Hoe te berikken impedance matching fan waveguides? Ut de oerdracht line teory yn microstrip antenne teory, wy witte dat passende rige of parallel oerdracht linen kinne wurde selektearre foar in berik impedance matching tusken transmission linen of tusken transmission linen en loads te kommen ta maksimum macht oerdracht en minimale refleksje ferlies. Itselde prinsipe fan impedance matching yn microstrip linen jildt foar impedance matching yn waveguides. Refleksjes yn waveguide systemen kinne liede ta impedânsje mismatches. Wannear't impedance efterútgong optreedt, de oplossing is itselde as foar transmission linen, dat is, it feroarjen fan de fereaske wearde De lumped impedance wurdt pleatst op pre-berekkene punten yn de waveguide te oerwinnen de mismatch, dêrmei elimineren de effekten fan refleksjes. Wylst transmission linen brûke lumped impedances of stubs, waveguides brûke metalen blokken fan ferskate foarmen.
figuer 1: Waveguide irissen en lykweardich circuit, (a) Capacitive; (b) inductive; (c) resonant.
Figuer 1 toant de ferskate soarten impedânsje-oerienkomst, mei ien fan 'e foarmen dy't wurde werjûn en kin kapasityf, induktyf of resonant wêze. De wiskundige analyze is kompleks, mar de fysike ferklearring is net. Sjoen de earste kapasitive metalen strip yn 'e figuer, kin sjoen wurde dat it potinsjeel dat bestie tusken de boppeste en ûnderste muorren fan' e waveguide (yn 'e dominante modus) no bestiet tusken de twa metalen oerflakken yn tichterby tichtby, sadat de kapasitânsje is De punt ferheget. Yn tsjinstelling lit it metalen blok yn figuer 1b strom streame wêr't it net earder streamde. D'r sil aktuele stream wêze yn it earder ferbettere elektryske fjildfleantúch troch de tafoeging fan it metalen blok. Dêrom komt enerzjy opslach foar yn it magnetysk fjild en nimt de induktânsje op dat punt fan 'e waveguide ta. Dêrneist, as de foarm en posysje fan de metalen ring yn figuer c binne ûntwurpen ridlik, de yntrodusearre inductive reactance en capacitive reactance sil wêze gelyk, en it diafragma sil wêze parallel resonânsje. Dit betsjut dat de impedânsje-oerienkomst en ôfstimming fan 'e haadmodus heul goed is, en it shunteffekt fan dizze modus sil ferwaarlooslik wêze. Oare modi of frekwinsjes sille lykwols wurde ferswakke, sadat de resonânsjefel metalen ring fungearret as sawol in bandpassfilter as in modusfilter.
figuer 2: (a) waveguide berjochten; (b) twa-screw matcher
In oare manier om te tune wurdt werjûn hjirboppe, dêr't in silindryske metalen post rint út ien fan 'e brede kanten yn' e waveguide, hawwende itselde effekt as in metalen strip yn termen fan it jaan fan lumped reactance op dat punt. De metalen post kin wêze kapasityf of inductive, ôfhinklik fan hoe fier it útwreidet yn de waveguide. Yn essinsje is dizze oerienkommende metoade dat as sa'n metalen pylder in bytsje yn 'e waveguide útwreidet, it op dat punt in kapasitive susceptance leveret, en de kapasitive susceptânsje nimt ta oant de penetraasje sawat in kwart fan in golflingte is, Op dit punt komt searjeresonânsje foar . Fierdere penetraasje fan 'e metalen post resultearret yn in inductive susceptance wurdt foarsjoen dy't ôfnimt as ynfoegje wurdt folsleiner. De resonânsje yntinsiteit by de middenpunt ynstallaasje is omkeard evenredich mei de diameter fan de kolom en kin brûkt wurde as in filter, lykwols, yn dit gefal wurdt it brûkt as in band stop filter foar in transmitting hegere folchoarder modes. Yn ferliking mei it fergrutsjen fan de impedânsje fan metalen strips, is in grut foardiel fan it brûken fan metalen berjochten dat se maklik oan te passen binne. Bygelyks kinne twa skroeven brûkt wurde as tuning-apparaten om effisjinte waveguide-oerienkomst te berikken.
Resistive loads en attenuators:
Lykas elk oar oerdrachtsysteem fereaskje waveguides soms perfekte impedânsje-oerienkomst en ôfstimme loads om ynkommende weagen folslein op te nimmen sûnder refleksje en frekwinsje-ûngefoelich te wêzen. Ien tapassing foar sokke terminals is om ferskate krêftmjittingen te meitsjen op it systeem sûnder eins macht út te strieljen.
