वेव्हगाईड्सचे इम्पेडन्स मॅचिंग कसे मिळवायचे? मायक्रोस्ट्रिप अँटेना सिद्धांतातील ट्रान्समिशन लाईन थिअरीवरून, आपल्याला माहित आहे की जास्तीत जास्त पॉवर ट्रान्समिशन आणि किमान रिफ्लेक्शन लॉस साध्य करण्यासाठी ट्रान्समिशन लाईन्स किंवा ट्रान्समिशन लाईन्स आणि लोड्समधील इम्पेडन्स मॅचिंग साध्य करण्यासाठी योग्य मालिका किंवा समांतर ट्रान्समिशन लाईन्स निवडल्या जाऊ शकतात. मायक्रोस्ट्रिप लाईन्समध्ये इम्पेडन्स मॅचिंगचे समान तत्व वेव्हगाईड्समधील इम्पेडन्स मॅचिंगला लागू होते. वेव्हगाईड सिस्टीममधील रिफ्लेक्शनमुळे इम्पेडन्स मॅचमेंट होऊ शकते. जेव्हा इम्पेडन्स बिघाड होतो, तेव्हा उपाय ट्रान्समिशन लाईन्स प्रमाणेच असतो, म्हणजेच आवश्यक मूल्य बदलणे. विसंगतीवर मात करण्यासाठी वेव्हगाईडमधील पूर्व-गणना केलेल्या बिंदूंवर लम्पेड इम्पेडन्स ठेवला जातो, ज्यामुळे रिफ्लेक्शनचे परिणाम दूर होतात. ट्रान्समिशन लाईन्स लम्पेड इम्पेडन्स किंवा स्टब वापरतात, तर वेव्हगाईड्स विविध आकारांचे मेटल ब्लॉक वापरतात.
आकृती १: वेव्हगाइड आयरिसेस आणि समतुल्य सर्किट, (अ) कॅपेसिटिव्ह; (ब) प्रेरक; (क) रेझोनंट.
आकृती १ मध्ये दाखवलेल्या कोणत्याही स्वरूपाचे प्रतिबाधा जुळवण्याचे विविध प्रकार दाखवले आहेत आणि ते कॅपेसिटिव्ह, प्रेरक किंवा अनुनादात्मक असू शकतात. गणितीय विश्लेषण गुंतागुंतीचे आहे, परंतु भौतिक स्पष्टीकरण तसे नाही. आकृतीमधील पहिल्या कॅपेसिटिव्ह मेटल स्ट्रिपचा विचार करता, असे दिसून येते की वेव्हगाइडच्या वरच्या आणि खालच्या भिंतींमध्ये (प्रबळ मोडमध्ये) अस्तित्वात असलेला संभाव्यता आता दोन धातूच्या पृष्ठभागांमध्ये जवळून अस्तित्वात आहे, म्हणून कॅपेसिटन बिंदू वाढतो. याउलट, आकृती १ब मधील मेटल ब्लॉक विद्युत प्रवाहाला तिथे वाहू देतो जिथे तो पूर्वी वाहत नव्हता. मेटल ब्लॉक जोडल्यामुळे पूर्वी वाढवलेल्या विद्युत क्षेत्राच्या समतलात विद्युत प्रवाह असेल. म्हणून, चुंबकीय क्षेत्रात ऊर्जा साठवणूक होते आणि वेव्हगाइडच्या त्या बिंदूवर प्रेरकता वाढते. याव्यतिरिक्त, जर आकृती c मधील मेटल रिंगचा आकार आणि स्थिती योग्यरित्या डिझाइन केली असेल, तर सादर केलेला प्रेरक अभिक्रिया आणि कॅपेसिटिव्ह अभिक्रिया समान असेल आणि छिद्र समांतर अनुनाद असेल. याचा अर्थ असा की मुख्य मोडचा प्रतिबाधा जुळवणी आणि ट्यूनिंग खूप चांगला आहे आणि या मोडचा शंटिंग प्रभाव नगण्य असेल. तथापि, इतर मोड्स किंवा फ्रिक्वेन्सीज कमी केल्या जातील, म्हणून रेझोनंट मेटल रिंग बँडपास फिल्टर आणि मोड फिल्टर दोन्ही म्हणून काम करते.
