Cumu ottene l'adattazione d'impedenza di e guide d'onda ? Da a teoria di e linee di trasmissione in a teoria di l'antenna microstrip, sapemu chì e linee di trasmissione in serie o parallele adatte ponu esse selezziunate per ottene l'adattazione d'impedenza trà e linee di trasmissione o trà e linee di trasmissione è i carichi per ottene a massima trasmissione di putenza è a minima perdita di riflessione. U listessu principiu di adattazione d'impedenza in e linee microstrip s'applica à l'adattazione d'impedenza in e guide d'onda. E riflessioni in i sistemi di guide d'onda ponu purtà à disallineamenti d'impedenza. Quandu si verifica un deterioramentu di l'impedenza, a suluzione hè a stessa cum'è per e linee di trasmissione, vale à dì, cambià u valore richiestu. L'impedenza globalizzata hè piazzata in punti precalculati in a guida d'onda per superà a disallineamentu, eliminendu cusì l'effetti di e riflessioni. Mentre e linee di trasmissione utilizanu impedenze o stubs globalizzati, e guide d'onda utilizanu blocchi metallichi di varie forme.
figura 1: Iridi di guida d'onda è circuitu equivalente, (a) Capacitivu; (b) induttivu; (c) risonante.
A Figura 1 mostra i sfarenti tipi di adattamentu d'impedenza, pigliendu una di e forme mostrate è ponu esse capacitive, induttive o risonanti. L'analisi matematica hè cumplessa, ma a spiegazione fisica ùn l'hè micca. Cunsiderendu a prima striscia metallica capacitiva in a figura, si pò vede chì u putenziale chì esistia trà i muri superiore è inferiore di a guida d'onda (in u modu dominante) esiste avà trà e duie superfici metalliche più vicine, dunque a capacità hè U puntu aumenta. In cuntrastu, u bloccu metallicu in a Figura 1b permette à a corrente di scorrere induve ùn scorria micca prima. Ci serà un flussu di corrente in u pianu di u campu elettricu prima miglioratu per via di l'aghjunta di u bloccu metallicu. Dunque, l'accumulazione d'energia si faci in u campu magneticu è l'induttanza in quellu puntu di a guida d'onda aumenta. Inoltre, se a forma è a pusizione di l'anellu metallicu in a Figura c sò cuncipite ragiunevolmente, a reattanza induttiva è a reattanza capacitiva introdutte saranu uguali, è l'apertura serà di risonanza parallela. Questu significa chì l'adattamentu d'impedenza è l'accordatura di u modu principale hè assai bonu, è l'effettu di shunt di questu modu serà trascurabile. Tuttavia, altri modi o frequenze saranu attenuati, dunque l'anellu metallicu risonante agisce sia cum'è filtru passa-banda sia cum'è filtru di modu.
figura 2: (a) pali di guida d'onda; (b) adattatore à duie viti
Un altru modu di sintonizà hè mostratu sopra, induve un palu metallicu cilindricu si estende da unu di i lati larghi in a guida d'onda, avendu u listessu effettu cum'è una striscia metallica in termini di furnisce una reattanza lumped in quellu puntu. U palu metallicu pò esse capacitivu o induttivu, secondu quantu si estende in a guida d'onda. Essenzialmente, questu metudu di currispundenza hè chì quandu un tale pilastru metallicu si estende ligeramente in a guida d'onda, furnisce una suscettanza capacitiva in quellu puntu, è a suscettanza capacitiva aumenta finu à chì a penetrazione hè circa un quartu di lunghezza d'onda. À questu puntu, si verifica a risonanza in serie. L'ulteriore penetrazione di u palu metallicu risulta in una suscettanza induttiva chì diminuisce quandu l'inserzione diventa più cumpleta. L'intensità di risonanza à u puntu mediu di l'installazione hè inversamente proporzionale à u diametru di a colonna è pò esse aduprata cum'è filtru, tuttavia, in questu casu hè aduprata cum'è filtru di stop di banda per trasmette modi d'ordine superiore. In paragone cù l'aumentu di l'impedenza di e strisce metalliche, un vantaghju maiò di l'usu di pali metallici hè chì sò faciuli da aghjustà. Per esempiu, duie viti ponu esse aduprate cum'è dispositivi di sintonizazione per ottene una currispundenza efficiente di a guida d'onda.
Carichi resistivi è attenuatori:
Cum'è qualsiasi altru sistema di trasmissione, e guide d'onda necessitanu qualchì volta una perfetta adattazione d'impedenza è carichi sintonizzati per assorbe cumpletamente l'onde entranti senza riflessione è per esse insensibili à a frequenza. Una applicazione per tali terminali hè di fà diverse misurazioni di putenza nantu à u sistema senza irradià alcuna putenza.
figura 3 resistenza di guida d'onda carica (a) conicità unica (b) doppia conicità
A terminazione resistiva più cumuna hè una sezione di dielettricu cù perdite installata à a fine di a guida d'onda è rastremata (cù a punta puntata versu l'onda entrante) per ùn causà riflessioni. Stu mezu cù perdite pò occupà tutta a larghezza di a guida d'onda, o pò occupà solu u centru di a fine di a guida d'onda, cum'è mostratu in a Figura 3. A rastremazione pò esse à una o duie rastremazioni è tipicamente hà una lunghezza di λp/2, cù una lunghezza tutale di circa duie lunghezze d'onda. Di solitu fattu di piastre dielettriche cum'è u vetru, rivestite cù una pellicola di carbone o vetru acqua à l'esternu. Per applicazioni di alta putenza, tali terminali ponu avè dissipatori di calore aghjuntu à l'esternu di a guida d'onda, è a putenza furnita à u terminale pò esse dissipata attraversu u dissipatore di calore o attraversu u raffreddamentu à aria furzata.
