Узгадненне імпедансу хвалявода— гэта працэс памяншэння электрычнага разрыву паміж хваляводам і падлучаным да яго кампанентам. Калі імпедансы не супадаюць, частка падаючага мікрахвалевага сігналу адлюстроўваецца да крыніцы. У выніку атрымліваецца больш высокі КСВ, меншая магутнасць, якая падаецца ў нагрузку, і менш прадказальная прадукцыйнасць сістэмы.
У адрозненне ад кааксіяльнай лініі, у полым хваляводзе звычайна не выкарыстоўваюцца звычайныя рэзістары з сукупным размеркаваннем або шлейфы перадаючай лініі для ўзгаднення. Замест гэтага канструктары фармуюць электрамагнітнае поле з дапамогай дыяфрагм, штыфтоў, настройвальных шруб, канічных звужэнняў, пераходаў, узгадненых нагрузак і старанна распрацаваных фланцавых інтэрфейсаў. Найбольш прыдатны метад залежыць ад працоўнай частаты, паласы прапускання, узроўню магутнасці, памеру хвалявода і таго, ці павінна рэгуляванне быць фіксаваным або настройвальным.
Чаму важна ўзгадненне імпедансу хвалявода
Любая рэзкая змена геаметрыі хвалявода можа парушыць размеркаванне поля і стварыць адлюстраваную хвалю. Добра падабраны вузел дапамагае:
- знізіць адлюстраваную магутнасць і КСХН;
- палепшыць перадачу энергіі паміж крыніцай, шляхам перадачы і нагрузкай;
- абараняць магутныя крыніцы мікрахвалевага выпраменьвання ад празмернай адлюстраванай энергіі;
- стабілізаваць вымярэнні, зробленыя з дапамогай антэн, адаптараў, нагрузак і іншых кампанентаў хвалявода;
- падтрымліваць паўтаральнасць прадукцыйнасці ва ўсім неабходным дыяпазоне частот.
Да распаўсюджаных крыніц неадпаведнасці адносяцца змены памеру хвалявода, выгібы, ступені, зонды, недасканалыя пераходы, зазоры паміж фланцамі, няправільнае выраўноўванне і нагрузка, імпеданс якой адрозніваецца ад імпедансу моды хвалявода.
малюнак 1: Дыяфрагмы хвалявода і эквівалентная схема: (а) ёмістная; (б) індуктыўная; (в) рэзанансная.
1. Дыяфрагмы хваляводаў: ёмістнае, індуктыўнае і рэзананснае ўзгадненне
Дыяфрагма хвалявода — гэта тонкая праводзячая дыяфрагма, размешчаная папярок часткі хвалевода. Змяняючы лакальнае электрычнае або магнітнае поле, дыяфрагма ўводзіць кіраваны шунтавы рэактыўны супраціў, які можа кампенсаваць рэактыўны супраціў разрыву або нагрузкі.
Ёмістная дыяфрагма
Ёмістная дыяфрагма канцэнтруе электрычнае поле ў меншай вобласці. Павялічаная энергія электрычнага поля стварае ёмістны эфект на плоскасці ўзгаднення. Яе можна выкарыстоўваць, калі існуючы разрыў патрабуе кампенсацыі індуктыўнага супраціўлення.
Індуктыўная дыяфрагма
Індуктыўная дыяфрагма змяняе шлях павярхоўнага току і павялічвае энергію магнітнага поля вакол адтуліны. Яе індуктыўная пранікальнасць можа кампенсаваць ёмістную неадпаведнасць. Памеры адтуліны і яе становішча ўздоўж накіроўвалай вызначаюць сілу карэкцыі.
Рэзанансная дыяфрагма
Рэзанансная дыяфрагма спалучае ў сабе ёмістны і індуктыўны эфекты. На разліковай частаце гэтыя два эфекты могуць збалансавацца, так што дамінантная мода праходзіць з малым адлюстраваннем. Удалечыні ад рэзанансу тая ж структура можа забяспечваць частатную або модавую селектыўнасць.
Дыяфрагмы кампактныя і механічна ўстойлівыя, але звычайна яны фіксуюцца пасля вырабу. Таму іх памеры павінны быць разлічаны на меркаваны дыяпазон хвалявода, рэжым працы і паласу прапускання, а не карэктавацца пасля зборкі.
