ວິທີການບັນລຸການຈັບຄູ່ impedance ຂອງ waveguides? ຈາກທິດສະດີສາຍສົ່ງໃນທິດສະດີເສົາອາກາດ microstrip, ພວກເຮົາຮູ້ວ່າຊຸດທີ່ເຫມາະສົມຫຼືສາຍສົ່ງຂະຫນານສາມາດຖືກເລືອກເພື່ອບັນລຸການຈັບຄູ່ impedance ລະຫວ່າງສາຍສົ່ງຫຼືລະຫວ່າງສາຍສົ່ງແລະການໂຫຼດເພື່ອບັນລຸການສົ່ງໄຟຟ້າສູງສຸດແລະການສູນເສຍການສະທ້ອນຕ່ໍາສຸດ. ຫຼັກການດຽວກັນຂອງການຈັບຄູ່ impedance ໃນສາຍ microstrip ໃຊ້ກັບການຈັບຄູ່ impedance ໃນ waveguides. ການສະທ້ອນໃນລະບົບ waveguide ສາມາດນໍາໄປສູ່ຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງ impedance. ໃນເວລາທີ່ການເສື່ອມສະພາບຂອງ impedance ເກີດຂຶ້ນ, ການແກ້ໄຂແມ່ນຄືກັນກັບສໍາລັບສາຍສົ່ງ, ນັ້ນແມ່ນ, ການປ່ຽນແປງຄ່າທີ່ກໍານົດໄວ້ impedance lumped ແມ່ນຖືກຈັດໃສ່ໃນຈຸດທີ່ຄິດໄລ່ລ່ວງຫນ້າໃນ waveguide ເພື່ອເອົາຊະນະຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງ, ດັ່ງນັ້ນການກໍາຈັດຜົນກະທົບຂອງການສະທ້ອນ. ໃນຂະນະທີ່ສາຍສົ່ງໃຊ້ impedances ຫຼື stubs, waveguides ໃຊ້ຕັນໂລຫະຂອງຮູບຮ່າງຕ່າງໆ.
ຮູບພາບ 1: irises waveguide ແລະວົງຈອນທຽບເທົ່າ, (a) Capacitive; (b) inductive; (c) resonant.
ຮູບທີ 1 ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະເພດຂອງການຈັບຄູ່ impedance ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເອົາຮູບແບບໃດໆທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນແລະສາມາດເປັນ capacitive, inductive ຫຼື resonant. ການວິເຄາະທາງຄະນິດສາດແມ່ນສັບສົນ, ແຕ່ຄໍາອະທິບາຍທາງດ້ານຮ່າງກາຍບໍ່ແມ່ນ. ພິຈາລະນາແຖບໂລຫະ capacitive ທໍາອິດໃນຮູບ, ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າທ່າແຮງທີ່ມີຢູ່ລະຫວ່າງຝາເທິງແລະລຸ່ມຂອງ waveguide (ໃນໂຫມດເດັ່ນ) ໃນປັດຈຸບັນມີຢູ່ລະຫວ່າງສອງດ້ານຂອງໂລຫະທີ່ໃກ້ຊິດ, ດັ່ງນັ້ນ capacitance ແມ່ນ. ຈຸດເພີ່ມຂຶ້ນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຕັນໂລຫະໃນຮູບ 1b ອະນຸຍາດໃຫ້ກະແສໄຟຟ້າທີ່ມັນບໍ່ໄຫຼກ່ອນ. ຈະມີກະແສກະແສໄຟຟ້າໃນຍົນພາກສະຫນາມໄຟຟ້າທີ່ປັບປຸງກ່ອນຫນ້ານີ້ເນື່ອງຈາກການເສີມຂອງຕັນໂລຫະ. ດັ່ງນັ້ນ, ການເກັບຮັກສາພະລັງງານເກີດຂື້ນໃນສະຫນາມແມ່ເຫຼັກແລະ inductance ໃນຈຸດນັ້ນຂອງ waveguide ເພີ່ມຂຶ້ນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຖ້າຮູບຮ່າງແລະຕໍາແຫນ່ງຂອງວົງແຫວນໂລຫະໃນຮູບ c ໄດ້ຖືກອອກແບບຢ່າງສົມເຫດສົມຜົນ, reactance inductive ແລະ capacitive reactance ທີ່ນໍາສະເຫນີຈະມີຄວາມເທົ່າທຽມກັນ, ແລະຮູຮັບແສງຈະເປັນ resonance ຂະຫນານ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າການຈັບຄູ່ impedance ແລະ tuning ຂອງໂຫມດຕົ້ນຕໍແມ່ນດີຫຼາຍ, ແລະຜົນກະທົບ shunting ຂອງໂຫມດນີ້ຈະມີຫນ້ອຍ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໂຫມດຫຼືຄວາມຖີ່ອື່ນໆຈະຖືກຫຼຸດລົງ, ດັ່ງນັ້ນວົງແຫວນໂລຫະ resonant ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນທັງຕົວກອງ bandpass ແລະຕົວກອງຮູບແບບ.