figuer 3 waveguide resistance load (a) single taper (b) double taper
De meast foarkommende resistive beëiniging is in diel fan lossy dielectric ynstallearre oan 'e ein fan' e waveguide en tapered (mei de tip wiisde nei de ynkommende welle) om net te feroarsaakje refleksjes. Dit lossy medium kin besette de hiele breedte fan 'e waveguide, of it kin besette allinnich it sintrum fan' e ein fan 'e waveguide, lykas werjûn yn figuer 3. De taper kin wêze inkele of dûbele taper en typysk hat in lingte fan λp / 2, mei in totale lingte fan likernôch twa golflingten. Meastentiids makke fan dielektrike platen lykas glês, bedekt mei koalstoffilm of wetterglês oan 'e bûtenkant. Foar hege-power applikaasjes, sokke terminals kinne hawwe waarmte sinken tafoege oan 'e bûtenkant fan' e waveguide, en de macht levere oan 'e terminal kin wurde ferspraat troch de waarmte sink of troch twongen lucht cooling.
figuer 4 Beweechbere vane attenuator
Dielectric attenuators kinne wurde makke útnimbere lykas werjûn yn figuer 4. Pleatst yn 'e midden fan' e waveguide, it kin wurde ferpleatst lateraal út it sintrum fan 'e waveguide, dêr't it sil soargje foar de grutste attenuation, oan 'e rânen, dêr't de attenuation wurdt gâns fermindere sûnt de elektryske fjild sterkte fan de dominante modus is folle leger.
Demping yn waveguide:
De enerzjydemping fan waveguides omfettet benammen de folgjende aspekten:
1. Refleksjes fan ynterne waveguide discontinuities of misaligned waveguide seksjes
2. Ferliezen feroarsake troch stroom dy't streamt yn waveguide muorren
3. Dielectric ferliezen yn fol waveguides
De lêste twa binne fergelykber mei de oerienkommende ferliezen yn koaksiale rigels en binne beide relatyf lyts. Dit ferlies hinget ôf fan it muorremateriaal en har rûchheid, it dielektrike brûkt en de frekwinsje (fanwege it hûdeffekt). Foar messing conduit is it berik fan 4 dB / 100m by 5 GHz oant 12 dB / 100m by 10 GHz, mar foar aluminium conduit is it berik leger. Foar sulver-coated waveguides binne ferliezen typysk 8dB/100m by 35 GHz, 30dB/100m by 70 GHz, en tichtby 500 dB/100m by 200 GHz. Om ferliezen te ferminderjen, benammen op 'e heechste frekwinsjes, wurde waveguides soms platearre (yntern) mei goud of platina.
Lykas al oanjûn, fungearret de waveguide as in heech-pass filter. Hoewol't de waveguide sels is frijwol lossless, frekwinsjes ûnder de cutoff frekwinsje binne slim ferswakke. Dizze attenuation is te tankjen oan refleksje by de waveguide mûle ynstee fan propagaasje.
Waveguide koppeling:
Waveguide coupling meastal komt troch flanges doe't waveguide stikken of komponinten wurde gearfoege. De funksje fan dizze flange is om te soargjen foar in glêde meganyske ferbining en passende elektryske eigenskippen, benammen lege eksterne strieling en lege ynterne refleksje.
Flens:
Waveguideflenzen wurde in protte brûkt yn mikrogolfkommunikaasje, radarsystemen, satellytkommunikaasje, antennesystemen en laboratoariumapparatuer yn wittenskiplik ûndersyk. Se wurde brûkt om te ferbinen ferskillende waveguide seksjes, soargje lekkage en ynterferinsje wurde foarkommen, en behâlden sekuere ôfstimming fan de waveguide te garandearjen hege Betrouwbare oerdracht en sekuere posisjonearring fan frekwinsje elektromagnetyske weagen. In typyske waveguide hat in flange oan elk ein, lykas werjûn yn figuer 5.
figuer 5 (a) plain flange; (b) flens coupling.
By legere frekwinsjes sil de flange wurde soldeard of laske oan 'e waveguide, wylst by hegere frekwinsjes in plattere flens wurdt brûkt. Wannear't twa dielen wurde ferbûn, de flanges wurde bolted tegearre, mar de úteinen moatte wurde klear soepel te kommen dat discontinuities yn de ferbining. It is fansels makliker om de komponinten goed út te rjochtsjen mei guon oanpassingen, sadat lytsere waveguides soms binne foarsjoen fan threaded flanges dy't mei in ringmoer kinne wurde geschroefd. As frekwinsje tanimt, nimt de grutte fan 'e waveguide coupling fansels ôf, en de coupling discontinuity wurdt grutter yn ferhâlding ta it sinjaal golflingte en waveguide grutte. Dêrom wurde diskontinuïteiten by hegere frekwinsjes lestiger.
figuer 6 (a) Dwarssneed fan smoorkoppeling; (b) ein oansicht fan smoorflens
Om dit probleem op te lossen, kin in lyts gat wurde litten tusken de waveguides, lykas werjûn yn figuer 6. In choke coupling besteande út in gewoane flange en in choke flange ferbûn tegearre. Om mooglike diskontinuïteiten te kompensearjen, wurdt in sirkelfoarmige choke-ring mei in L-foarmige trochsneed brûkt yn 'e choke-flens om in strakkere passende ferbining te berikken. Oars as gewoane flanges, choke flanges frekwinsje gefoelich, mar in optimalisearre ûntwerp kin soargje foar in ridlike bânbreedte (miskien 10% fan it sintrum frekwinsje) oer dêr't de SWR net mear as 1,05.
Post tiid: Jan-15-2024