малюнак 2: (а) хваляводныя стойкі; (б) двухшрубавы супастаўляльнік
2. Настройка штыфтоў і шруб
Праводны слупок або настройкавы шруба, устаўлены праз сценку хвалявода, уводзіць лакалізаванае рэактыўнае супраціўленне. Яго дыяметр, глыбіня пранікнення і становішча адносна разрыву вызначаюць, ці з'яўляецца эфект пераважна ёмістным або індуктыўным, і наколькі моцна ён змяняе супадзенне.
Невялікае пранікненне звычайна прыводзіць да невялікай карэкцыі. Па меры таго, як стойка праходзіць далей у накіроўвалую, сусцэптан змяняецца і можа праходзіць праз рэзананс. Гэта робіць настройвальныя шрубы зручнымі для лабараторнай рэгулявання, вытворчай падгонкі і кампенсацыі допускаў, якія нельга цалкам прадказаць падчас праектавання.
Перавагі рэгуляванага супастаўлення
- супадзенне можна наладзіць, кантралюючы страты на адлюстраванне або КСВН;
- два ці больш шрубы забяспечваюць дадатковы кантроль над велічынёй і фазай;
- рэгуляванне можа кампенсаваць адаптар, зонд, выгіб або нагрузку;
- Канчатковую наладу можна заблакаваць пасля праверкі.
Карысная паласа прапускання вызначаецца ўсёй структурай, а не толькі шрубай. Залішняе пранікненне можа стварыць рэзкі рэзананс, павялічыць страты, парушыць моды вышэйшага парадку або знізіць магутнасць. Таму наладу варта выконваць па ўсім рабочым дыяпазоне, а не толькі на адной частаце.
Слупы і шрубы звычайна ўбудоўваюцца ўадаптары з хвалявода ў кааксіяльны кабельі іншыя кампаненты хваляводаў, дзе поле павінна пераходзіць паміж рознымі структурамі перадачы.
3. Узгодненыя нагрузкі і атэнюатары
Узгодненая хваляводная нагрузка завяршае шлях перадачы і пераўтварае падаючую мікрахвалевую энергію ў цяпло з мінімальным адлюстраваннем. Яна выкарыстоўваецца для вымярэння магутнасці, выпрабавальных устаноўак, невыкарыстоўваемых партоў і любых прыкладанняў, якія патрабуюць вызначанага завяршэння з нізкім адлюстраваннем.
Атэнюатар выконвае іншую функцыю: ён памяншае амплітуду сігналу на кантраляваную велічыню, падтрымліваючы прымальнае супадзенне на абодвух партах. Абедзве прылады залежаць ад паступовага ўзаемадзеяння з матэрыялам са стратамі, каб поле паглыналася без стварэння рэзкага скачка імпедансу.
Праглядзець RF MISOнагрузкі хваляводаўдля варыянтаў кампанентаў у розных дыяпазонах хваляводаў і патрабаваннях да магутнасці.
малюнак 3 супраціўленне хвалявода нагрузка (а) адзінарная канічнасць (б) падвойная канічнасць
Канічныя хваляводныя нагрузкі
Найбольш распаўсюджаным узгодненым заключэнні з'яўляецца дыэлектрычны або рэзістыўны элемент са стратамі, які звужаецца да ўваходнай хвалі. Паступовае змяненне дазваляе полю трапляць у паглынальнік з меншым адлюстраваннем, чым ад рэзкага блока матэрыялу.
Паглынальнік можа ахопліваць праваднік або займаць вобласць высокага поля паблізу яго цэнтра. Яго даўжыня канічнасці, размеркаванне страт і цеплавая канструкцыя выбіраюцца ў залежнасці ад дыяпазону частот і ўзроўню магутнасці. Для больш магутных нагрузак можа спатрэбіцца большы корпус, радыятар або прымусовае паветранае астуджэнне для бяспечнага адвядзення паглынутай энергіі.
