Jinsi ya kufikia ulinganisho wa impedansi wa miongozo ya mawimbi? Kutoka kwa nadharia ya mstari wa upitishaji katika nadharia ya antena ya mikrostrip, tunajua kwamba mistari inayofaa ya upitishaji wa mfululizo au sambamba inaweza kuchaguliwa ili kufikia ulinganisho wa impedansi kati ya mistari ya upitishaji au kati ya mistari ya upitishaji na mizigo ili kufikia upitishaji wa nguvu wa juu na upotevu mdogo wa tafakari. Kanuni hiyo hiyo ya ulinganisho wa impedansi katika mistari ya mikrostrip inatumika kwa ulinganisho wa impedansi katika miongozo ya mawimbi. Tafakari katika mifumo ya mwongozo wa mawimbi inaweza kusababisha kutolingana kwa impedansi. Wakati kuzorota kwa impedansi kunapotokea, suluhisho ni sawa na kwa mistari ya upitishaji, yaani, kubadilisha thamani inayohitajika. Impedansi iliyochongoka huwekwa katika sehemu zilizohesabiwa awali katika mwongozo wa mawimbi ili kushinda kutolingana, na hivyo kuondoa athari za tafakari. Wakati mistari ya upitishaji hutumia impedansi zilizochongoka au vijiti, miongozo ya mawimbi hutumia vitalu vya chuma vya maumbo mbalimbali.
Mchoro 1: Iris zinazoongoza mawimbi na saketi sawa,(a)Ina uwezo wa kuchukua hatua;(b)inayotoa mwangaza;(c)inayotoa mwangaza.
Mchoro 1 unaonyesha aina tofauti za ulinganisho wa impedansi, ukichukua fomu yoyote iliyoonyeshwa na unaweza kuwa wa uwezo, wa kuchochea au wa kuitikia. Uchambuzi wa hisabati ni mgumu, lakini maelezo ya kimwili sivyo. Kwa kuzingatia ukanda wa kwanza wa chuma wa uwezo katika mchoro, inaweza kuonekana kwamba uwezo uliokuwepo kati ya kuta za juu na chini za mwongozo wa wimbi (katika hali kuu) sasa upo kati ya nyuso mbili za chuma kwa ukaribu zaidi, kwa hivyo uwezo ni. Pointi huongezeka. Kwa upande mwingine, kizuizi cha chuma katika Mchoro 1b huruhusu mkondo kutiririka ambapo haukutiririka hapo awali. Kutakuwa na mtiririko wa mkondo katika ndege ya uwanja wa umeme iliyoimarishwa hapo awali kutokana na kuongezwa kwa kizuizi cha chuma. Kwa hivyo, uhifadhi wa nishati hutokea katika uwanja wa sumaku na uingizaji katika sehemu hiyo ya mwongozo wa wimbi huongezeka. Kwa kuongezea, ikiwa umbo na nafasi ya pete ya chuma katika Mchoro c vimeundwa kwa njia inayofaa, mwingiliano wa kuchochea na mwingiliano wa uwezo ulioletwa utakuwa sawa, na uwazi utakuwa mwangwi sambamba. Hii ina maana kwamba ulinganishaji na urekebishaji wa impedansi ya hali kuu ni mzuri sana, na athari ya kuzima ya hali hii itakuwa ndogo sana. Hata hivyo, hali au masafa mengine yatapunguzwa, kwa hivyo pete ya chuma inayong'aa hufanya kazi kama kichujio cha kupitisha bendi na kichujio cha hali.
