Wéi Impedanzmatching vu Welleleit z'erreechen? Vun der Transmissioun Linn Theorie an microstrip Antennen Theorie, mir wëssen, datt entspriechend Serie oder parallel Transmissioun Linnen ausgewielt ginn kann impedance passende tëscht Transmissioun Linnen oder tëscht Transmissioun Linnen a Luede fir eng erreechen maximal Muecht Transmissioun a Minimum Reflexioun Verloscht erreechen. Déi selwecht Prinzip vun impedance passende an microstrip Linnen gëlt fir impedance passende an waveguides. Reflexiounen a Welleleitsystemer kënnen zu Impedanz-Mëssmatcher féieren. Wann d'Impedanzverschlechterung geschitt ass, ass d'Léisung déiselwecht wéi fir Iwwerdroungslinnen, dat heescht, den erfuerderleche Wäert z'änneren. Wärend d'Transmissiounslinne lumped Impedances oder Stëbs benotzen, benotzen d'Welleleiter Metallblocken vu verschiddene Formen.
Figur 1: Waveguide Irises an gläichwäerteg Circuit, (a) Kapazitiv; (b) Induktiv; (c) Resonanz.
Figur 1 weist déi verschidden Aarte vun Impedanzmatching, hëlt iergendeng vun de gewisene Formen a ka kapazitiv, induktiv oder resonant sinn. Déi mathematesch Analyse ass komplex, awer déi kierperlech Erklärung ass net. Wann Dir den éischte kapazitive Metallstreifen an der Figur berécksiichtegt, kann et gesi ginn datt de Potenzial, deen tëscht den ieweschte an ënnen Maueren vum Welleguide existéiert (am dominante Modus) elo tëscht den zwou Metalloberflächen an der noer Noperschaft existéiert, sou datt d'Kapazitéit d' Punkt Erhéijunge. Am Géigesaz, erlaabt d'Metallblock an der Figur 1b Stroum ze fléien, wou et net virdru fléisst. Et gëtt Stroum an der virdru verstäerkter elektrescher Feldfläch wéinst der Zousatz vum Metallblock. Dofir geschitt Energielagerung am Magnéitfeld an d'Induktioun op deem Punkt vum Welleguide erhéicht. Zousätzlech, wann d'Form an d'Positioun vum Metallring an der Figur c raisonnabel entworf sinn, wäert d'induktiv Reaktanz an d'kapazitiv Reaktanz déi agefouert ginn gläich sinn, an d'Ouverture gëtt parallel Resonanz. Dëst bedeit datt d'Impedanzmatchung an d'Ofstëmmung vum Haaptmodus ganz gutt ass, an de Shuntingeffekt vun dësem Modus wäert vernoléisseg sinn. Wéi och ëmmer, aner Modi oder Frequenzen ginn ofgeschwächt, sou datt de Resonanzmetallring souwuel als Bandpassfilter an als Modusfilter handelt.
Figur 2: (eng) waveguide posts; (b) zwee-screw matcher
Eng aner Manéier fir ofzestëmmen ass uewen gewisen, wou e zylindresche Metallpost vun enger vun de breede Säiten an de Welleguide erstreckt, dee selwechten Effekt huet wéi e Metallstreifen wat d'Klumpe Reaktanz op deem Punkt ubitt. D'Metallpost kann kapazitiv oder induktiv sinn, jee no wéi wäit et an d'Wellenleitung geet. Wesentlech ass dës passende Method datt wann sou e Metallpilier liicht an de Welleguide erstreckt, et eng kapazitiv Susceptanz op deem Punkt bitt, an d'kapazitiv Susceptanz eropgeet bis d'Penetratioun ongeféier e Véierel vun enger Wellelängt ass, Op dësem Punkt geschitt Serieresonanz. . Weider Pénétratioun vum Metallpost resultéiert an enger induktiver Susceptioun déi zur Verfügung gestallt gëtt, déi erofgeet wéi d'Insertioun méi komplett gëtt. D'Resonanzintensitéit an der Mëttelpunktinstallatioun ass ëmgedréint proportional zum Duerchmiesser vun der Kolonn a kann als Filter benotzt ginn, awer an dësem Fall gëtt et als Bandstopfilter benotzt fir Modi fir méi héich Uerdnung ze vermëttelen. Am Verglach mat der Erhéijung vun der Impedanz vu Metallstreifen ass e grousse Virdeel fir Metallposten ze benotzen datt se einfach ajustéieren. Zum Beispill kënnen zwou Schrauwen als Tuning-Apparater benotzt ginn fir effizient Waveguide-Match z'erreechen.
Resistive Lasten an Attenuatoren:
Wéi all aner Iwwerdroungssystem erfuerderen Wellenleiter heiansdo perfekt Impedanzmatchung an ofgestëmmt Lasten fir erakommen Wellen ouni Reflexioun voll ze absorbéieren an Frequenzonsensibel ze sinn. Eng Applikatioun fir sou Terminaler ass verschidde Kraaftmiessungen um System ze maachen ouni tatsächlech Kraaft auszestrahlen.
Figur 3 Waveguide Resistenz Laascht (a) Single taper (b) duebel taper
Déi heefegst resistive Terminatioun ass eng Sektioun vu verléierter Dielektrik, déi um Enn vum Welleguide installéiert ass a verjéngert (mat dem Tipp op déi erakommende Welle gewisen) fir net Reflexiounen ze verursaachen. Dëst lossy Medium kann d'ganz Breet vum Welleguide besetzen, oder et kann nëmmen den Zentrum vum Enn vum Welleguide besetzen, wéi an der Figur 3. D'Taper kann een eenzegen oder duebel Kegel sinn an huet typesch eng Längt vun λp / 2, mat enger Gesamtlängt vun ongeféier zwou Wellelängten. Normalerweis aus dielektresche Placke wéi Glas, Beschichtete mat Kuelestofffilm oder Waasserglas op der Äussewelt. Fir Héichkraaftapplikatioune kënnen esou Terminaler Wärmebecher op der Äussewelt vum Welleguide bäigefüügt ginn, an d'Kraaft, déi op den Terminal geliwwert gëtt, kann duerch den Heizkierper oder duerch forcéiert Loftkühlen ofgeleet ginn.