малюнак 4 Рухомы атэнюатар з лапаткай
Рухомыя лапаткі-атэнюатары
Рухомая дыэлектрычная лапатка змяняе аслабленне, рухаючыся праз вобласці з рознай напружанасцю электрычнага поля. У цэнтры поля дамінантнай моды лапатка паглынае больш энергіі; паблізу бакавой сценкі поле слабейшае, і аслабленне памяншаецца. Механізм забяспечвае рэгуляванае аслабленне сігналу без змены шляху хвалявода.
Страты хвалявода ў параўнанні з неадпаведнасцю імпедансу
Згасанне і неадпаведнасць звязаныя, але не аднолькавыя. Неадпаведнасць вяртае частку падаючай энергіі да крыніцы, у той час як страты ў правадніку і дыэлектрыцы пераўтвараюць частку энергіі, якая перадаецца прамой, у цяпло.
Асноўнымі крыніцамі дэградацыі з'яўляюцца:
- адлюстраванні ад прыступак, выгібаў, зондаў, зазораў фланцаў або няправільна выраўнаваных участкаў;
- страты ў правадніку, выкліканыя павярхоўным токам у сценках хвалявода;
- дыэлектрычныя страты праз вокны, апоры, паглынальнікі або запоўненыя секцыі;
- шурпатасць паверхні, забруджванне, карозія і дрэнны электрычны кантакт.
Хвалявод таксама паводзіць сябе як структура высокіх частот. Частоты ніжэй за абмежаванне абранай моды распаўсюджваюцца ненармальна і моцна аслабляюцца. Па гэтай прычыне перад аптымізацыяй узгаднення неабходна пацвердзіць рабочую паласу, памер хвалявода і меркаваную моду.
4. Пераходы, адаптары і фланцавыя муфты
Пераход або адаптар паступова змяняе поле паміж рознымі памерамі хваляводаў, арыентацыямі або асяроддзямі перадачы. Паступовае звужэнне звычайна забяспечвае больш шырокае ўзгадненне, чым адзін рэзкі крок, у той час як кампактны ступеністы пераход можа быць пераважнейшым, калі прастора абмежаваная.
Адаптары з хвалявода ў кааксіяльны кабельспалучайце механічны пераход з зондам або пускавой прыладай, якая ўзбуджае патрэбную моду хвалявода. Палажэнне зонда, адлегласць паміж зваротнымі кароткімі каналамі і любы настройвальны элемент павінны працаваць разам па ўсім зададзеным дыяпазоне.
Чаму важна выраўноўванне фланцаў
Секцыі хвалявода звычайна злучаюцца фланцамі. Іх задача — падтрымліваць механічнае выраўноўванне, забяспечваць надзейны электрычны кантакт і мінімізаваць уцечку і ўнутранае адлюстраванне. Зазор, зрушэнне, пашкоджаная ўшчыльняльная паверхня або нераўнамерны ціск нітаў могуць прывесці да значнага разрыву, асабліва на кароткіх даўжынях хваль.
малюнак 5 (а) звычайны фланец; (б) фланцавае злучэнне.
Звычайныя і дакладныя фланцы
Звычайныя кантактныя фланцы добра працуюць, калі спалучаныя паверхні плоскія, чыстыя і дакладна выраўнаваныя. Пры больш высокіх частотах невялікія памылкі памераў складаюць большую долю даўжыні хвалі, таму больш важнымі становяцца якасць паверхні, выраўноўванне накіроўвалых і крутоўны момант нітаў.
Практычныя праверкі зборкі
- пераканайцеся, што абодва кампаненты выкарыстоўваюць аднолькавы памер хвалявода і сумяшчальны стандарт фланца;
- ачысціце спалучаныя паверхні і агледзьце іх на наяўнасць увагнутасцей, задзірын або карозіі;
- выраўнуйце адтуліны перад зацяжкай крапежных элементаў;
- раўнамерна зацягніце балты, каб паверхні фланцаў заставаліся паралельнымі;
- праверце сабраны шлях з дапамогай калібраванага вектарнага аналізатара ланцугоў.
малюнак 6 (а) Папярочны разрэз дросельнай муфты; (б) выгляд з тарца фланца дросельнай засланкі
Злучэнне фланца дросельнай засланкі
Фланец дроселя выкарыстоўвае паглыбленне або пазу вакол адтуліны для кантролю току ў месцы злучэння. Пры правільным выбары памераў для працоўнага дыяпазону ён можа знізіць адчувальнасць да невялікага механічнага зазору і палепшыць электрычнае злучэнне. Паколькі дросель залежыць ад частаты, яго геаметрыя павінна адпавядаць прызначанаму дыяпазону.