Mchoro 2:(a) nguzo za mwongozo wa mawimbi;(b) kilinganishi cha skrubu mbili
Njia nyingine ya kurekebisha imeonyeshwa hapo juu, ambapo nguzo ya chuma ya silinda huenea kutoka moja ya pande pana hadi kwenye mwongozo wa wimbi, ikiwa na athari sawa na utepe wa chuma kwa upande wa kutoa mwitikio uliounganishwa katika sehemu hiyo. Nguzo ya chuma inaweza kuwa ya uwezo au ya kuchochea, kulingana na umbali unaoenea hadi kwenye mwongozo wa wimbi. Kimsingi, njia hii ya kulinganisha ni kwamba wakati nguzo kama hiyo ya chuma inaenea kidogo ndani ya mwongozo wa wimbi, hutoa uwezo wa kuchochea katika sehemu hiyo, na uwezo wa kuchochea huongezeka hadi kupenya ni kama robo ya urefu wa wimbi. Katika hatua hii, mwangwi wa mfululizo hutokea. Kupenya zaidi kwa nguzo ya chuma husababisha uwezo wa kuchochea unaotolewa ambao hupungua kadri uingizaji unavyozidi kuwa kamili. Kiwango cha mwangwi katika usakinishaji wa katikati ni sawia na kipenyo cha safu na kinaweza kutumika kama kichujio, hata hivyo, katika hali hii hutumika kama kichujio cha kusimamisha bendi ili kupitisha hali za mpangilio wa juu. Ikilinganishwa na kuongeza kizuizi cha vipande vya chuma, faida kubwa ya kutumia nguzo za chuma ni kwamba ni rahisi kurekebisha. Kwa mfano, skrubu mbili zinaweza kutumika kama vifaa vya kurekebisha ili kufikia ulinganisho mzuri wa mwongozo wa mawimbi.
Mizigo ya kupinga na vipunguzaji:
Kama mfumo mwingine wowote wa upitishaji, miongozo ya mawimbi wakati mwingine huhitaji ulinganisho kamili wa impedansi na mizigo iliyorekebishwa ili kunyonya kikamilifu mawimbi yanayoingia bila kuakisi na kutohisi masafa. Matumizi moja ya vituo hivyo ni kufanya vipimo mbalimbali vya nguvu kwenye mfumo bila kutoa mwangaza wowote.
mchoro 3 wa upinzani wa mwongozo wa wimbi mzigo(a)mguso mmoja(b)mguso maradufu
Kikomo cha kawaida cha upinzani ni sehemu ya dielektriki inayopoteza nguvu iliyowekwa mwishoni mwa mwongozo wa wimbi na kupunguzwa (ncha ikiwa imeelekezwa kuelekea wimbi linaloingia) ili isisababishe tafakari. Kifaa hiki cha kupunguza nguvu kinaweza kuchukua upana wote wa mwongozo wa wimbi, au kinaweza kuchukua katikati tu ya mwisho wa mwongozo wa wimbi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3. Kifaa cha kupunguza nguvu kinaweza kuwa cha kupunguza nguvu moja au mbili na kwa kawaida kina urefu wa λp/2, na urefu wa jumla wa takriban mawimbi mawili. Kwa kawaida hutengenezwa kwa sahani za dielektriki kama vile kioo, zilizofunikwa na filamu ya kaboni au glasi ya maji nje. Kwa matumizi ya nguvu nyingi, vituo hivyo vinaweza kuwa na sinki za joto zilizoongezwa nje ya mwongozo wa wimbi, na nguvu inayotolewa kwenye kituo inaweza kusambazwa kupitia sinki ya joto au kupitia kupoeza hewa kwa nguvu.
Mchoro 4 Kipunguzaji cha vane kinachoweza kusongeshwa
Vizuia umeme vya dielectric vinaweza kutolewa kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4. Vikiwa vimewekwa katikati ya mwongozo wa wimbi, vinaweza kuhamishwa kutoka katikati ya mwongozo wa wimbi, ambapo vitatoa upunguzaji mkubwa zaidi, hadi kingo, ambapo upunguzaji hupunguzwa sana kwani nguvu ya uwanja wa umeme wa hali inayotawala ni ya chini sana.
Upungufu katika mwongozo wa wimbi:
Upunguzaji wa nishati ya miongozo ya mawimbi unajumuisha mambo yafuatayo:
1. Tafakari kutoka kwa kutoendelea kwa mwongozo wa mawimbi wa ndani au sehemu za mwongozo wa mawimbi zisizopangwa vizuri
2. Hasara zinazosababishwa na mtiririko wa mkondo katika kuta za mwongozo wa mawimbi
3. Upotevu wa dielektri katika miongozo ya mawimbi iliyojazwa
Mbili za mwisho zinafanana na hasara zinazolingana katika mistari ya koaxial na zote ni ndogo kiasi. Hasara hii inategemea nyenzo za ukuta na ukali wake, dielektri inayotumika na masafa (kutokana na athari ya ngozi). Kwa mfereji wa shaba, masafa ni kuanzia 4 dB/100m kwa 5 GHz hadi 12 dB/100m kwa 10 GHz, lakini kwa mfereji wa alumini, masafa ni ya chini. Kwa miongozo ya mawimbi yenye rangi ya fedha, hasara kwa kawaida huwa 8dB/100m kwa 35 GHz, 30dB/100m kwa 70 GHz, na karibu 500 dB/100m kwa 200 GHz. Ili kupunguza hasara, hasa katika masafa ya juu zaidi, miongozo ya mawimbi wakati mwingine hufunikwa (ndani) na dhahabu au platinamu.
