Hvernig á að ná fram viðnámsjöfnun bylgjuleiðara? Úr kenningunni um sendingarlínur í örstrimlsloftnetskenningunni vitum við að hægt er að velja viðeigandi rað- eða samsíða sendingarlínur til að ná fram viðnámsjöfnun milli sendingarlína eða milli sendingarlína og álags til að ná hámarksaflsflutningi og lágmarks endurspeglunartapi. Sama meginregla um viðnámsjöfnun í örstrimlslínum á við um viðnámsjöfnun í bylgjuleiðurum. Endurspeglun í bylgjuleiðarakerfum getur leitt til viðnámsmisræmis. Þegar viðnámsrýrnun á sér stað er lausnin sú sama og fyrir sendingarlínur, það er að segja að breyta nauðsynlegu gildi. Samanlagða viðnámið er sett á fyrirfram útreiknaða punkta í bylgjuleiðaranum til að vinna bug á misræminu og þar með útrýma áhrifum endurspeglana. Þó að sendingarlínur noti samsetta viðnám eða stubba, nota bylgjuleiðarar málmblokkir af ýmsum stærðum.
Mynd 1: Bylgjuleiðaraþræðir og jafngildir rásir, (a) rafrýmd; (b) rafleiðandi; (c) ómsveiflukennd.
Mynd 1 sýnir mismunandi gerðir af impedansjöfnun, sem geta tekið á sig hvaða form sem er og geta verið rafrýmd, rafleiðandi eða með ómsveiflu. Stærðfræðilega greiningin er flókin, en eðlisfræðilega skýringin er það ekki. Ef litið er á fyrstu rafrýmdu málmröndina á myndinni má sjá að spennan sem var á milli efri og neðri veggja bylgjuleiðarans (í ríkjandi stillingu) er nú á milli tveggja málmflata sem eru nærri hvor annarri, þannig að rafrýmdin eykst. Málmblokkin á mynd 1b leyfir hins vegar straumi að flæða þar sem hann flæddi ekki áður. Straumur mun flæða í áður auknu rafsviðsfleti vegna viðbótarinnar af málmblokkinni. Þess vegna á sér stað orkugeymsla í segulsviðinu og spannið á þeim punkti bylgjuleiðarans eykst. Að auki, ef lögun og staðsetning málmhringsins á mynd c eru hönnuð á sanngjarnan hátt, verða rafleiðni og rafrýmd sem kynnt eru til sögunnar jöfn og ljósopið verður samsíða ómsveiflu. Þetta þýðir að impedansjöfnun og stilling aðalstillingarinnar er mjög góð og áhrif þessa stillingar verða hverfandi. Hins vegar verða aðrar stillingar eða tíðnir veiktar, þannig að ómsveigjanlegi málmhringurinn virkar bæði sem bandpassasía og stillingasía.
Mynd 2: (a) bylgjuleiðarapóstarar; (b) tveggja skrúfa samsvörunarbúnaður
Önnur leið til að stilla er sýnd hér að ofan, þar sem sívalur málmpólur nær frá einni af breiða hliðunum inn í bylgjuleiðarann og hefur sömu áhrif og málmrönd hvað varðar að veita kekkjótta virkni á þeim punkti. Málmpólurinn getur verið rafrýmd eða rafleiðandi, allt eftir því hversu langt hann nær inn í bylgjuleiðarann. Í meginatriðum felst þessi aðferð í því að þegar slíkur málmpólur nær örlítið inn í bylgjuleiðarann, veitir hann rafrýmda viðnám á þeim punkti og rafrýmda viðnámið eykst þar til innskotið er um það bil fjórðungur af bylgjulengd. Á þessum tímapunkti á sér stað raðóm. Frekari innskot málmpólsins leiðir til þess að rafleiðandi viðnám myndast sem minnkar eftir því sem innsetningin verður fullkomnari. Ómunarstyrkurinn við miðpunktinn er í öfugu hlutfalli við þvermál súlunnar og er hægt að nota hann sem síu, en í þessu tilfelli er hann notaður sem bandstoppsía til að senda hærri röð stillinga. Í samanburði við að auka viðnám málmrönda er helsti kosturinn við að nota málmpóla að þeir eru auðveldir í stillingu. Til dæmis er hægt að nota tvær skrúfur sem stillingarbúnað til að ná fram skilvirkri bylgjuleiðarasamræmingu.
Viðnámsálag og deyfar:
Eins og önnur flutningskerfi þurfa bylgjuleiðarar stundum fullkomna viðnámssamræmingu og stillt álag til að gleypa að fullu innkomandi bylgjur án endurkasts og vera tíðniónæmar. Ein notkun slíkra tengja er að framkvæma ýmsar aflmælingar á kerfinu án þess að geisla í raun frá sér neinu afli.
Mynd 3 bylgjuleiðaraviðnámsálag (a) einfalt keilulaga (b) tvöfalt keilulaga
Algengasta viðnámstengingin er hluti af taprandi rafskauti sem er settur upp á enda bylgjuleiðarans og keilulaga (með oddinum að innkomandi bylgjunni) til að koma í veg fyrir endurskin. Þetta taprandi miðill getur fyllt alla breidd bylgjuleiðarans eða aðeins miðju enda bylgjuleiðarans, eins og sýnt er á mynd 3. Keilan getur verið einföld eða tvöföld keila og er venjulega λp/2 að lengd, með heildarlengd um það bil tvær bylgjulengdir. Venjulega úr rafskautsplötum eins og gleri, húðaðar með kolefnisfilmu eða vatnsgleri að utan. Fyrir háaflsnotkun geta slíkir tengi haft hitasvella bætt við utan á bylgjuleiðaranum og aflið sem afhent er tenginu getur verið dreift í gegnum hitasvellinn eða með loftkælingu.