आकृती २:(अ) वेव्हगाइड पोस्ट्स;(ब) टू-स्क्रू मॅचर
ट्यून करण्याचा आणखी एक मार्ग वर दाखवला आहे, जिथे एक दंडगोलाकार धातूचा पोस्ट एका रुंद बाजूपासून वेव्हगाइडमध्ये पसरतो, ज्याचा त्या बिंदूवर लम्प्ड रिएक्टन्स प्रदान करण्याच्या बाबतीत धातूच्या पट्टीसारखाच प्रभाव असतो. धातूचा पोस्ट कॅपेसिटिव्ह किंवा प्रेरक असू शकतो, जो तो वेव्हगाइडमध्ये किती अंतरावर पसरतो यावर अवलंबून असतो. मूलतः, ही जुळणारी पद्धत अशी आहे की जेव्हा असा धातूचा खांब वेव्हगाइडमध्ये थोडासा विस्तारतो तेव्हा तो त्या बिंदूवर कॅपेसिटिव्ह संवेदना प्रदान करतो आणि कॅपेसिटिव्ह संवेदना तरंगलांबीपेक्षा सुमारे एक चतुर्थांश होईपर्यंत वाढतो, या टप्प्यावर, मालिका अनुनाद होतो. धातूच्या पोस्टच्या पुढील प्रवेशामुळे एक प्रेरक संवेदना प्रदान केली जाते जी अंतर्भूतता अधिक पूर्ण होताना कमी होते. मध्यबिंदू स्थापनेवरील अनुनाद तीव्रता स्तंभाच्या व्यासाच्या व्यस्त प्रमाणात असते आणि फिल्टर म्हणून वापरली जाऊ शकते, तथापि, या प्रकरणात उच्च ऑर्डर मोड प्रसारित करण्यासाठी ते बँड स्टॉप फिल्टर म्हणून वापरले जाते. धातूच्या पट्ट्यांचा प्रतिबाधा वाढवण्याच्या तुलनेत, धातूच्या पोस्ट वापरण्याचा एक मोठा फायदा म्हणजे ते समायोजित करणे सोपे आहे. उदाहरणार्थ, कार्यक्षम वेव्हगाइड जुळणी साध्य करण्यासाठी दोन स्क्रू ट्यूनिंग डिव्हाइस म्हणून वापरले जाऊ शकतात.
प्रतिरोधक भार आणि अ‍ॅटेन्युएटर्स:
इतर कोणत्याही ट्रान्समिशन सिस्टीमप्रमाणे, वेव्हगाईड्सना कधीकधी परिपूर्ण प्रतिबाधा जुळणी आणि ट्यून केलेले भार आवश्यक असतात जेणेकरून येणाऱ्या लाटा परावर्तनाशिवाय पूर्णपणे शोषून घेता येतील आणि वारंवारता असंवेदनशील राहतील. अशा टर्मिनल्ससाठी एक अनुप्रयोग म्हणजे प्रत्यक्षात कोणतीही शक्ती विकिरण न करता सिस्टमवर विविध पॉवर मापन करणे.
