Як дасягнуць узгаднення імпедансаў хваляводаў? З тэорыі ліній перадачы ў тэорыі мікрапалоскавых антэн мы ведаем, што адпаведныя паслядоўныя або паралельныя лініі перадачы могуць быць выбраны для дасягнення супастаўлення імпедансу паміж лініямі перадачы або паміж лініямі перадачы і нагрузкай для дасягнення максімальнай перадачы магутнасці і мінімальных страт пры адлюстраванні. Той жа прынцып узгаднення імпедансу ў мікрапалоскавых лініях прымяняецца да ўзгаднення імпедансу ў хваляводах. Адлюстраванні ў хваляводных сістэмах могуць прывесці да неадпаведнасці імпедансу. Калі адбываецца пагаршэнне імпедансу, рашэнне такое ж, як і для ліній перадачы, гэта значыць змяненне неабходнага значэння. Згрупаваны імпеданс размяшчаецца ў загадзя разлічаных кропках хвалявода, каб пераадолець неадпаведнасць, тым самым ухіляючы эфекты адлюстраванняў. У той час як у лініях перадачы выкарыстоўваюцца згрупаваныя імпедансы або заглушкі, у хваляводах выкарыстоўваюцца металічныя блокі рознай формы.
малюнак 1: хваляводныя дыяфрагмы і эквівалентная схема, (a) ёмістны; (b) індуктыўны; (c) рэзанансны.
На малюнку 1 паказаны розныя віды ўзгаднення імпедансу ў любой з паказаных формаў і могуць быць ёмістнымі, індуктыўнымі або рэзананснымі. Матэматычны аналіз складаны, але фізічнае тлумачэнне - не. Разглядаючы першую ёмістную металічную стужку на малюнку, можна заўважыць, што патэнцыял, які існаваў паміж верхняй і ніжняй сценкамі хвалявода (у дамінуючым рэжыме), цяпер існуе паміж дзвюма металічнымі паверхнямі ў большай блізкасці, таму ёмістасць роўная пункт павялічваецца. Наадварот, металічны блок на малюнку 1b дазваляе току цячы там, дзе ён раней не працякаў. З-за дадання металічнага блока ў раней узмоцненай плоскасці электрычнага поля будзе цячы ток. Такім чынам, назапашванне энергіі адбываецца ў магнітным полі, і індуктыўнасць у гэтай кропцы хвалявода павялічваецца. Акрамя таго, калі форма і становішча металічнага кольца на малюнку c спраектаваны разумна, уведзеныя індуктыўнае і ёмістнае супраціўленне будуць роўнымі, а дыяфрагма будзе мець паралельны рэзананс. Гэта азначае, што супадзенне і налада імпедансу асноўнага рэжыму вельмі добрыя, а шунтуючы эфект гэтага рэжыму будзе нязначным. Аднак іншыя рэжымы або частоты будуць аслаблены, таму рэзананснае металічнае кольца дзейнічае і як паласавы фільтр, і як фільтр мод.
малюнак 2: (а) хвалеводныя слупы; (б) двухшрубавы супадзельнік
Іншы спосаб наладкі паказаны вышэй, дзе цыліндрычная металічная стойка цягнецца з аднаго з шырокіх бакоў у хвалявод, аказваючы той жа эфект, што і металічная паласа, з пункту гледжання забеспячэння канцэнтраванага рэактыўнага супраціву ў гэтай кропцы. Металічны слуп можа быць ёмістным або індуктыўным, у залежнасці ад таго, наколькі далёка ён праходзіць у хвалявод. Па сутнасці, гэты метад супастаўлення заключаецца ў тым, што, калі такая металічная стойка злёгку пашыраецца ў хвалявод, яна забяспечвае ёмістную прымальнасць у гэтай кропцы, і ёмістная прымальнасць павялічваецца, пакуль пранікненне не складзе прыкладна чвэрць даўжыні хвалі. У гэты момант узнікае паслядоўны рэзананс . Далейшае пранікненне ў металічную стойку прыводзіць да стварэння індуктыўнай здольнасці, якая памяншаецца па меры поўнага ўвядзення. Інтэнсіўнасць рэзанансу ў сярэдняй кропцы ўстаноўкі зваротна прапарцыйная дыяметру слупка і можа выкарыстоўвацца ў якасці фільтра, аднак у гэтым выпадку ён выкарыстоўваецца ў якасці паласовага фільтра для перадачы мод больш высокага парадку. У параўнанні з павышэннем імпедансу металічных палос, галоўная перавага выкарыстання металічных слупоў заключаецца ў тым, што іх лёгка рэгуляваць. Напрыклад, два шрубы могуць быць выкарыстаны ў якасці прылад налады для дасягнення эфектыўнага ўзгаднення хваляводаў.
Рэзістыўныя нагрузкі і атэнюатары:
Як і любая іншая сістэма перадачы, хваляводы часам патрабуюць ідэальнага супадзення імпедансу і настроеных нагрузак, каб цалкам паглынаць ўваходныя хвалі без адлюстравання і быць неадчувальнымі да частаты. Адным з прымянення такіх тэрміналаў з'яўляецца правядзенне розных вымярэнняў магутнасці ў сістэме без фактычнага выпраменьвання энергіі.
