Adattamentu d'impedenza di guida d'ondahè u prucessu di riduzione di a discontinuità elettrica trà una guida d'onda è u cumpunente cunnessu à ella. Quandu l'impedenze ùn currispondenu micca, una parte di u signale di microonde incidente hè riflessa versu a fonte. U risultatu hè un VSWR più altu, menu putenza furnita à u caricu è prestazioni di u sistema menu prevedibili.
À u cuntrariu di una linea coassiale, una guida d'onda cava ùn usa nurmalmente resistenze lumped cunvinziunali o stub di linea di trasmissione per l'adattamentu. Invece, i cuncettori modellanu u campu elettromagneticu cù iridi, pali, viti di sintonizazione, conicità, transizioni, carichi adattati è interfacce di flangia attentamente cuncepite. U metudu u più adattatu dipende da a frequenza operativa, a larghezza di banda, u livellu di putenza, a dimensione di a guida d'onda è se l'aghjustamentu deve esse fissu o sintonizabile.
Perchè l'Importanza di l'Aggiustamentu di l'Impedenza di a Guida d'Onda
Ogni cambiamentu bruscu in a geometria di a guida d'onda pò disturbà a distribuzione di u campu è creà un'onda riflessa. Un assemblaggio ben adattatu aiuta à:
- riduce a putenza riflessa è u VSWR;
- migliurà u trasferimentu di putenza trà una fonte, una via di trasmissione è un caricu;
- prutege e fonti di microonde di alta putenza da l'energia riflessa eccessiva;
- stabilizà e misurazioni fatte cù antenne, adattatori, carichi è altri cumpunenti di guida d'onda;
- mantene una prestazione ripetibile in tutta a banda di frequenza richiesta.
E fonti cumuni di mismatch includenu cambiamenti in a dimensione di a guida d'onda, curve, passi, sonde, transizioni imperfette, spazii di flange, disallineamentu è un caricu chì a so impedenza hè diversa da l'impedenza di u modu di guida d'onda.
figura 1: Iridi di guida d'onda è circuitu equivalente, (a) Capacitivu; (b) induttivu; (c) risonante.
1. Iridi di guida d'onda: Corrispondenza capacitiva, induttiva è risonante
Un iride di guida d'onda hè un diafragma conduttivu sottile piazzatu nantu à una parte di a guida. Cambiendu u campu elettricu o magneticu lucale, l'iride introduce una reattanza shunt cuntrullata chì pò cumpensà a reattanza di una discontinuità o di un caricu.
Iris capacitiva
Un iride capacitivu cuncentra u campu elettricu in una regione più chjuca. L'energia aumentata di u campu elettricu produce un effettu capacitivu à u pianu di currispundenza. Pò esse adupratu quandu a discontinuità esistente richiede una reattanza induttiva compensatrice.
Iris induttiva
Un diafragma induttivu cambia u percorsu di a currente superficiale è aumenta l'energia di u campu magneticu intornu à l'apertura. A so suscettanza induttiva pò cuntrastà una discrepanza capacitiva. E dimensioni di l'apertura è a so pusizione longu a guida determinanu a forza di a currezzione.
Iris risonante
Un iride risonante combina effetti capacitivi è induttivi. À a frequenza di cuncepimentu, i dui effetti ponu esse equilibrati in modu chì u modu dominante passa cù poca riflessione. Luntanu da a risonanza, a stessa struttura pò ancu furnisce selettività di frequenza o di modu.
L'iridi sò compatte è meccanicamente stabili, ma sò generalmente fisse dopu a fabricazione. E so dimensioni devenu dunque esse cuncipite per a banda di guida d'onda, u modu di funziunamentu è a larghezza di banda previsti invece di esse aghjustate dopu l'assemblea.
figura 2: (a) pali di guida d'onda; (b) adattatore à duie viti
2. Perni è viti di accordatura
Un pernu conduttivu o una vite di sintonizazione inserita à traversu una parete di guida d'onda introduce una reattanza lucalizzata. U so diametru, a prufundità di penetrazione è a pusizione relativa à a discontinuità determinanu se l'effettu hè principalmente capacitivu o induttivu è quantu forte cambia a corrispondenza.
Una penetrazione superficiale produce generalmente una piccula currezzione. Quandu u pernu si stende più in a guida, a suscettanza cambia è pò passà per a risonanza. Questu rende e viti di sintonizazione pratiche per a regulazione di laburatoriu, u tagliu di pruduzzione è a compensazione di e tolleranze chì ùn ponu esse previste perfettamente durante a cuncepimentu.
Vantaghji di a currispundenza regulabile
- A partita pò esse sintonizzata mentre si monitorizza a perdita di ritornu o VSWR;
- duie o più viti furniscenu un cuntrollu supplementu nantu à a magnitudine è a fase;
- L'aghjustamentu pò cumpensà un adattatore, una sonda, una curvatura o un caricu;
- L'impostazione finale pò esse bluccata dopu a verificazione.