ຮູບທີ 2:(a)waveguide posts;(b) two-screw matcher
ອີກວິທີໜຶ່ງໃນການປບັແມ່ນໄດ້ສະແດງຢູ່ຂ້າງເທິງ, ບ່ອນທີ່ເສົາໂລຫະເປັນຮູບທໍ່ກົມຂະຫຍາຍຈາກດ້ານໜຶ່ງຂອງຂ້າງກວ້າງເຂົ້າໄປໃນທາງຄື້ນ, ມີຜົນກະທົບຄືກັບແຖບໂລຫະໃນແງ່ຂອງການໃຫ້ປະຕິກິລິຍາທີ່ເປັນກ້ອນຢູ່ຈຸດນັ້ນ. ເສົາໂລຫະສາມາດເປັນ capacitive ຫຼື inductive, ຂຶ້ນກັບວິທີການໄກທີ່ມັນຂະຫຍາຍເຂົ້າໄປໃນ waveguide. ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, ວິທີການຈັບຄູ່ນີ້ແມ່ນວ່າເມື່ອເສົາໂລຫະດັ່ງກ່າວຂະຫຍາຍອອກເລັກນ້ອຍເຂົ້າໄປໃນ waveguide, ມັນສະຫນອງ capacitive susceptance ຢູ່ໃນຈຸດນັ້ນ, ແລະຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງ capacitive ເພີ່ມຂຶ້ນຈົນກ່ວາ penetration ແມ່ນປະມານຫນຶ່ງສ່ວນສີ່ຂອງຄວາມຍາວຄື່ນ, ໃນຈຸດນີ້, resonance ຊຸດເກີດຂຶ້ນ. . ການເຈາະເຂົ້າໄປຕື່ມອີກຂອງເສົາໂລຫະສົ່ງຜົນໃຫ້ຄວາມອ່ອນໄຫວ inductive ໄດ້ຖືກສະຫນອງໃຫ້ເຊິ່ງຫຼຸດລົງຍ້ອນວ່າການໃສ່ເຂົ້າໄປໃນທີ່ສົມບູນຫຼາຍຂຶ້ນ. ຄວາມເຂັ້ມຂອງ resonance ໃນການຕິດຕັ້ງຈຸດກາງແມ່ນອັດຕາສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງຖັນແລະສາມາດນໍາໃຊ້ເປັນຕົວກອງ, ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນກໍລະນີນີ້ມັນຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຕົວກອງຢຸດແຖບເພື່ອສົ່ງຮູບແບບຄໍາສັ່ງທີ່ສູງຂຶ້ນ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ impedance ຂອງແຖບໂລຫະ, ປະໂຫຍດທີ່ສໍາຄັນຂອງການນໍາໃຊ້ກະທູ້ໂລຫະແມ່ນວ່າພວກເຂົາເຈົ້າແມ່ນງ່າຍທີ່ຈະປັບ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ສອງ screws ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນອຸປະກອນປັບເພື່ອໃຫ້ບັນລຸການຈັບຄູ່ waveguide ປະສິດທິພາບ.