Як праверыць супадзенне хвалявода
- Калібруйце вектарны аналізатар ланцугоў у адпаведных апорных плоскасцях.
- Вымерайце S11 або страты адлюстравання па ўсім працоўным дыяпазоне, а не на адной частаце.
- Пераўтварыце вынік у КСВ, калі гэта з'яўляецца спецыфікацыяй праекта.
- Рэгулюйце настройку шрубамі або іншымі зменнымі элементамі з невялікім крокам, назіраючы за поўнай размалёўкай.
- Пасля канчатковай зацяжкі, тэрмічнай стабілізацыі і ўстаноўкі сумежных кампанентаў правядзіце паўторную праверку.
Добры вынік вызначаецца спецыфікацыяй сістэмы. Адной кропкі з нізкім узроўнем адлюстравання можа быць недастаткова, калі для прыкладання патрабуецца шырокая паласа прапускання, стабільная магутнасць або паўтаральнасць прадукцыйнасці пасля зборкі.
Як выбраць метад супастаўлення
- Ірысы:кампактны, фіксаваны і прыдатны для распрацаванай частотнай характарыстыкі.
- Слупы або шрубы:рэгуляваны і карысны для налады вытворчых допускаў.
- Звужэнні і пераходы:пераважней, калі патрабуецца паступовае пераўтварэнне поля і больш шырокая паласа прапускання.
- Супадзенне нагрузак:завяршаюць порт і паглынаюць падаючую магутнасць з нізкім узроўнем адлюстравання.
- Фланцы дроселяў:палепшыць выбраныя фланцавыя злучэнні, калі невялікага зазору немагчыма пазбегнуць.
Прыкладанні
Узгадненне імпедансу хвалявода важнае ў пярэдніх частках радараў, абсталяванні спадарожнікавай сувязі, антэнных харчаваннях, мікрахвалевых вымяральных сістэмах, перадатчыках, прыёмніках і магутных выпрабавальных устаноўках. Яно таксама мае вырашальнае значэнне для прадукцыйнасці адаптараў, нагрузак, перамыкачоў, артамадальных пераўтваральнікаў і іншых прылад.кампаненты хвалявода.
Часта задаваныя пытанні
Што паказвае высокі КСВ у хваляводнай сістэме?
Высокі КСВ паказвае, што значная частка падаючай хвалі адлюстроўваецца. Прычынай можа быць сама нагрузка або разрыў, напрыклад, адаптар, зонд, выгіб, зазор фланца або няправільнае выраўноўванне ўчастка.
Ці можа настройкавы вінт забяспечыць шырокапалоснае ўзгадненне?
Настройка з дапамогай шрубы можа эфектыўна выправіць неадпаведнасць, але моцная рэзанансная рэгуляванне можа быць вузкапалоснай. Для шырокапалоснай працы звычайна патрабуецца сумеснае праектаванне ўсяго пераходу, становішча шрубы і навакольнай геаметрыі.
Як можна паменшыць адлюстраванні ад фланца хвалявода?
Выкарыстоўвайце сумяшчальныя фланцы, падтрымлівайце чысціню і роўныя злучальныя паверхні, дакладна выраўноўвайце адтуліны і раўнамерна зацягвайце крапежныя элементы. Пацвердзіце канчатковую зборку з дапамогай аналізатара сеткі.
У чым розніца паміж хваляводнай нагрузкай і атэнюатарам?
Нагрузка завяршае порт і паглынае амаль усю падаючую энергію. Атэнюатар — гэта двухпортавая прылада, якая зніжае ўзровень сігналу на зададзеную велічыню, перадаючы астатнюю энергію на свой выхад.
Каб атрымаць дапамогу ў выбары адаптара хвалявода, нагрузкі або карыстальніцкай структуры ўзгаднення,звязацца з РФ MISOз дыяпазонам частот, памерам хвалявода, паласой прапускання, узроўнем магутнасці і мэтавым КСХН.
Час публікацыі: 15 студзеня 2024 г.
