Како постићи усклађивање импедансе таласовода?Из теорије далековода у теорији микротракастих антена, знамо да се могу одабрати одговарајући серијски или паралелни преносни водови како би се постигло усклађивање импедансе између далековода или између далековода и оптерећења како би се постигао максимални пренос снаге и минимални губитак рефлексије.Исти принцип усклађивања импедансе у микротракастим линијама примењује се и на усклађивање импедансе у таласоводима.Рефлексије у таласоводним системима могу довести до неусклађености импедансе.Када дође до погоршања импедансе, решење је исто као и за далеководе, односно мењање тражене вредности. Паушална импеданса се поставља на унапред израчунате тачке у таласоводу да би се превазишао неусклађеност, чиме се елиминишу ефекти рефлексије.Док далеководи користе нагомилане импедансе или стубове, таласоводи користе металне блокове различитих облика.
Слика 1: Таласне шаренице и еквивалентно коло, (а) Капацитивно; (б) индуктивно; (ц) резонантно.
Слика 1 приказује различите врсте усклађивања импедансе, узимајући било који од приказаних облика и може бити капацитивна, индуктивна или резонантна.Математичка анализа је сложена, али физичко објашњење није.Узимајући у обзир прву капацитивну металну траку на слици, може се видети да потенцијал који је постојао између горњег и доњег зида таласовода (у доминантном режиму) сада постоји између две металне површине у ближој близини, тако да је капацитивност тачка се повећава.Насупрот томе, метални блок на слици 1б дозвољава струји да тече тамо где раније није текла.Постојаће струјни ток у претходно побољшаној равни електричног поља због додавања металног блока.Због тога долази до складиштења енергије у магнетном пољу и индуктивност у тој тачки таласовода се повећава.Поред тога, ако су облик и положај металног прстена на слици ц разумно дизајнирани, уведена индуктивна реактанца и капацитивна реактанца ће бити једнаке, а отвор ће бити паралелна резонанција.То значи да је усклађивање импедансе и подешавање главног мода веома добро, а ефекат ранжирања овог режима ће бити занемарљив.Међутим, други модови или фреквенције ће бити ослабљени, тако да резонантни метални прстен делује и као пропусни филтер и као филтер за режим.
слика 2: (а) стубови за таласоводе; (б) упаривач са два завртња
Други начин подешавања је приказан изнад, где се цилиндрични метални стуб протеже са једне од широких страна у таласовод, који има исти ефекат као метална трака у смислу обезбеђивања паушалне реактансе у тој тачки.Метални стуб може бити капацитиван или индуктиван, у зависности од тога колико се протеже у таласовод.У суштини, овај метод подударања је да када се такав метални стуб благо протеже у таласовод, он обезбеђује капацитивну сусцептансу у тој тачки, а капацитивна сусцептанса се повећава све док пенетрација не буде око четвртине таласне дужине. У овом тренутку долази до серијске резонанце .Даље продирање металног стуба доводи до индуктивне сусцептансе која се смањује како уметање постаје потпуније.Интензитет резонанције на средњој инсталацији је обрнуто пропорционалан пречнику стуба и може се користити као филтер, међутим, у овом случају се користи као филтер за заустављање опсега за пренос модова вишег реда.У поређењу са повећањем импедансе металних трака, главна предност употребе металних стубова је то што се лако подешавају.На пример, два завртња се могу користити као уређаји за подешавање да би се постигло ефикасно усклађивање таласовода.
Отпорна оптерећења и пригушивачи:
Као и сваки други систем преноса, таласоводи понекад захтевају савршено усклађивање импедансе и подешена оптерећења да у потпуности апсорбују долазне таласе без рефлексије и да буду неосетљиви на фреквенцију.Једна од апликација за такве терминале је да се врше различита мерења снаге на систему без стварног зрачења снаге.
слика 3 отпор таласовода оптерећење(а)једноструки конус(б)двоструки конус
Најчешћи отпорни завршетак је део диелектрика са губицима који је инсталиран на крају таласовода и сужен (са врхом усмереним према долазном таласу) како не би изазивао рефлексије.Овај медијум са губицима може заузети целу ширину таласовода, или може заузимати само центар краја таласовода, као што је приказано на слици 3. Конус може бити једноструки или двоструки конус и обично има дужину од λп/2, са укупном дужином од приближно две таласне дужине.Обично су направљене од диелектричних плоча као што је стакло, споља обложене угљеничним филмом или воденим стаклом.За апликације велике снаге, такви терминали могу имати хладњаке који се додају на спољашњу страну таласовода, а снага која се испоручује терминалу може се распршити кроз хладњак или путем принудног хлађења ваздухом.