ການໂຫຼດຕ້ານທານ ແລະເຄື່ອງອັດລົມ:
ເຊັ່ນດຽວກັນກັບລະບົບສາຍສົ່ງອື່ນໆ, waveguides ບາງຄັ້ງຕ້ອງການການຈັບຄູ່ impedance ທີ່ສົມບູນແບບແລະການໂຫຼດ tuned ເພື່ອດູດເອົາຄື້ນທີ່ເຂົ້າມາຢ່າງເຕັມສ່ວນໂດຍບໍ່ມີການສະທ້ອນແລະບໍ່ມີຄວາມຖີ່ຂອງຄວາມຖີ່. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຫນຶ່ງສໍາລັບ terminals ດັ່ງກ່າວແມ່ນເພື່ອເຮັດໃຫ້ການວັດແທກພະລັງງານຕ່າງໆໃນລະບົບໂດຍບໍ່ມີການຕົວຈິງ radiating ພະລັງງານໃດໆ.
ຮູບ 3 waveguide resistance load(a)single taper(b)double taper
ການຢຸດເຊົາການຕໍ່ຕ້ານທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນພາກສ່ວນຂອງ lossy dielectric ຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນຕອນທ້າຍຂອງ waveguide ແລະ tapered (ມີປາຍຊີ້ໄປຫາຄື້ນທີ່ເຂົ້າມາ) ເພື່ອບໍ່ໃຫ້ເຮັດໃຫ້ເກີດການສະທ້ອນ. ຂະຫນາດກາງທີ່ສູນເສຍນີ້ອາດຈະຄອບຄອງຄວາມກວ້າງທັງຫມົດຂອງ waveguide, ຫຼືມັນອາດຈະຄອບຄອງພຽງແຕ່ສູນກາງຂອງປາຍຂອງ waveguide, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3. taper ສາມາດເປັນ taper ດຽວຫຼື double taper ແລະປົກກະຕິແລ້ວມີຄວາມຍາວຂອງ λp/2, ມີຄວາມຍາວທັງໝົດປະມານສອງຄວາມຍາວຄື່ນ. ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນເຮັດດ້ວຍແຜ່ນ dielectric ເຊັ່ນແກ້ວ, ເຄືອບດ້ວຍຮູບເງົາກາກບອນຫຼືແກ້ວນ້ໍາຢູ່ດ້ານນອກ. ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີພະລັງງານສູງ, terminals ດັ່ງກ່າວສາມາດມີເຄື່ອງລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ເພີ່ມໃສ່ນອກຂອງ waveguide ໄດ້, ແລະພະລັງງານທີ່ສົ່ງກັບ terminal ສາມາດ dissipated ຜ່ານຊຸດລະບາຍຄວາມຮ້ອນຫຼືໂດຍຜ່ານການບັງຄັບໃຫ້ອາກາດເຢັນ.
ຮູບທີ່ 4 ເຄື່ອງອັດລົມທີ່ສາມາດເຄື່ອນຍ້າຍໄດ້
ເຄື່ອງ attenuators Dielectric ສາມາດຖອດອອກໄດ້ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 4. ວາງຢູ່ກາງ waveguide, ມັນສາມາດເຄື່ອນຍ້າຍໄປຂ້າງຫນ້າຈາກສູນກາງຂອງ waveguide, ບ່ອນທີ່ມັນຈະສະຫນອງການຫຼຸດຫນ້ອຍລົງທີ່ສຸດ, ໄປຫາແຄມ, ບ່ອນທີ່ການຫຼຸດຫນ້ອຍລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ເນື່ອງຈາກວ່າຄວາມເຂັ້ມແຂງພາກສະຫນາມໄຟຟ້າຂອງຮູບແບບເດັ່ນແມ່ນຕ່ໍາຫຼາຍ.
