Толқын өткізгіштердің импеданс сәйкестігіне қалай қол жеткізуге болады? Микрожолақты антенна теориясындағы электр беру желісі теориясынан біз электр беру желілері арасында немесе электр беру желілері мен жүктемелер арасында импеданс сәйкестігіне қол жеткізу үшін тиісті тізбекті немесе параллель электр беру желілерін таңдауға болатынын білеміз, бұл максималды қуат берілуіне және минималды шағылысу шығынына қол жеткізуге мүмкіндік береді. Микрожолақты желілердегі импеданс сәйкестігінің сол принципі толқын өткізгіштердегі импеданс сәйкестігіне де қолданылады. Толқын өткізгіш жүйелеріндегі шағылысулар импеданс сәйкессіздігіне әкелуі мүмкін. Импеданс нашарлаған кезде, шешім электр беру желілері үшін бірдей, яғни қажетті мәнді өзгерту. Сәйкессіздікті жою үшін біріктірілген импеданс толқын өткізгіштегі алдын ала есептелген нүктелерге орналастырылады, осылайша шағылысулардың әсерін жояды. Электр беру желілері біріктірілген импеданстарды немесе шыбықтарды пайдаланса, толқын өткізгіштер әртүрлі пішіндегі металл блоктарды пайдаланады.
1-сурет: Толқын өткізгіш иристері және оған эквивалентті тізбек,(a)Сыйымдылық;(b)Индуктивті;(c)Резонанстық.
1-суретте көрсетілген кез келген формадағы импеданс сәйкестігінің әртүрлі түрлері көрсетілген және сыйымдылықты, индуктивті немесе резонансты болуы мүмкін. Математикалық талдау күрделі, бірақ физикалық түсіндірме күрделі емес. Суреттегі бірінші сыйымдылықты металл жолақты ескере отырып, толқын өткізгіштің жоғарғы және төменгі қабырғалары арасында (басым режимде) болған потенциал енді екі металл бетінің арасында жақын орналасқанын көруге болады, сондықтан сыйымдылық нүктесі артады. Керісінше, 1b-суреттегі металл блок бұрын ағып кетпеген жерде ток ағып кетуіне мүмкіндік береді. Металл блоктың қосылуына байланысты бұрын күшейтілген электр өрісі жазықтығында ток ағыны болады. Сондықтан магнит өрісінде энергия сақталады және толқын өткізгіштің сол нүктесіндегі индуктивтілік артады. Сонымен қатар, егер c-суреттегі металл сақинаның пішіні мен орналасуы ақылға қонымды түрде жасалған болса, енгізілген индуктивті реактивтілік пен сыйымдылықты реактивтілік тең болады, ал диафрагма параллель резонансты болады. Бұл негізгі режимнің импеданс сәйкестігі мен реттелуі өте жақсы екенін және бұл режимнің маневрлік әсері елеусіз болатынын білдіреді. Дегенмен, басқа режимдер немесе жиіліктер әлсірейді, сондықтан резонансты металл сақина жолақ сүзгісі де, режим сүзгісі де ретінде әрекет етеді.
2-сурет:(a)толқын өткізгіш бағаналар;(b)екі бұрандалы сәйкестендіргіш
Баптаудың тағы бір тәсілі жоғарыда көрсетілген, мұнда цилиндрлік металл бағана кең жақтарының бірінен толқын өткізгішке созылып, сол нүктеде түйіршікті реактивтілікті қамтамасыз ету тұрғысынан металл жолақпен бірдей әсер етеді. Металл бағана толқын өткізгішке қаншалықты созылатынына байланысты сыйымдылықты немесе индуктивті болуы мүмкін. Негізінен, бұл сәйкестендіру әдісі мұндай металл бағана толқын өткізгішке аздап созылған кезде, ол сол нүктеде сыйымдылықты сусцептанс береді, ал сыйымдылықты сусцептанс ену толқын ұзындығының төрттен біріне жеткенше артады. Бұл кезде тізбекті резонанс пайда болады. Металл бағананың одан әрі енуі индуктивті сусцептанстың қамтамасыз етілуіне әкеледі, ол енгізу толық болған сайын азаяды. Ортаңғы нүктедегі орнатудағы резонанс қарқындылығы бағананың диаметріне кері пропорционалды және сүзгі ретінде пайдаланылуы мүмкін, дегенмен, бұл жағдайда ол жоғары ретті режимдерді беру үшін жолақты тоқтату сүзгісі ретінде қолданылады. Металл жолақтардың кедергісін арттырумен салыстырғанда, металл бағаналарды пайдаланудың басты артықшылығы - оларды реттеу оңай. Мысалы, тиімді толқын бағыттаушысын сәйкестендіруге қол жеткізу үшін екі бұранданы баптау құрылғылары ретінде пайдалануға болады.