слика 4 Пригушивач са покретним лопатицама
Диелектрични пригушивачи могу бити уклоњени као што је приказано на слици 4. Постављени у средину таласовода, могу се померати бочно од центра таласовода, где ће обезбедити највеће слабљење, до ивица, где је слабљење у великој мери смањено. пошто је јачина електричног поља доминантног мода много мања.
Слабљење у таласоводу:
Слабљење енергије таласовода углавном укључује следеће аспекте:
1. Рефлексије од интерних дисконтинуитета таласовода или неусклађених секција таласовода
2. Губици узроковани струјом која тече у зидовима таласовода
3. Диелектрични губици у испуњеним таласоводима
Последња два су слична одговарајућим губицима у коаксијалним линијама и оба су релативно мала.Овај губитак зависи од материјала зида и његове храпавости, коришћеног диелектрика и фреквенције (због скин ефекта).За месингане цеви, опсег је од 4 дБ/100м на 5 ГХз до 12 дБ/100м на 10 ГХз, али за алуминијумске цеви, опсег је мањи.За сребрно обложене таласоводе, губици су типично 8дБ/100м на 35 ГХз, 30дБ/100м на 70 ГХз и близу 500 дБ/100м на 200 ГХз.Да би се смањили губици, посебно на највишим фреквенцијама, таласоводи су понекад обложени (изнутра) златом или платином.
Као што је већ истакнуто, таласовод делује као високопропусни филтер.Иако је сам таласовод практично без губитака, фреквенције испод граничне фреквенције су озбиљно ослабљене.Ово слабљење је због рефлексије на ушћу таласовода, а не због ширења.
Спрега таласовода:
Везивање таласовода се обично дешава преко прирубница када су делови или компоненте таласовода спојени заједно.Функција ове прирубнице је да обезбеди глатку механичку везу и одговарајућа електрична својства, посебно ниско спољно зрачење и малу унутрашњу рефлексију.
прирубница:
Прирубнице таласовода се широко користе у микроталасним комуникацијама, радарским системима, сателитским комуникацијама, антенским системима и лабораторијској опреми у научним истраживањима.Користе се за повезивање различитих секција таласовода, обезбеђују спречавање цурења и сметњи и одржавају прецизно поравнање таласовода како би се обезбедио висок Поуздан пренос и прецизно позиционирање фреквенцијских електромагнетних таласа.Типичан таласовод има прирубницу на сваком крају, као што је приказано на слици 5.
слика 5 (а) обична прирубница; (б) спојница прирубнице.
На нижим фреквенцијама прирубница ће бити лемљена или заварена за таласовод, док се на вишим фреквенцијама користи равна прирубница са равним чеком.Када су два дела спојена, прирубнице се спајају вијцима, али крајеви морају бити глатко завршени како би се избегли прекиди у споју.Очигледно је лакше правилно поравнати компоненте са неким подешавањима, тако да су мањи таласоводи понекад опремљени навојним прирубницама које се могу зашрафити заједно са прстенастом навртком.Како фреквенција расте, величина таласовода се природно смањује, а дисконтинуитет спајања постаје већи пропорционално таласној дужини сигнала и величини таласовода.Стога, дисконтинуитети на вишим фреквенцијама постају проблематичнији.
слика 6 (а) Попречни пресек спојнице пригушнице; (б) поглед са краја на прирубницу пригушнице
Да би се решио овај проблем, може се оставити мали размак између таласовода, као што је приказано на слици 6. Спојница пригушнице која се састоји од обичне прирубнице и прирубнице пригушнице спојене заједно.За компензацију могућих дисконтинуитета, кружни пригушни прстен са попречним пресеком у облику слова Л се користи у прирубници пригушнице како би се постигао чвршћи спој.За разлику од обичних прирубница, прирубнице пригушнице су осетљиве на фреквенцију, али оптимизован дизајн може да обезбеди разуман пропусни опсег (можда 10% централне фреквенције) преко којег СВР не прелази 1,05.
Време поста: Јан-15-2024