ການຫຼຸດລົງໃນ waveguide:
ການຫຼຸດຜ່ອນພະລັງງານຂອງ waveguides ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບມີລັກສະນະດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
1. ການສະທ້ອນຈາກຄວາມບໍ່ຕໍ່ເນື່ອງຂອງ waveguide ພາຍໃນຫຼືພາກສ່ວນ waveguide misaligned
2. ການສູນເສຍທີ່ເກີດຈາກກະແສກະແສໃນກໍາແພງ waveguide
3. ການສູນເສຍ Dielectric ໃນ waveguides ເຕັມໄປ
ສອງອັນສຸດທ້າຍແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບການສູນເສຍທີ່ສອດຄ້ອງກັນໃນສາຍ coaxial ແລະທັງສອງຂ້ອນຂ້າງຂ້ອນຂ້າງ. ການສູນເສຍນີ້ແມ່ນຂຶ້ນກັບວັດສະດຸຜະຫນັງແລະຄວາມຫຍາບຄາຍຂອງມັນ, dielectric ທີ່ໃຊ້ແລະຄວາມຖີ່ (ເນື່ອງຈາກຜົນກະທົບຂອງຜິວຫນັງ). ສໍາລັບທໍ່ທອງເຫລືອງ, ຂອບເຂດແມ່ນຕັ້ງແຕ່ 4 dB / 100m ຢູ່ 5 GHz ຫາ 12 dB / 100m ຢູ່ 10 GHz, ແຕ່ສໍາລັບທໍ່ອາລູມິນຽມ, ຊ່ວງແມ່ນຕ່ໍາກວ່າ. ສໍາລັບ waveguides ເຄືອບເງິນ, ການສູນເສຍໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນ 8dB/100m ຢູ່ 35 GHz, 30dB/100m ຢູ່ 70 GHz, ແລະໃກ້ກັບ 500 dB/100m ຢູ່ 200 GHz. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍ, ໂດຍສະເພາະໃນຄວາມຖີ່ສູງສຸດ, waveguides ບາງຄັ້ງຖືກ plated (ພາຍໃນ) ດ້ວຍຄໍາຫຼື platinum.
ດັ່ງທີ່ໄດ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນແລ້ວ, waveguide ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນຕົວກອງສູງ. ເຖິງແມ່ນວ່າ waveguide ຕົວຂອງມັນເອງແມ່ນເກືອບສູນເສຍ, ຄວາມຖີ່ຕ່ໍາກວ່າຄວາມຖີ່ຂອງການຕັດແມ່ນຫຼຸດລົງຢ່າງຮຸນແຮງ. ການຫຼຸດຫນ້ອຍລົງນີ້ແມ່ນຍ້ອນການສະທ້ອນຢູ່ໃນປາກ waveguide ແທນທີ່ຈະຂະຫຍາຍພັນ.
ການເຊື່ອມຄື້ນ:
ການເຊື່ອມຄື້ນຄື້ນມັກຈະເກີດຂຶ້ນຜ່ານ flanges ເມື່ອຊິ້ນສ່ວນຫຼືອົງປະກອບຂອງ waveguide ຖືກລວມເຂົ້າກັນ. ຫນ້າທີ່ຂອງ flange ນີ້ແມ່ນເພື່ອຮັບປະກັນການເຊື່ອມຕໍ່ກົນຈັກກ້ຽງແລະຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າທີ່ເຫມາະສົມ, ໂດຍສະເພາະລັງສີພາຍນອກຕ່ໍາແລະການສະທ້ອນພາຍໃນຕ່ໍາ.