आकृती ३ वेव्हगाइड रेझिस्टन्स लोड(अ) सिंगल टेपर(ब) डबल टेपर
सर्वात सामान्य रेझिस्टिव्ह टर्मिनेशन म्हणजे वेव्हगाइडच्या शेवटी स्थापित केलेला लॉझी डायलेक्ट्रिकचा एक भाग (टीप येणाऱ्या वेव्हकडे निर्देशित करून) टेपर्ड असतो जेणेकरून परावर्तन होऊ नये. हे लॉझी माध्यम वेव्हगाइडची संपूर्ण रुंदी व्यापू शकते किंवा ते वेव्हगाइडच्या शेवटच्या मध्यभागी व्यापू शकते, जसे आकृती 3 मध्ये दर्शविले आहे. टेपर सिंगल किंवा डबल टेपर असू शकतो आणि सामान्यतः त्याची लांबी λp/2 असते, ज्याची एकूण लांबी अंदाजे दोन तरंगलांबी असते. सामान्यतः काचेसारख्या डायलेक्ट्रिक प्लेट्सपासून बनवले जाते, बाहेर कार्बन फिल्म किंवा वॉटर ग्लासने लेपित केले जाते. उच्च-शक्तीच्या अनुप्रयोगांसाठी, अशा टर्मिनल्समध्ये वेव्हगाइडच्या बाहेरील बाजूस हीट सिंक जोडले जाऊ शकतात आणि टर्मिनलला दिलेली पॉवर हीट सिंकद्वारे किंवा फोर्स्ड एअर कूलिंगद्वारे विरघळवली जाऊ शकते.
आकृती ४ हलवता येणारा व्हेन अ‍ॅटेन्युएटर
आकृती ४ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे डायलेक्ट्रिक अ‍ॅटेन्युएटर्स काढता येतात. वेव्हगाइडच्या मध्यभागी ठेवलेले, ते वेव्हगाइडच्या मध्यभागी, जिथे ते सर्वात जास्त अ‍ॅटेन्युएशन प्रदान करेल, कडांपर्यंत बाजूने हलवता येते, जिथे अ‍ॅटेन्युएशन खूप कमी होते कारण प्रबळ मोडची विद्युत क्षेत्र शक्ती खूपच कमी असते.
वेव्हगाइडमधील अ‍ॅटेन्युएशन:
वेव्हगाईड्सच्या ऊर्जा क्षीणनमध्ये प्रामुख्याने खालील पैलूंचा समावेश होतो:
१. अंतर्गत वेव्हगाइड डिस्कनटिन्युइटीज किंवा चुकीच्या पद्धतीने संरेखित केलेल्या वेव्हगाइड विभागांमधून येणारे प्रतिबिंब
२. वेव्हगाईड भिंतींमध्ये वाहणाऱ्या विद्युत प्रवाहामुळे होणारे नुकसान
३. भरलेल्या वेव्हगाईड्समध्ये डायलेक्ट्रिक नुकसान
शेवटचे दोन समाक्षीय रेषांमधील संबंधित तोट्यांसारखेच आहेत आणि दोन्ही तुलनेने लहान आहेत. हे नुकसान भिंतीच्या साहित्यावर आणि त्याच्या खडबडीतपणावर, वापरलेले डायलेक्ट्रिक आणि वारंवारता (त्वचेच्या परिणामामुळे) यावर अवलंबून असते. पितळी नाल्यासाठी, 5 GHz वर 4 dB/100m ते 10 GHz वर 12 dB/100m पर्यंत श्रेणी असते, परंतु अॅल्युमिनियम नाल्यासाठी, श्रेणी कमी असते. चांदीने लेपित वेव्हगाइडसाठी, तोटे सामान्यतः 35 GHz वर 8dB/100m, 70 GHz वर 30dB/100m आणि 200 GHz वर 500 dB/100m च्या जवळपास असतात. नुकसान कमी करण्यासाठी, विशेषतः सर्वोच्च फ्रिक्वेन्सीवर, वेव्हगाइड कधीकधी सोने किंवा प्लॅटिनमने (अंतर्गत) प्लेट केले जातात.
आधीच नमूद केल्याप्रमाणे, वेव्हगाइड हाय-पास फिल्टर म्हणून काम करते. जरी वेव्हगाइड स्वतः जवळजवळ लॉसलेस आहे, तरी कटऑफ फ्रिक्वेन्सीपेक्षा कमी असलेल्या फ्रिक्वेन्सी गंभीरपणे कमी होतात. हे क्षीणन प्रसारापेक्षा वेव्हगाइड तोंडावरील परावर्तनामुळे होते.