Mynd 4 Færanlegur lamelladempari
Rafdeyfibúnaði er hægt að gera færanlegan eins og sýnt er á mynd 4. Þegar hann er staðsettur í miðju bylgjuleiðarans er hægt að færa hann til hliðar frá miðju bylgjuleiðarans, þar sem hann veitir mesta deyfingu, að brúnunum, þar sem deyfingin er mjög minni þar sem rafmagnsstyrkur ríkjandi stillingar er mun minni.
Dempun í bylgjuleiðara:
Orkudeyfing bylgjuleiðara felur aðallega í sér eftirfarandi þætti:
1. Endurspeglun frá innri ósamfelldum bylgjuleiðara eða rangstilltum bylgjuleiðarahlutum
2. Tap af völdum straums sem flæðir í veggjum bylgjuleiðara
3. Rafdreifingartap í fylltum bylgjuleiðurum
Síðustu tvö tapin eru svipuð samsvarandi tapi í koaxlínum og eru bæði tiltölulega lítil. Þetta tap fer eftir veggefninu og grófleika þess, rafskautseiginleikunum sem notaðir eru og tíðninni (vegna húðáhrifa). Fyrir messingrör er sviðið frá 4 dB/100m við 5 GHz til 12 dB/100m við 10 GHz, en fyrir álrör er sviðið lægra. Fyrir silfurhúðaðar bylgjuleiðarar eru tapin venjulega 8dB/100m við 35 GHz, 30dB/100m við 70 GHz og nálægt 500 dB/100m við 200 GHz. Til að draga úr tapi, sérstaklega við hæstu tíðnirnar, eru bylgjuleiðarar stundum húðaðir (innvortis) með gulli eða platínu.
Eins og áður hefur komið fram virkar bylgjuleiðarinn sem hátíðnisía. Þó að bylgjuleiðarinn sjálfur sé nánast taplaus, eru tíðnir undir afsláttartíðninni verulega veiktar. Þessi veiking stafar af endurkasti við op bylgjuleiðarans frekar en útbreiðslu.
Bylgjuleiðaratenging:
Tenging bylgjuleiðara á sér venjulega stað í gegnum flansa þegar bylgjuleiðarahlutar eða íhlutir eru tengdir saman. Hlutverk þessa flans er að tryggja mjúka vélræna tengingu og viðeigandi rafmagnseiginleika, sérstaklega litla ytri geislun og litla innri endurskin.
Flans:
Bylgjuleiðaraflansa eru mikið notaðir í örbylgjufjarskiptum, ratsjárkerfum, gervihnattasamskiptum, loftnetskerfum og rannsóknarstofubúnaði í vísindarannsóknum. Þeir eru notaðir til að tengja saman mismunandi hluta bylgjuleiðara, tryggja að leki og truflanir séu komnar í veg fyrir og viðhalda nákvæmri stillingu bylgjuleiðarans til að tryggja áreiðanlega sendingu og nákvæma staðsetningu tíðni rafsegulbylgna. Dæmigerður bylgjuleiðari hefur flans í hvorum enda, eins og sýnt er á mynd 5.
mynd 5 (a) sléttur flans; (b) flanstenging.
Við lægri tíðni verður flansinn lóðaður eða soðinn við bylgjuleiðarann, en við hærri tíðni er notaður flatari, stubbflans. Þegar tveir hlutar eru tengdir saman eru flansarnir boltaðir saman, en endarnir verða að vera sléttir til að forðast ósamfellu í tengingunni. Það er augljóslega auðveldara að stilla íhlutina rétt með nokkrum stillingum, þannig að minni bylgjuleiðarar eru stundum búnir skrúfuðum flönsum sem hægt er að skrúfa saman með hringmútu. Þegar tíðnin eykst minnkar stærð bylgjuleiðaratengingarinnar náttúrulega og ósamfellan í tengingunni verður meiri í hlutfalli við bylgjulengd merkisins og stærð bylgjuleiðarans. Þess vegna verða ósamfellur við hærri tíðni erfiðari.
Mynd 6 (a) Þversnið af kæfutengingu; (b) Endasýn af kæfuflansi
Til að leysa þetta vandamál er hægt að skilja eftir lítið bil á milli bylgjuleiðaranna, eins og sýnt er á mynd 6. Kæfutenging sem samanstendur af venjulegum flans og kæfuflans sem eru tengdir saman. Til að bæta upp fyrir hugsanlega ósamfellu er notaður hringlaga kæfuhringur með L-laga þversniði í kæfuflansanum til að ná fram þéttari tengingu. Ólíkt venjulegum flansum eru kæfuflansar tíðninæmir, en fínstillt hönnun getur tryggt sanngjarna bandvídd (kannski 10% af miðjutíðninni) þar sem SWR fer ekki yfir 1,05.
Birtingartími: 15. janúar 2024