ແປນ:
Waveguide flanges ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການສື່ສານໄມໂຄເວຟ, ລະບົບ radar, ການສື່ສານດາວທຽມ, ລະບົບເສົາອາກາດ, ແລະອຸປະກອນຫ້ອງທົດລອງໃນການຄົ້ນຄວ້າວິທະຍາສາດ. ເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ພາກສ່ວນ waveguide ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຮັບປະກັນການຮົ່ວໄຫຼແລະການແຊກແຊງໄດ້ຖືກປ້ອງກັນ, ແລະຮັກສາຄວາມສອດຄ່ອງຂອງ waveguide ທີ່ຊັດເຈນເພື່ອຮັບປະກັນການສົ່ງໄຟຟ້າສູງທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ແລະຕໍາແຫນ່ງທີ່ຊັດເຈນຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຄວາມຖີ່. ຄູ່ມືຄື້ນທົ່ວໄປມີ flange ຢູ່ແຕ່ລະປາຍ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 5.
ຮູບ 5 (a) ແປນທໍາມະດາ;(b) ການເຊື່ອມ flange.
ໃນຄວາມຖີ່ຕ່ໍາ, flange ຈະໄດ້ຮັບການ brazed ຫຼື welded ກັບ waveguide, ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຖີ່ສູງກວ່າ flange butt flatter ຖືກນໍາໃຊ້. ເມື່ອສອງສ່ວນຖືກຕິດກັນ, flanges ແມ່ນ bolted ເຂົ້າກັນ, ແຕ່ປາຍຕ້ອງໄດ້ຮັບການສໍາເລັດຮູບກ້ຽງເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການ discontinuities ໃນການເຊື່ອມຕໍ່. ມັນແນ່ນອນງ່າຍຕໍ່ການຈັດວາງອົງປະກອບຢ່າງຖືກຕ້ອງດ້ວຍການປັບບາງ, ດັ່ງນັ້ນບາງຄັ້ງ waveguides ຂະຫນາດນ້ອຍແມ່ນອຸປະກອນທີ່ມີ flanges threaded ທີ່ສາມາດ screwed ຮ່ວມກັນກັບຫມາກແຫ້ງເປືອກແຂງ. ເມື່ອຄວາມຖີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ຂະຫນາດຂອງຄູ່ຄູ່ waveguide ຫຼຸດລົງຕາມທໍາມະຊາດ, ແລະການ discontinuity ຂອງ coupling ກາຍເປັນຂະຫນາດໃຫຍ່ຕາມອັດຕາສ່ວນຂອງ wavelength ຂອງສັນຍານແລະຂະຫນາດ waveguide. ດັ່ງນັ້ນ, ການຢຸດເຊົາໃນຄວາມຖີ່ທີ່ສູງຂຶ້ນກາຍເປັນບັນຫາຫຼາຍ.
ຮູບ 6 (a) ພາກສ່ວນຂ້າມຂອງ coupling choke;(b) ມຸມເບິ່ງທ້າຍຂອງ choke flange
ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້, ຊ່ອງຫວ່າງຂະຫນາດນ້ອຍສາມາດຖືກປະໄວ້ລະຫວ່າງ waveguides, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 6. choke coupling ປະກອບດ້ວຍ flange ທໍາມະດາແລະ choke flange ເຊື່ອມຕໍ່ກັນ. ເພື່ອຊົດເຊີຍຄວາມຜິດປົກກະຕິທີ່ເປັນໄປໄດ້, ວົງໂຄກເປັນວົງກົມທີ່ມີສ່ວນຕັດຮູບຕົວ L ຖືກໃຊ້ຢູ່ໃນ flange choke ເພື່ອບັນລຸການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ແຫນ້ນກວ່າ. ບໍ່ເຫມືອນກັບ flanges ທໍາມະດາ, choke flanges ແມ່ນຄວາມຖີ່ທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວ, ແຕ່ການອອກແບບທີ່ດີທີ່ສຸດສາມາດຮັບປະກັນແບນວິດທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ (ບາງທີ 10% ຂອງຄວາມຖີ່ສູນກາງ) ທີ່ SWR ບໍ່ເກີນ 1.05.
ເວລາປະກາດ: 15-01-2024