малюнак 3 нагрузка супраціву хвалявода(а)адзінарны канус(б)двайны конус
Найбольш распаўсюджаным рэзістыўным заканчэннем з'яўляецца ўчастак дыэлектрыка са стратамі, усталяваны на канцы хвалявода і звужаны (з кончыкам, накіраваным да ўваходзячай хвалі), каб не выклікаць адлюстраванняў. Гэта асяроддзе са стратамі можа займаць усю шырыню хвалявода або можа займаць толькі цэнтр канца хвалявода, як паказана на малюнку 3. Звужэнне можа быць адзінарным або падвойным і звычайна мае даўжыню λp/2, з агульнай даўжынёй прыкладна дзве даўжыні хвалі. Звычайна выраблены з дыэлектрычных пласцін, такіх як шкло, пакрытых звонку вугляроднай плёнкай або вадзяным шклом. Для прымянення высокай магутнасці такія тэрміналы могуць мець цеплаадводы, дададзеныя звонку хвалявода, і магутнасць, якая падаецца ў тэрмінал, можа рассейвацца праз радыятар або праз прымусовае паветранае астуджэнне.
малюнак 4 Атэнюатар з рухомай лопасцю
Дыэлектрычныя атэнюатары можна зрабіць здымнымі, як паказана на малюнку 4. Размешчаны ў сярэдзіне хвалявода, іх можна перамяшчаць у бакі ад цэнтра хвалявода, дзе ён будзе забяспечваць найбольшае згасанне, да краёў, дзе згасанне значна зніжана так як напружанасць электрычнага поля дамінуючай моды значна ніжэй.
Згасанне ў хваляводы:
Паслабленне энергіі хваляводаў у асноўным уключае ў сябе наступныя аспекты:
1. Адлюстраванне ад унутраных разрываў хвалявода або зрушаных секцый хвалявода
2. Страты, выкліканыя працяканнем току ў сценках хвалявода
3. Дыэлектрычныя страты ў запоўненых хваляводах
Дзве апошнія падобныя на адпаведныя страты ў кааксіяльных лініях і абодва адносна невялікія. Гэтыя страты залежаць ад матэрыялу сценкі і яе шурпатасці, выкарыстоўванага дыэлектрыка і частаты (з-за скін-эфекту). Для латуневай трубы дыяпазон складае ад 4 дБ/100 м пры 5 ГГц да 12 дБ/100 м пры 10 ГГц, але для алюмініевай трубы дыяпазон меншы. Для хваляводаў з сярэбраным пакрыццём страты звычайна складаюць 8 дБ/100 м пры 35 ГГц, 30 дБ/100 м пры 70 ГГц і блізкія да 500 дБ/100 м пры 200 ГГц. Каб паменшыць страты, асабліва на самых высокіх частотах, хваляводы часам пакрываюць (знутры) золатам або плацінай.
Як ужо адзначалася, хвалявод дзейнічае як фільтр высокіх частот. Нягледзячы на тое, што сам хвалявод практычна без страт, частоты, ніжэйшыя за лімітавыя, моцна аслабляюцца. Гэта згасанне звязана з адлюстраваннем на вусце хвалявода, а не з-за распаўсюджвання.
Хвалеводная сувязь:
Злучэнне хвалявода звычайна адбываецца праз фланцы, калі часткі або кампаненты хвалявода злучаюцца разам. Функцыя гэтага фланца заключаецца ў забеспячэнні плыўнага механічнага злучэння і адпаведных электрычных уласцівасцей, у прыватнасці нізкага вонкавага выпраменьвання і нізкага ўнутранага адлюстравання.
фланец:
Хвалеводныя фланцы шырока выкарыстоўваюцца ў мікрахвалевай сувязі, радыёлакацыйных сістэмах, спадарожнікавай сувязі, антэнных сістэмах і лабараторным абсталяванні ў навуковых даследаваннях. Яны выкарыстоўваюцца для злучэння розных секцый хвалявода, прадухілення ўцечак і перашкод і падтрымання дакладнага выраўноўвання хвалявода для забеспячэння высокай надзейнасці перадачы і дакладнага пазіцыянавання частотных электрамагнітных хваль. Тыповы хвалявод мае фланец на кожным канцы, як паказана на малюнку 5.
малюнак 5 (а) просты фланец; (б) фланцавая муфта.
На больш нізкіх частотах фланец будзе прыпаяны або прывараны да хвалявода, у той час як на больш высокіх частотах выкарыстоўваецца больш плоскі плоскі фланец. Пры злучэнні дзвюх частак фланцы змацоўваюцца балтамі, але канцы павінны быць апрацаваны гладка, каб пазбегнуць разрываў у злучэнні. Відавочна, што прасцей правільна выраўнаваць кампаненты з дапамогай некаторых карэкціровак, таму хвалеводы меншага памеру часам аснашчаны разьбовымі фланцамі, якія можна закруціць разам з накальцавай гайкай. Па меры павелічэння частаты памер сувязі хвалявода натуральным чынам памяншаецца, а разрыў сувязі становіцца большым прапарцыйна даўжыні хвалі сігналу і памеру хвалявода. Такім чынам, разрывы на больш высокіх частотах становяцца больш клапотнымі.
малюнак 6 (a) Папярочны разрэз дросельнай муфты; (b) выгляд з тарца дросельнага фланца
Каб вырашыць гэтую праблему, паміж хваляводамі можна пакінуць невялікі зазор, як паказана на малюнку 6. Дросельная муфта, якая складаецца з звычайнага фланца і фланца дроселя, злучаных разам. Для кампенсацыі магчымых разрываў у фланцы дроселя выкарыстоўваецца круглае дросельнае кольца з L-вобразным перасекам для дасягнення больш шчыльнага злучэння. У адрозненне ад звычайных фланцаў, дросельныя фланцы адчувальныя да частаты, але аптымізаваная канструкцыя можа забяспечыць разумную прапускную здольнасць (магчыма, 10% ад цэнтральнай частаты), пры якой КСВ не перавышае 1,05.
Час публікацыі: 15 студзеня 2024 г