A larghezza di banda utile hè determinata da a struttura cumpleta, micca solu da a vite. Una penetrazione eccessiva pò creà una risonanza brusca, aumentà a perdita, disturbà i modi d'ordine superiore o riduce a gestione di a putenza. L'accordatura deve dunque esse effettuata in tutta a banda operativa piuttostu chè à una sola frequenza.
I pali è e viti sò cumunimenti incorporati inadattatori da guida d'onda à coassialeè altri cumpunenti di guida d'onda induve u campu deve fà a transizione trà diverse strutture di trasmissione.
3. Carichi è attenuatori currispondenti
Una carica di guida d'onda adattata termina u percorsu di trasmissione è cunverte l'energia à microonde incidente in calore cù una riflessione minima. Hè aduprata per misurazioni di putenza, cunfigurazioni di prova, porte inutilizate è qualsiasi applicazione chì richiede una terminazione definita à bassa riflessione.
Un attenuatore serve un scopu diversu: riduce l'ampiezza di u signale di una quantità cuntrullata mantenendu una currispundenza accettabile à i dui porti. Tramindui i dispusitivi dipendenu da una interazione graduale cù u materiale cù perdite in modu chì u campu sia assorbitu senza creà un passu d'impedenza bruscu.
Sfoglia RF MISOcarichi di guida d'ondaper opzioni di cumpunenti in diverse bande di guide d'onda è requisiti di putenza.
figura 3 resistenza di guida d'onda carica (a) conicità unica (b) doppia conicità
Carichi di guida d'onda rastremati
A terminazione adattata più cumuna usa un elementu dielettricu o resistivu cù perdite chì hè rastrematu versu l'onda entrante. U cambiamentu graduale permette à u campu di entre in l'assorbitore cù menu riflessione chè un bloccu bruscu di materiale.
L'assorbitore pò abbraccià a guida o occupà a regione di campu altu vicinu à u so centru. A so lunghezza di conicità, a distribuzione di e perdite è u disignu termicu sò selezziunati per a banda di frequenza è u livellu di putenza. I carichi di putenza più elevata ponu richiede un corpu più grande, un dissipatore di calore o un raffreddamentu à aria furzata per rimuovere l'energia assorbita in modu sicuru.
figura 4 Attenuatore à paletta mobile
Attenuatori à palette mobili
Una paletta dielettrica mobile cambia l'attenuazione muvendusi attraversu regioni di diverse forze di campu elettricu. In u centru di u campu di modu dominante, a paletta assorbe più energia; vicinu à una parete laterale, u campu hè più debule è l'attenuazione diminuisce. U mecanismu furnisce una riduzione di u signale regulabile senza cambià u percorsu di a guida d'onda.
Perdite di guida d'onda versus disallineamentu d'impedenza
L'attenuazione è a disadattamento sò correlati ma ùn sò micca listessi. Un disadattamento restituisce una parte di l'energia incidente versu a fonte, mentre chì e perdite di cunduttori è dielettrici cunvertenu una parte di l'energia diretta in calore.
E principali fonti di degradazione sò:
- riflessioni da gradini, curve, sonde, spazii di flange o sezioni disallineate;
- perdita di cunduttore causata da a corrente superficiale in i muri di a guida d'onda;
- perdita dielettrica da finestre, supporti, assorbitori o sezioni piene;
- rugosità superficiale, contaminazione, corrosione è cattivu cuntattu elettricu.
Una guida d'onda si cumporta ancu cum'è una struttura passa-altu. E frequenze sottu à u cutoff di a modalità selezziunata ùn si propaganu micca nurmalmente è sò fortemente attenuate. Per questa ragione, a banda operativa, a dimensione di a guida d'onda è a modalità prevista devenu esse cunfirmate prima chì a currispundenza sia ottimizzata.
4. Transizioni, Adattatori è Accoppiamenti à Flange
Una transizione o un adattatore cambia u campu gradualmente trà diverse dimensioni di guide d'onda, orientazioni o mezi di trasmissione. I tapering graduali generalmente furniscenu una currispundenza più larga chè un unicu passu acutu, mentre chì una transizione à gradini compatta pò esse preferita quandu u spaziu hè limitatu.
Adattatori da guida d'onda a coassialecumbinate una transizione meccanica cù una sonda o un lanciatore chì eccita a modalità di guida d'onda richiesta. A pusizione di a sonda, a spaziatura di backshort è qualsiasi elementu di sintonizazione devenu travaglià inseme in tutta a banda specificata.
Perchè l'allineamentu di e flange hè impurtante
E sezzioni di guida d'onda sò generalmente cunnesse da flange. U so compitu hè di mantene l'allineamentu meccanicu, furnisce un cuntattu elettricu affidabile è minimizà e perdite è a riflessione interna. Un spaziu, un offset, una superficia di sigillatura dannighjata o una pressione irregulare di i bulloni pò introduce una discontinuità significativa, in particulare à lunghezze d'onda più corte.
figura 5 (a) flangia piana; (b) accoppiamentu di flangia.