Figur 4 Beweegbar Vane Attenuator
Dielektresch Attenuatoren kënnen eraushuelbar gemaach ginn wéi an der Figur 4. An der Mëtt vum Welleguide plazéiert, kann se lateral aus dem Zentrum vum Welleguide geréckelt ginn, wou et déi gréisste Dämpfung gëtt, op d'Kante, wou d'Dämpfung staark reduzéiert gëtt. well d'elektresch Feldstäerkt vum dominante Modus vill méi niddereg ass.
Dämpfung am Waveguide:
D'Energiedempung vu Welleleit enthält haaptsächlech déi folgend Aspekter:
1. Reflexiounen aus intern waveguide discontinuities oder misaligned waveguide Rubriken
2. Verloschter verursaacht duerch Stroum, déi a Welleleitmauer fléisst
3. Dielectric Verloschter an gefëllt waveguides
Déi lescht zwee sinn ähnlech wéi déi entspriechend Verloschter a Koaxiallinnen a si béid relativ kleng. Dëse Verloscht hänkt vum Wandmaterial a senger Rauheet, dem benotzten Dielektrik an der Frequenz (wéinst dem Hauteffekt) ab. Fir Messing Conduit ass d'Gamme vu 4 dB / 100m bei 5 GHz bis 12 dB / 100m bei 10 GHz, awer fir Aluminiumleitung ass d'Gamme méi niddereg. Fir sëlwerbeschichtete Welleleiter sinn d'Verloschter typesch 8dB/100m bei 35 GHz, 30dB/100m bei 70 GHz, an no bei 500 dB/100m bei 200 GHz. Fir Verloschter ze reduzéieren, besonnesch bei den héchste Frequenzen, sinn Wellenleiter heiansdo (intern) mat Gold oder Platin plated.
Wéi scho gesot, wierkt de Welleguide als Héichpassfilter. Och wann de Welleguide selwer quasi lossless ass, sinn d'Frequenzen ënner der Cutoff Frequenz staark ofgeschwächt. Dës Dämpfung ass wéinst Reflexioun am Welleguide Mond anstatt Ausbreedung.
Waveguide Kupplung:
Waveguide Kupplung geschitt normalerweis duerch Flanges wann Waveguide Stécker oder Komponente matenee verbonne sinn. D'Funktioun vun dësem Flange ass eng glat mechanesch Verbindung a gëeegent elektresch Eegeschaften ze garantéieren, besonnesch déi niddreg extern Stralung a kleng intern Reflexioun.
Flange:
Waveguide Flanges gi wäit an der Mikrowellekommunikatioun, Radarsystemer, Satellitekommunikatioun, Antennesystemer a Laborausrüstung an der wëssenschaftlecher Fuerschung benotzt. Si gi benotzt fir verschidde Waveguide Sektiounen ze verbannen, Leckage an Interferenz verhënnert ginn, a präzis Ausrichtung vum Waveguide erhalen fir héich Zouverlässeg Iwwerdroung a präzis Positionéierung vun Frequenz elektromagnetesche Wellen ze garantéieren. Eng typesch Welleguide huet e Flange op all Enn, wéi an der Figur 5.
Figur 5 (a) Einfache Flange; (b) Flangekupplung.
Bei méi nidderegen Frequenzen gëtt de Flange an de Welleleit geschweest oder geschweest, während bei méi héijen Frequenzen e flaach Hënneschten flaach Flange benotzt gëtt. Wann zwee Deeler matenee verbonne sinn, sinn d'Flanges matenee verschrauft, awer d'Enn musse glat fäerdeg sinn fir Diskontinuitéiten an der Verbindung ze vermeiden. Et ass offensichtlech méi einfach d'Komponente korrekt mat e puer Upassungen auszerichten, sou datt méi kleng Wellenleiter heiansdo mat threaded Flanges ausgestatt sinn, déi mat enger Ringmutter zesumme geschrauft kënne ginn. Wéi d'Frequenz eropgeet, fällt d'Gréisst vun der Welleleiterkupplung natierlech erof, an d'Kupplungsdiskontinuitéit gëtt méi grouss am Verhältnis zu der Signalwellelängt an der Welleleitgréisst. Dofir ginn Diskontinuitéite bei méi héije Frequenzen méi lästeg.
Figur 6 (a) Querschnitt vun der Choke Kupplung; (b) Enn Vue vum Choke Flange
Fir dëse Problem ze léisen, kann e klengen Spalt tëscht de Wellenleitungen hannerlooss ginn, wéi an der Figur 6. A Choke Kupplung besteet aus engem gewéinleche Flange an engem Chokeflens verbonne mateneen. Fir méiglech Diskontinuitéiten ze kompenséieren, gëtt e kreesfërmege Chokering mat engem L-förmleche Querschnitt am Chokeflens benotzt fir eng méi enk Fittingsverbindung z'erreechen. Am Géigesaz zu gewéinleche Flanges sinn Chokeflänzen Frequenzempfindlech, awer en optimiséierten Design kann eng raisonnabel Bandbreedung garantéieren (vläicht 10% vun der Mëttelfrequenz) iwwer déi de SWR net méi wéi 1,05 ass.
Post Zäit: Jan-15-2024