Резистивті жүктемелер және әлсіреткіштер:
Кез келген басқа тарату жүйесі сияқты, толқын өткізгіштер кейде кіретін толқындарды шағылыстырмай толық сіңіру және жиілікке сезімтал болмау үшін мінсіз импеданс сәйкестігін және реттелетін жүктемелерді қажет етеді. Мұндай терминалдарды қолданудың бір түрі - жүйеде ешқандай қуат сәулелендірмей әртүрлі қуат өлшеулерін жүргізу.
3-сурет толқын өткізгіш кедергісі жүктемесі(а)бір конус(b)қос конус
Ең көп таралған резистивтік аяқтау - толқын өткізгіштің ұшына орнатылған және шағылысуларды тудырмас үшін конус тәрізді (ұшы кіретін толқынға бағытталған) шығынды диэлектриктің бөлігі. Бұл шығынды орта толқын өткізгіштің бүкіл енін немесе тек толқын өткізгіштің ұшының ортасын алуы мүмкін, 3-суретте көрсетілгендей. Конус бір немесе екі конус тәрізді болуы мүмкін және әдетте λp/2 ұзындығына ие, жалпы ұзындығы шамамен екі толқын ұзындығына тең. Әдетте шыны сияқты диэлектрлік пластиналардан жасалады, сыртынан көміртекті пленкамен немесе су шынысымен жабылған. Жоғары қуатты қолданбалар үшін мұндай терминалдарда толқын өткізгіштің сыртына жылу қабылдағыштар қосылуы мүмкін, ал терминалға берілетін қуат жылу қабылдағыш арқылы немесе мәжбүрлі ауамен салқындату арқылы таратылуы мүмкін.
4-сурет Жылжымалы қалақшалы әлсіреткіш
Диэлектрлік аттенюаторларды 4-суретте көрсетілгендей алып тастауға болады. Толқын өткізгіштің ортасына орналастырылған кезде, оны толқын өткізгіштің ортасынан, ең үлкен әлсіреуді қамтамасыз ететін жерден, шеттеріне қарай бүйірге жылжытуға болады, мұнда басым режимнің электр өрісінің кернеулігі әлдеқайда төмен болғандықтан, әлсіреу айтарлықтай төмендейді.
Толқын өткізгіштегі әлсіреу:
Толқындық бағыттауыштардың энергияны әлсіретуі негізінен келесі аспектілерді қамтиды:
1. Ішкі толқын өткізгіштің үзілістерінен немесе дұрыс орналаспаған толқын өткізгіш бөлімдерінен шағылысулар
2. Толқын өткізгіш қабырғалардағы ток ағынынан туындаған шығындар
3. Толтырылған толқын өткізгіштердегі диэлектрлік шығындар
Соңғы екеуі коаксиалды желілердегі сәйкес шығындарға ұқсас және екеуі де салыстырмалы түрде аз. Бұл шығын қабырға материалына және оның кедір-бұдырлығына, қолданылатын диэлектрикке және жиілікке (тері әсеріне байланысты) байланысты. Жезден жасалған құбыр үшін диапазон 5 ГГц жиілікте 4 дБ/100 м-ден 10 ГГц жиілікте 12 дБ/100 м-ге дейін, бірақ алюминий құбыр үшін диапазон төмен. Күміспен қапталған толқын өткізгіштер үшін шығындар әдетте 35 ГГц жиілікте 8 дБ/100 м, 70 ГГц жиілікте 30 дБ/100 м және 200 ГГц жиілікте 500 дБ/100 м-ге жақын. Шығындарды, әсіресе ең жоғары жиіліктерде, азайту үшін толқын өткізгіштер кейде (ішкі жағынан) алтынмен немесе платинамен қапталады.