वेव्हगाइड कपलिंग:
वेव्हगाइड कपलिंग सहसा फ्लॅंजद्वारे होते जेव्हा वेव्हगाइडचे तुकडे किंवा घटक एकत्र जोडले जातात. या फ्लॅंजचे कार्य म्हणजे गुळगुळीत यांत्रिक कनेक्शन आणि योग्य विद्युत गुणधर्म सुनिश्चित करणे, विशेषतः कमी बाह्य किरणोत्सर्ग आणि कमी अंतर्गत परावर्तन.
फ्लॅंज:
वैज्ञानिक संशोधनात मायक्रोवेव्ह कम्युनिकेशन्स, रडार सिस्टीम, सॅटेलाइट कम्युनिकेशन्स, अँटेना सिस्टीम आणि प्रयोगशाळेतील उपकरणांमध्ये वेव्हगाइड फ्लॅंजचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. ते वेगवेगळ्या वेव्हगाइड विभागांना जोडण्यासाठी, गळती आणि हस्तक्षेप रोखण्यासाठी आणि उच्च विश्वसनीय ट्रान्समिशन आणि फ्रिक्वेन्सी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्हजची अचूक स्थिती सुनिश्चित करण्यासाठी वेव्हगाइडचे अचूक संरेखन राखण्यासाठी वापरले जातात. आकृती 5 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, एका सामान्य वेव्हगाइडच्या प्रत्येक टोकाला एक फ्लॅंज असतो.
आकृती ५ (अ) साधा फ्लॅंज; (ब) फ्लॅंज कपलिंग.
कमी फ्रिक्वेन्सीवर फ्लॅंज ब्रेझ केले जाईल किंवा वेव्हगाइडला वेव्हगाइडशी जोडला जाईल, तर जास्त फ्रिक्वेन्सीवर फ्लॅटर बट फ्लॅट फ्लॅंज वापरला जाईल. जेव्हा दोन भाग जोडले जातात तेव्हा फ्लॅंज एकत्र बोल्ट केले जातात, परंतु कनेक्शनमध्ये विसंगती टाळण्यासाठी टोके सहजतेने पूर्ण करणे आवश्यक आहे. काही समायोजनांसह घटक योग्यरित्या संरेखित करणे स्पष्टपणे सोपे आहे, म्हणून लहान वेव्हगाइड कधीकधी थ्रेडेड फ्लॅंजसह सुसज्ज असतात जे रिंग नटसह एकत्र स्क्रू केले जाऊ शकतात. वारंवारता वाढत असताना, वेव्हगाइड कपलिंगचा आकार नैसर्गिकरित्या कमी होतो आणि सिग्नल तरंगलांबी आणि वेव्हगाइड आकाराच्या प्रमाणात कपलिंग डिस्कंटिन्युटी मोठी होते. म्हणून, उच्च फ्रिक्वेन्सीवरील विसंगती अधिक त्रासदायक बनतात.
आकृती ६ (अ) चोक कपलिंगचा क्रॉस सेक्शन; (ब) चोक फ्लॅंजचा शेवटचा दृश्य
या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, आकृती 6 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, वेव्हगाईड्समध्ये एक लहान अंतर सोडता येते. एक सामान्य फ्लॅंज आणि एक चोक फ्लॅंज एकत्र जोडलेले असलेले चोक कपलिंग. संभाव्य विसंगतींची भरपाई करण्यासाठी, घट्ट फिटिंग कनेक्शन मिळविण्यासाठी चोक फ्लॅंजमध्ये L-आकाराच्या क्रॉस-सेक्शनसह एक वर्तुळाकार चोक रिंग वापरली जाते. सामान्य फ्लॅंजच्या विपरीत, चोक फ्लॅंज वारंवारता संवेदनशील असतात, परंतु एक ऑप्टिमाइझ केलेले डिझाइन वाजवी बँडविड्थ (कदाचित मध्यवर्ती वारंवारतेच्या 10%) सुनिश्चित करू शकते ज्यावर SWR 1.05 पेक्षा जास्त नाही.
पोस्ट वेळ: जानेवारी-१५-२०२४
