Hoe om impedansie-passing van golfleiers te bereik?Uit die transmissielynteorie in mikrostrookantennateorie weet ons dat toepaslike serie- of parallelle transmissielyne gekies kan word om impedansiepassing tussen transmissielyne of tussen transmissielyne en vragte te verkry om maksimum kragoordrag en minimum refleksieverlies te bereik.Dieselfde beginsel van impedansiepassing in mikrostrooklyne geld vir impedansiepassing in golfleiers.Refleksies in golfleiersisteme kan lei tot impedansie-wanaanpassings.Wanneer impedansie-agteruitgang plaasvind, is die oplossing dieselfde as vir transmissielyne, dit wil sê die verandering van die vereiste waarde. Die klonterige impedansie word op voorafberekende punte in die golfleier geplaas om die wanpassing te oorkom en sodoende die effekte van refleksies uit te skakel.Terwyl transmissielyne geklonte impedansies of stompe gebruik, gebruik golfleiers metaalblokke van verskillende vorms.
figuur 1: Golfleieririsse en ekwivalente stroombaan,(a)Kapasitief;(b)induktief;(c)resonant.
Figuur 1 toon die verskillende soorte impedansie-passing, wat enige van die vorms aanneem en kan kapasitief, induktief of resonant wees.Die wiskundige analise is kompleks, maar die fisiese verduideliking is nie.Met inagneming van die eerste kapasitiewe metaalstrook in die figuur, kan dit gesien word dat die potensiaal wat tussen die boonste en onderste wande van die golfleier (in die dominante modus) bestaan het, nou tussen die twee metaaloppervlaktes in die nader nabyheid bestaan, dus die kapasitansie is die punt verhoog.Daarteenoor laat die metaalblok in Figuur 1b stroom toe om te vloei waar dit nie voorheen gevloei het nie.Daar sal stroomvloei in die voorheen verbeterde elektriese veldvlak wees as gevolg van die byvoeging van die metaalblok.Daarom vind energieberging in die magnetiese veld plaas en die induktansie by daardie punt van die golfleier neem toe.Daarbenewens, as die vorm en posisie van die metaalring in Figuur c redelik ontwerp is, sal die induktiewe reaktansie en kapasitiewe reaktansie wat ingevoer word gelyk wees, en die opening sal parallelle resonansie wees.Dit beteken dat die impedansie-aanpassing en -instelling van die hoofmodus baie goed is, en die rangeer-effek van hierdie modus sal weglaatbaar wees.Ander modusse of frekwensies sal egter verswak word, so die resonante metaalring dien as beide 'n banddeurlaatfilter en 'n modusfilter.
figuur 2:(a)golfleierpale;(b)twee-skroefpasmaat
Nog 'n manier om in te stem word hierbo getoon, waar 'n silindriese metaalpaal vanaf een van die wye kante in die golfleier strek, wat dieselfde effek het as 'n metaalstrook in terme van die verskaffing van klonterige reaktansie op daardie punt.Die metaalpaal kan kapasitief of induktief wees, afhangend van hoe ver dit in die golfleier strek.In wese is hierdie bypassende metode dat wanneer so 'n metaalpilaar effens in die golfleier strek, dit 'n kapasitiewe susceptansie op daardie punt verskaf, en die kapasitiewe susceptansie verhoog totdat die penetrasie ongeveer 'n kwart van 'n golflengte is. Op hierdie punt vind serieresonansie plaas .Verdere penetrasie van die metaalpaal lei daartoe dat 'n induktiewe susceptansie verskaf word wat afneem namate die invoeging meer volledig word.Die resonansie-intensiteit by die middelpuntinstallasie is omgekeerd eweredig aan die deursnee van die kolom en kan as 'n filter gebruik word, maar in hierdie geval word dit as 'n bandstopfilter gebruik om hoërorde-modusse oor te dra.In vergelyking met die verhoging van die impedansie van metaalstroke, is 'n groot voordeel van die gebruik van metaalpale dat dit maklik is om aan te pas.Twee skroewe kan byvoorbeeld as insteltoestelle gebruik word om doeltreffende golfleier-passing te verkry.
Weerstandsladings en verswakkers:
Soos enige ander transmissiestelsel, vereis golfleiers soms perfekte impedansie-passing en ingestemde ladings om inkomende golwe ten volle te absorbeer sonder weerkaatsing en om frekwensie-onsensitief te wees.Een toepassing vir sulke terminale is om verskeie kragmetings op die stelsel te doen sonder om werklik enige krag uit te straal.