Жоғарыда айтылғандай, толқын өткізгіш жоғары жиілікті сүзгі ретінде әрекет етеді. Толқын өткізгіштің өзі іс жүзінде шығынсыз болғанымен, кесу жиілігінен төмен жиіліктер қатты әлсірейді. Бұл әлсіреу таралудан гөрі толқын өткізгіштің аузындағы шағылуға байланысты.
Толқын бағыттаушы муфта:
Толқын өткізгіштің қосылуы әдетте толқын өткізгіш бөліктері немесе компоненттері бір-біріне қосылған кезде фланецтер арқылы жүзеге асырылады. Бұл фланецтің қызметі тегіс механикалық қосылысты және қолайлы электрлік қасиеттерді, атап айтқанда төмен сыртқы сәулеленуді және төмен ішкі шағылысты қамтамасыз ету болып табылады.
Фланец:
Толқын өткізгіш фланецтер микротолқынды байланыста, радар жүйелерінде, спутниктік байланыста, антенна жүйелерінде және ғылыми зерттеулердегі зертханалық жабдықтарда кеңінен қолданылады. Олар әртүрлі толқын өткізгіш бөлімдерін қосу, ағып кету мен кедергілердің алдын алуды қамтамасыз ету және жоғары жиілікті электромагниттік толқындардың сенімді берілуін және дәл орналасуын қамтамасыз ету үшін толқын өткізгіштің дәл туралануын сақтау үшін қолданылады. 5-суретте көрсетілгендей, әдеттегі толқын өткізгіштің екі ұшында фланец болады.
5-сурет (a) қарапайым фланец; (b) фланецті муфта.
Төмен жиіліктерде фланец толқын өткізгішке дәнекерленеді немесе пісіріледі, ал жоғары жиіліктерде жалпақ жалпақ фланец қолданылады. Екі бөлік біріктірілген кезде фланецтер бір-біріне болттармен бекітіледі, бірақ қосылыстың үзілістерін болдырмау үшін ұштары тегіс аяқталуы керек. Кейбір реттеулермен компоненттерді дұрыс туралау оңайырақ, сондықтан кішірек толқын өткізгіштер кейде сақиналы гайкамен бұрандамен бекітілетін бұрандалы фланецтермен жабдықталған. Жиілік артқан сайын толқын өткізгіш муфтасының өлшемі табиғи түрде азаяды және муфтаның үзілісі сигналдың толқын ұзындығы мен толқын өткізгіштің өлшеміне пропорционалды түрде үлкенірек болады. Сондықтан, жоғары жиіліктердегі үзілістер қиындық тудырады.
6-сурет (a) Дроссель муфтасының көлденең қимасы; (b) дроссель фланецінің шеткі көрінісі
Бұл мәселені шешу үшін, 6-суретте көрсетілгендей, толқын өткізгіштер арасында шағын саңылау қалдыруға болады. Бір-біріне жалғанған кәдімгі фланец пен дроссель фланецінен тұратын дроссель муфтасы. Мүмкін болатын үзілістерді өтеу үшін, тығызырақ бекіту қосылымына қол жеткізу үшін дроссель фланецінде L-тәрізді көлденең қимасы бар дөңгелек дроссель сақинасы қолданылады. Кәдімгі фланецтерден айырмашылығы, дроссель фланецтері жиілікке сезімтал, бірақ оңтайландырылған дизайн SWR 1,05-тен аспайтын ақылға қонымды өткізу қабілеттілігін (орталық жиіліктің 10%-ын) қамтамасыз ете алады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 15 қаңтар