figura 4 Attenuatore à paletta mobile
L'attenuatori dielettrici ponu esse resi amovibili cum'è mostratu in a Figura 4. Piazzati in u centru di a guida d'onda, ponu esse spostati lateralmente da u centru di a guida d'onda, induve furniscenu a più grande attenuazione, à i bordi, induve l'attenuazione hè assai ridutta postu chì l'intensità di u campu elettricu di u modu dominante hè assai più bassa.
Attenuazione in guida d'onda:
L'attenuazione energetica di e guide d'onda include principalmente i seguenti aspetti:
1. Riflessioni da discontinuità interne di guida d'onda o sezioni di guida d'onda disallineate
2. Perdite causate da a corrente chì scorre in i muri di e guide d'onda
3. Perdite dielettriche in guide d'onda piene
L'ultimi dui sò simili à e perdite currispondenti in e linee cuassiali è sò tramindui relativamente chjuche. Sta perdita dipende da u materiale di u muru è da a so rugosità, da u dielettricu utilizatu è da a frequenza (per via di l'effettu pelle). Per i cundotti in ottone, a gamma hè da 4 dB/100m à 5 GHz à 12 dB/100m à 10 GHz, ma per i cundotti in aluminiu, a gamma hè più bassa. Per e guide d'onda rivestite d'argentu, e perdite sò tipicamente 8dB/100m à 35 GHz, 30dB/100m à 70 GHz, è vicine à 500 dB/100m à 200 GHz. Per riduce e perdite, in particulare à e frequenze più alte, e guide d'onda sò qualchì volta placcate (internamente) cù oru o platinu.
Cum'è digià statu indicatu, a guida d'onda agisce cum'è un filtru passa-altu. Ancu s'è a guida d'onda stessa hè praticamente senza perdita, e frequenze sottu à a frequenza di taglio sò assai attenuate. Questa attenuazione hè dovuta à a riflessione à a bocca di a guida d'onda piuttostu chè à a propagazione.
Accoppiamentu di guida d'onda:
L'accoppiamentu di e guide d'onda si faci di solitu per mezu di flange quandu i pezzi o i cumpunenti di e guide d'onda sò uniti inseme. A funzione di sta flangia hè di assicurà una cunnessione meccanica liscia è proprietà elettriche adatte, in particulare una bassa radiazione esterna è una bassa riflessione interna.
Flangia:
E flange di guida d'onda sò largamente aduprate in e cumunicazioni à microonde, i sistemi radar, e cumunicazioni satellitari, i sistemi d'antenna è l'attrezzatura di laburatoriu in a ricerca scientifica. Sò aduprate per cunnette diverse sezioni di guida d'onda, assicurà chì e perdite è l'interferenze sianu impedite, è mantene un allineamentu precisu di a guida d'onda per assicurà una trasmissione affidabile è un pusizionamentu precisu di l'onde elettromagnetiche di frequenza. Una guida d'onda tipica hà una flangia à ogni estremità, cum'è mostratu in a Figura 5.
figura 5 (a) flangia piana; (b) accoppiamentu di flangia.
À frequenze più basse, a flangia serà brasata o saldata à a guida d'onda, mentre chì à frequenze più alte si usa una flangia piatta più piatta. Quandu duie parti sò unite, e flange sò bullonate inseme, ma l'estremità devenu esse finite senza intoppi per evità discontinuità in a cunnessione. Hè ovviamente più faciule allineà currettamente i cumpunenti cù alcuni aghjustamenti, dunque e guide d'onda più chjuche sò qualchì volta dotate di flange filettate chì ponu esse avvitate inseme cù una ghiera. Cù l'aumentu di a frequenza, a dimensione di l'accoppiamentu di a guida d'onda diminuisce naturalmente, è a discontinuità di l'accoppiamentu diventa più grande in proporzione à a lunghezza d'onda di u signale è à a dimensione di a guida d'onda. Dunque, e discontinuità à frequenze più alte diventanu più problematiche.
figura 6 (a) Sezione trasversale di l'accoppiamentu di l'induratore; (b) vista finale di a flangia di l'induratore
Per risolve stu prublema, si pò lascià un picculu spaziu trà e guide d'onda, cum'è mostratu in a Figura 6. Un accoppiamentu di choke custituitu da una flangia ordinaria è una flangia di choke cunnessa inseme. Per cumpensà e pussibili discontinuità, un anellu di choke circulare cù una sezione trasversale in forma di L hè utilizatu in a flangia di choke per ottene una cunnessione più stretta. À u cuntrariu di e flange ordinarie, e flange di choke sò sensibili à a frequenza, ma un cuncepimentu ottimizatu pò assicurà una larghezza di banda ragionevule (forse u 10% di a frequenza centrale) sopra a quale u SWR ùn supera micca 1,05.
Data di publicazione: 15 di ghjennaghju di u 2024