Kama ilivyoelezwa tayari, mwongozo wa wimbi hufanya kazi kama kichujio cha kupitisha kwa kasi kubwa. Ingawa mwongozo wa wimbi wenyewe hauna hasara, masafa yaliyo chini ya masafa ya kukata hupunguzwa sana. Upungufu huu unatokana na kuakisi kwenye mdomo wa mwongozo wa wimbi badala ya kuenea.
Kiunganishi cha mwongozo wa mawimbi:
Kuunganisha mwongozo wa mawimbi kwa kawaida hutokea kupitia flanges wakati vipande au vipengele vya mwongozo wa mawimbi vinapounganishwa pamoja. Kazi ya flange hii ni kuhakikisha muunganisho laini wa mitambo na sifa zinazofaa za umeme, hasa mionzi ya nje ya chini na mwangwi mdogo wa ndani.
Flange:
Flange za mwongozo wa mawimbi hutumika sana katika mawasiliano ya microwave, mifumo ya rada, mawasiliano ya setilaiti, mifumo ya antena, na vifaa vya maabara katika utafiti wa kisayansi. Hutumika kuunganisha sehemu tofauti za mwongozo wa mawimbi, kuhakikisha uvujaji na usumbufu vinazuiwa, na kudumisha mpangilio sahihi wa mwongozo wa mawimbi ili kuhakikisha upitishaji wa juu wa kuaminika na uwekaji sahihi wa mawimbi ya sumakuumeme ya masafa. Mwongozo wa kawaida wa mawimbi una flange kila mwisho, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5.
Mchoro 5 (a)flange tupu;(b)kiunganishi cha flange.
Katika masafa ya chini, flange itaunganishwa kwa braze au svetsade kwenye mwongozo wa wimbi, huku katika masafa ya juu, flange tambarare ya kitako hutumika. Sehemu mbili zinapounganishwa, flange huunganishwa pamoja, lakini ncha lazima zikamilike vizuri ili kuepuka kutoendelea katika muunganisho. Ni wazi kuwa ni rahisi kupanga vipengele kwa usahihi kwa marekebisho kadhaa, kwa hivyo flange ndogo za wimbi wakati mwingine huwa na flange zenye nyuzi ambazo zinaweza kuunganishwa pamoja na nati ya pete. Kadri masafa yanavyoongezeka, ukubwa wa kiunganishi cha mwongozo wa wimbi hupungua kiasili, na kutoendelea kwa kiunganishi kunakuwa kubwa kulingana na urefu wa mawimbi ya ishara na ukubwa wa mwongozo wa wimbi. Kwa hivyo, kutoendelea kwa masafa ya juu kunakuwa shida zaidi.
Mchoro 6 (a) Sehemu ya msalaba ya kiunganishi cha kusongwa;(b) mwonekano wa mwisho wa flange ya kusongwa
Ili kutatua tatizo hili, pengo dogo linaweza kuachwa kati ya miongozo ya mawimbi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 6. Kiunganishi cha kusongwa chenye flangi ya kawaida na flangi ya kusongwa iliyounganishwa pamoja. Ili kufidia kutoendelea kunakowezekana, pete ya kusongwa ya duara yenye sehemu ya msalaba yenye umbo la L hutumika kwenye flangi ya kusongwa ili kufikia muunganisho mgumu zaidi. Tofauti na flangi za kawaida, flangi za kusongwa zina unyeti wa masafa, lakini muundo ulioboreshwa unaweza kuhakikisha kipimo data kinachofaa (labda 10% ya masafa ya katikati) ambayo SWR haizidi 1.05.
Muda wa chapisho: Januari-15-2024
