżonanza parallela. Dan ifisser li t-tqabbil u l-irfinar tal-impedenza tal-modalità prinċipali huwa tajjeb ħafna, u l-effett ta' shunt ta' din il-modalità se jkun negliġibbli. Madankollu, modi jew frekwenzi oħra se jiġu attenwati, għalhekk iċ-ċirku tal-metall reżonanti jaġixxi kemm bħala filtru bandpass kif ukoll bħala filtru tal-modalità.
figura 2: (a) arbli tal-gwida tal-mewġ; (b) tqabbil b'żewġ viti
Mod ieħor kif tirfina huwa muri hawn fuq, fejn arblu ċilindriku tal-metall jestendi minn wieħed mill-ġnub wesgħin fil-gwida tal-mewġ, u jkollu l-istess effett bħal strixxa tal-metall f'termini li jipprovdi reattanza f'daqqa f'dak il-punt. L-arblu tal-metall jista' jkun kapaċittiv jew induttiv, skont kemm jestendi fil-gwida tal-mewġ. Essenzjalment, dan il-metodu ta' tqabbil huwa li meta tali pilastru tal-metall jestendi ftit fil-gwida tal-mewġ, jipprovdi susċettanza kapaċittiva f'dak il-punt, u s-susċettanza kapaċittiva tiżdied sakemm il-penetrazzjoni tkun madwar kwart ta' wavelength. F'dan il-punt, isseħħ reżonanza tas-serje. Aktar penetrazzjoni tal-arblu tal-metall tirriżulta f'li tiġi pprovduta susċettanza induttiva li tonqos hekk kif l-inserzjoni ssir aktar kompluta. L-intensità tar-reżonanza fl-installazzjoni tan-nofs hija inversament proporzjonali għad-dijametru tal-kolonna u tista' tintuża bħala filtru, madankollu, f'dan il-każ tintuża bħala filtru ta' waqfien tal-banda biex tittrażmetti modi ta' ordni ogħla. Meta mqabbel maż-żieda tal-impedenza tal-istrixxi tal-metall, vantaġġ ewlieni tal-użu ta' arbli tal-metall huwa li huma faċli biex jiġu aġġustati. Pereżempju, żewġ viti jistgħu jintużaw bħala apparati ta' tirfinar biex jinkiseb tqabbil effiċjenti tal-gwida tal-mewġ.
Tagħbijiet reżistivi u attenwaturi:
Bħal kull sistema oħra ta' trasmissjoni, il-gwidi tal-mewġ xi kultant jeħtieġu tqabbil perfett tal-impedenza u tagħbijiet sintonizzati biex jassorbu kompletament il-mewġ li jkun dieħel mingħajr riflessjoni u biex ikunu insensittivi għall-frekwenza. Applikazzjoni waħda għal terminals bħal dawn hija li jsiru diversi kejl tal-qawwa fuq is-sistema mingħajr ma fil-fatt jirradjaw xi qawwa.
figura 3 tagħbija tar-reżistenza tal-gwida tal-mewġ (a) koniċità waħda (b) koniċità doppja
L-aktar terminazzjoni reżistiva komuni hija sezzjoni ta' dielettriku lossy installata fit-tarf tal-waveguide u konika (bil-ponta ppuntata lejn il-mewġa li dieħla) sabiex ma tikkawżax riflessjonijiet. Dan il-mezz lossy jista' jokkupa l-wisa' kollha tal-waveguide, jew jista' jokkupa biss iċ-ċentru tat-tarf tal-waveguide, kif muri fil-Figura 3. It-taper jista' jkun koniku wieħed jew doppju u tipikament għandu tul ta' λp/2, b'tul totali ta' madwar żewġ wavelengths. Normalment magħmul minn pjanċi dielettriċi bħal ħġieġ, miksija b'film tal-karbonju jew ħġieġ tal-ilma fuq barra. Għal applikazzjonijiet ta' qawwa għolja, terminals bħal dawn jista' jkollhom sinkijiet tas-sħana miżjuda fuq barra tal-waveguide, u l-qawwa kkunsinnata lit-terminal tista' tiġi dissipata permezz tas-sink tas-sħana jew permezz ta' tkessiħ bl-arja sfurzata.
figura 4 Attenwatur tal-paletta mobbli
L-attenwaturi dielettriċi jistgħu jitneħħew kif muri fil-Figura 4. Imqiegħda fin-nofs tal-gwida tal-mewġ, jistgħu jiġu mċaqalqa lateralment miċ-ċentru tal-gwida tal-mewġ, fejn se jipprovdu l-akbar attenwazzjoni, sat-truf, fejn l-attenwazzjoni titnaqqas ħafna peress li s-saħħa tal-kamp elettriku tal-modalità dominanti hija ħafna aktar baxxa.