Flange Piane è di Precisione
E flange di cuntattu pianu funzionanu bè quandu e facce di accoppiamentu sò piane, pulite è allineate cù precisione. À frequenze più alte, i picculi errori dimensionali rapprisentanu una frazione più grande di una lunghezza d'onda, dunque a finitura superficiale, l'allineamentu di e guide è a coppia di serraggio di i bulloni diventanu più impurtanti.
Verifiche pratiche di montaggio
- cunfirmà chì i dui cumpunenti utilizanu a listessa dimensione di guida d'onda è u standard di flangia cumpatibile;
- pulite e facce di accoppiamentu è ispezionatele per ammaccature, bave o corrosione;
- allineate l'aperture prima di stringhje i elementi di fissaggio;
- stringhje i bulloni uniformemente in modu chì e facce di e flange fermanu parallele;
- verificate u percorsu assemblatu cù un analizzatore di rete vettoriale calibratu.
figura 6 (a) Sezione trasversale di l'accoppiamentu di l'induratore; (b) vista finale di a flangia di l'induratore
Accoppiamentu di flangia di strozzatura
Una flangia di choke usa un anellu o una scanalatura incassata intornu à l'apertura per cuntrullà a corrente à u giuntu. Quandu hè dimensionata currettamente per a banda operativa, pò riduce a sensibilità à un picculu spaziu meccanicu è migliurà a cunnessione elettrica. Siccomu u choke dipende da a frequenza, a so geometria deve esse adattata à a banda prevista.
Cumu verificà una currispundenza di guida d'onda
- Calibra un analizzatore di rete vettoriale à i piani di riferimentu adatti.
- Misurate S11 o a perdita di ritornu in tutta a banda operativa, micca à una sola frequenza.
- Cunvertite u risultatu in VSWR s'ella hè a specificazione di u prugettu.
- Ajustate e viti di accordatura o altri elementi variabili in picculi incrementi mentre osservate a scansione cumpleta.
- Verificate di novu dopu u serraggio finale, a stabilizazione termica è l'installazione di i cumpunenti adiacenti.
Un bon risultatu hè definitu da a specificazione di u sistema. Un solu puntu di bassa riflessione pò esse insufficiente se l'applicazione richiede una larga larghezza di banda, una gestione di putenza stabile o prestazioni ripetibili dopu l'assemblaggio.
Cumu sceglie un metudu di currispundenza
- Iris:compactu, fissu è adattatu per una risposta di frequenza cuncepita.
- Pali o viti:regulabile è utile per regulà e tolleranze di fabricazione.
- Affusolamenti è transizioni:preferitu quandu hè necessaria una trasfurmazione graduale di u campu è una larghezza di banda più larga.
- Carichi currispondenti:terminà un portu è assorbe a putenza incidente cù una bassa riflessione.
- Flange di strozzatura:migliurà i giunti di flange selezziunati quandu un picculu spaziu ùn pò esse evitatu.
Applicazioni
L'adattazione di l'impedenza di e guide d'onda hè impurtante in i front-end radar, l'apparecchiature di cumunicazione satellitare, l'alimentazioni di l'antenna, i sistemi di misurazione à microonde, i trasmettitori, i ricevitori è e configurazioni di test d'alta putenza. Hè ancu centrale per e prestazioni di adattatori, carichi, interruttori, trasduttori ortomodali è altri.cumpunenti di guida d'onda.
Dumande Frequenti
Chì indica un VSWR altu in un sistema di guida d'onda?
Un VSWR altu indica chì una parte significativa di l'onda incidente hè riflessa. A causa pò esse u caricu stessu o una discontinuità cum'è un adattatore, una sonda, una curva, un spaziu di flangia o una sezione disallineata.
Una vite di sintonizazione pò furnisce una adattazione à banda larga?
Una vite di sintonizazione pò curregge una discrepanza efficacemente, ma una forte regulazione risonante pò esse à banda stretta. E prestazioni à banda larga richiedenu di solitu chì a transizione cumpleta, a pusizione di a vite è a geometria circundante sianu cuncepite inseme.
Cumu si ponu riduce e riflessioni nantu à una flangia di guida d'onda?
Aduprate flange cumpatibili, mantene e facce di accoppiamentu pulite è piatte, allineate l'aperture currettamente è stringite i elementi di fissaggio in modu uniforme. Cunfirmate l'assemblea finale cù una scansione di l'analizzatore di rete.
Chì ghjè a differenza trà un caricu di guida d'onda è un attenuatore?
Un caricu termina un portu è assorbe guasi tutta l'energia incidente. Un attenuatore hè un dispositivu à dui porti chì riduce u livellu di u signale di una quantità specificata mentre passa l'energia restante à a so uscita.
Per aiutu à a selezzione di un adattatore di guida d'onda, di un caricu o di una struttura di currispundenza persunalizata,cuntattate RF MISOcù a gamma di frequenza, a dimensione di a guida d'onda, a larghezza di banda, u livellu di putenza è u VSWR di destinazione.
Data di publicazione: 15 di ghjennaghju di u 2024