figuur 3 golfleier weerstandslas(a)enkel taps(b)dubbel taps
Die mees algemene weerstandsbeëindiging is 'n gedeelte van verliesagtige diëlektrikum wat aan die einde van die golfleier geïnstalleer is en taps is (met die punt wat na die inkomende golf wys) om nie refleksies te veroorsaak nie.Hierdie verliesryke medium kan die hele breedte van die golfleier beslaan, of dit kan slegs die middelpunt van die einde van die golfleier beslaan, soos getoon in Figuur 3. Die taps kan enkel of dubbel taps wees en het tipies 'n lengte van λp/2, met 'n totale lengte van ongeveer twee golflengtes.Gewoonlik gemaak van diëlektriese plate soos glas, bedek met koolstoffilm of waterglas aan die buitekant.Vir hoëkragtoepassings kan hittesinks aan die buitekant van die golfleier by sulke terminale gevoeg word, en die krag wat aan die terminaal gelewer word, kan deur die hittesink of deur gedwonge lugverkoeling verdryf word.
figuur 4 Beweegbare vaanverswakker
Diëlektriese verswakkers kan verwyderbaar gemaak word soos getoon in Figuur 4. Geplaas in die middel van die golfleier, kan dit lateraal beweeg word vanaf die middel van die golfleier, waar dit die grootste verswakking sal verskaf, na die rande, waar die verswakking aansienlik verminder word aangesien die elektriese veldsterkte van die dominante modus baie laer is.
Verswakking in golfleier:
Die energieverswakking van golfleiers sluit hoofsaaklik die volgende aspekte in:
1. Refleksies van interne golfleierdiskontinuïteite of wanbelynde golfleierseksies
2. Verliese veroorsaak deur stroom wat in golfleiermure vloei
3. Diëlektriese verliese in gevulde golfleiers
Die laaste twee is soortgelyk aan die ooreenstemmende verliese in koaksiale lyne en is albei relatief klein.Hierdie verlies hang af van die muurmateriaal en sy grofheid, die diëlektrikum wat gebruik word en die frekwensie (as gevolg van die vel effek).Vir koperbuis is die omvang van 4 dB/100m by 5 GHz tot 12 dB/100m by 10 GHz, maar vir aluminiumbuis is die omvang laer.Vir silwer-bedekte golfleiers is verliese tipies 8dB/100m by 35 GHz, 30dB/100m by 70 GHz, en naby aan 500 dB/100m by 200 GHz.Om verliese te verminder, veral by die hoogste frekwensies, word golfleiers soms (intern) met goud of platinum bedek.
Soos reeds uitgewys, dien die golfleier as 'n hoogdeurlaatfilter.Alhoewel die golfleier self feitlik verliesloos is, word frekwensies onder die afsnyfrekwensie ernstig verswak.Hierdie verswakking is te wyte aan refleksie by die golfleiermond eerder as voortplanting.
Golfleier koppeling:
Golfleier-koppeling vind gewoonlik deur flense plaas wanneer golfleierstukke of -komponente saamgevoeg word.Die funksie van hierdie flens is om 'n gladde meganiese verbinding en geskikte elektriese eienskappe te verseker, veral lae eksterne bestraling en lae interne refleksie.
Flens:
Golfgeleiderflense word wyd gebruik in mikrogolfkommunikasie, radarstelsels, satellietkommunikasie, antennastelsels en laboratoriumtoerusting in wetenskaplike navorsing.Hulle word gebruik om verskillende golfleier-afdelings te verbind, te verseker dat lekkasie en interferensie voorkom word, en om presiese belyning van die golfleier te handhaaf om hoë betroubare transmissie en presiese posisionering van frekwensie elektromagnetiese golwe te verseker.'n Tipiese golfleier het 'n flens aan elke kant, soos in Figuur 5 getoon.
figuur 5 (a)plain flens;(b)flenskoppeling.
By laer frekwensies sal die flens gesoldeer of aan die golfleier gesweis word, terwyl by hoër frekwensies 'n platter kolfflens gebruik word.Wanneer twee dele verbind word, word die flense aanmekaar vasgebout, maar die punte moet glad afgewerk word om diskontinuïteite in die verbinding te vermy.Dit is natuurlik makliker om die komponente korrek in lyn te bring met sommige aanpassings, so kleiner golfleiers word soms toegerus met skroefdraadflense wat met 'n ringmoer aanmekaar geskroef kan word.Soos frekwensie toeneem, neem die grootte van die golfleierkoppeling natuurlik af, en die koppelingsdiskontinuïteit word groter in verhouding tot die seingolflengte en golfleiergrootte.Daarom word diskontinuïteite by hoër frekwensies meer lastig.
figuur 6 (a) Dwarssnit van smoorkoppeling; (b) eindaansig van smoorflens
Om hierdie probleem op te los, kan 'n klein gaping tussen die golfleiers gelaat word, soos getoon in Figuur 6. 'n Smoorkoppeling wat bestaan uit 'n gewone flens en 'n smoorflens wat aan mekaar verbind is.Om vir moontlike diskontinuïteite te kompenseer, word 'n sirkelvormige smoorring met 'n L-vormige deursnee in die smoorflens gebruik om 'n stywer pasverbinding te verkry.Anders as gewone flense, is smoorflense frekwensie-sensitief, maar 'n geoptimaliseerde ontwerp kan 'n redelike bandwydte (dalk 10% van die middelfrekwensie) verseker waaroor die SWR nie 1,05 oorskry nie.
Pos tyd: Jan-15-2024