Attenwazzjoni fil-gwida tal-mewġ:
L-attenwazzjoni tal-enerġija tal-gwidi tal-mewġ tinkludi prinċipalment l-aspetti li ġejjin:
1. Riflessjonijiet minn diskontinwitajiet interni tal-gwida tal-mewġ jew sezzjonijiet tal-gwida tal-mewġ mhux allinjati
2. Telf ikkawżat minn kurrent li jiċċirkola fil-ħitan tal-gwida tal-mewġ
3. Telf dielettriku f'gwidi tal-mewġ mimlija
L-aħħar tnejn huma simili għat-telf korrispondenti fil-linji koassjali u t-tnejn huma relattivament żgħar. Dan it-telf jiddependi fuq il-materjal tal-ħajt u l-ħruxija tiegħu, id-dielettriku użat u l-frekwenza (minħabba l-effett tal-ġilda). Għal kondott tar-ram, il-medda hija minn 4 dB/100m f'5 GHz sa 12 dB/100m f'10 GHz, iżda għal kondott tal-aluminju, il-medda hija aktar baxxa. Għal waveguides miksija bil-fidda, it-telf huwa tipikament 8dB/100m f'35 GHz, 30dB/100m f'70 GHz, u qrib il-500 dB/100m f'200 GHz. Biex jitnaqqsu t-telf, speċjalment fl-ogħla frekwenzi, il-waveguides xi kultant jiġu indurati (internament) bid-deheb jew bil-platinu.
Kif diġà ġie indikat, il-gwida tal-mewġ taġixxi bħala filtru high-pass. Għalkemm il-gwida tal-mewġ innifisha hija prattikament mingħajr telf ta' frekwenzi, il-frekwenzi taħt il-frekwenza cutoff huma attenwati ħafna. Din l-attenwazzjoni hija dovuta għar-riflessjoni fil-bokka tal-gwida tal-mewġ aktar milli għall-propagazzjoni.
Igganċjar tal-gwida tal-mewġ:
L-akkoppjar tal-gwida tal-mewġ ġeneralment iseħħ permezz ta' flanġijiet meta biċċiet jew komponenti tal-gwida tal-mewġ jingħaqdu flimkien. Il-funzjoni ta' dan il-flanġ hija li tiżgura konnessjoni mekkanika bla xkiel u proprjetajiet elettriċi xierqa, b'mod partikolari radjazzjoni esterna baxxa u riflessjoni interna baxxa.
Flanġ:
Il-flanġijiet tal-gwida tal-mewġ jintużaw ħafna fil-komunikazzjonijiet tal-microwave, sistemi tar-radar, komunikazzjonijiet bis-satellita, sistemi tal-antenna, u tagħmir tal-laboratorju fir-riċerka xjentifika. Jintużaw biex jgħaqqdu sezzjonijiet differenti tal-gwida tal-mewġ, jiżguraw li jiġu evitati t-tnixxija u l-interferenza, u jżommu allinjament preċiż tal-gwida tal-mewġ biex jiżguraw trasmissjoni affidabbli għolja u pożizzjonament preċiż tal-mewġ elettromanjetiku ta' frekwenza. Gwida tal-mewġ tipika għandha flanġ f'kull tarf, kif muri fil-Figura 5.
figura 5 (a)flanġ sempliċi;(b)akkoppjar tal-flanġ.
Fi frekwenzi aktar baxxi, il-flanġ se jkun ibbrejżjat jew iwweldjat mal-waveguide, filwaqt li fi frekwenzi ogħla jintuża flanġ ċatt aktar ċatt. Meta żewġ partijiet jingħaqdu, il-flanġijiet jiġu mbarrat flimkien, iżda t-truf iridu jkunu lesti bla xkiel biex jiġu evitati diskontinwitajiet fil-konnessjoni. Ovvjament huwa aktar faċli li l-komponenti jiġu allinjati b'mod korrett b'xi aġġustamenti, għalhekk waveguides iżgħar xi kultant ikunu mgħammra bi flanġijiet bil-kamin li jistgħu jiġu invitati flimkien b'ċirku tal-ġewż. Hekk kif il-frekwenza tiżdied, id-daqs tal-akkoppjar tal-waveguide jonqos b'mod naturali, u d-diskontinwità tal-akkoppjar issir akbar fi proporzjon mat-tul tal-mewġa tas-sinjal u d-daqs tal-waveguide. Għalhekk, id-diskontinwitajiet fi frekwenzi ogħla jsiru aktar problematiċi.
figura 6 (a)Sezzjoni trasversali tal-akkoppjar taċ-ċowk;(b)veduta tat-tarf tal-flanġ taċ-ċowk
Biex tissolva din il-problema, jista' jitħalla spazju żgħir bejn il-gwidi tal-mewġ, kif muri fil-Figura 6. Akkoppjar taċ-ċowk li jikkonsisti minn flanġ ordinarju u flanġ taċ-ċowk imqabbad flimkien. Biex tikkumpensa għal diskontinwitajiet possibbli, ċirku taċ-ċowk ċirkolari b'sezzjoni trasversali forma ta' L jintuża fil-flanġ taċ-ċowk biex tinkiseb konnessjoni aktar issikkata. B'differenza mill-flanġijiet ordinarji, il-flanġijiet taċ-ċowk huma sensittivi għall-frekwenza, iżda disinn ottimizzat jista' jiżgura bandwidth raġonevoli (forsi 10% tal-frekwenza ċentrali) li fuqha l-SWR ma jaqbiżx 1.05.
Ħin tal-posta: 15 ta' Jannar 2024
