Dalğa bələdçilərinin impedans uyğunluğuna necə nail olmaq olar? Mikrozolaqlı antenna nəzəriyyəsindəki ötürmə xətti nəzəriyyəsindən bilirik ki, maksimum güc ötürülməsinə və minimum əks olunma itkisinə nail olmaq üçün ötürmə xətləri arasında və ya ötürmə xətləri ilə yüklər arasında impedans uyğunluğuna nail olmaq üçün müvafiq ardıcıl və ya paralel ötürmə xətləri seçilə bilər. Mikrozolaqlı xətlərdə impedans uyğunluğunun eyni prinsipi dalğa bələdçilərində impedans uyğunluğuna da aiddir. Dalğa bələdçi sistemlərindəki əks olunmalar impedans uyğunsuzluğuna səbəb ola bilər. İmpedansın pisləşməsi baş verdikdə, həll yolu ötürmə xətləri üçün olduğu kimidir, yəni tələb olunan dəyəri dəyişdirməkdir. Uyğunsuzluğu aradan qaldırmaq üçün toplanmış impedans dalğa bələdçisində əvvəlcədən hesablanmış nöqtələrə yerləşdirilir və bununla da əks olunmaların təsirlərini aradan qaldırır. Ötürmə xətləri toplanmış impedanslardan və ya dayaqlardan istifadə edərkən, dalğa bələdçiləri müxtəlif formalı metal bloklardan istifadə edir.
Şəkil 1: Dalğaötürücü irislər və ekvivalent dövrə,(a)Tutumlu;(b)İnduktiv;(c)rezonanslı.
Şəkil 1, göstərilən formalardan hər hansı birini götürərək müxtəlif növ impedans uyğunluğunu göstərir və tutumlu, induktiv və ya rezonanslı ola bilər. Riyazi analiz mürəkkəbdir, lakin fiziki izahat mürəkkəb deyil. Şəkildəki ilk tutumlu metal zolağı nəzərə alsaq, dalğaötürənin yuxarı və aşağı divarları arasında (dominant rejimdə) mövcud olan potensialın indi daha yaxın iki metal səth arasında mövcud olduğunu görmək olar, buna görə də tutum nöqtəsi artır. Bunun əksinə olaraq, Şəkil 1b-dəki metal blok cərəyanın əvvəllər axmadığı yerdə axmasına imkan verir. Metal blokun əlavə edilməsi səbəbindən əvvəllər gücləndirilmiş elektrik sahəsi müstəvisində cərəyan axını olacaq. Buna görə də, maqnit sahəsində enerji yığılması baş verir və dalğaötürənin həmin nöqtəsindəki induktivlik artır. Bundan əlavə, Şəkil c-dəki metal halqanın forması və mövqeyi ağlabatan şəkildə dizayn edilərsə, daxil edilmiş induktiv reaksiya və tutumlu reaksiya bərabər olacaq və diafraqma paralel rezonans olacaq. Bu o deməkdir ki, əsas rejimin impedans uyğunluğu və tənzimlənməsi çox yaxşıdır və bu rejimin manevr effekti əhəmiyyətsiz olacaq. Lakin, digər rejimlər və ya tezliklər zəiflədiləcək, buna görə də rezonanslı metal halqa həm zolaq ötürücü filtr, həm də rejim filtri kimi çıxış edir.
şəkil 2:(a) dalğaötürücü dirəklər;(b) iki vintli uyğunlaşdırıcı
Yuxarıda göstərildiyi kimi, silindrik metal dirək geniş tərəflərdən birindən dalğaötürənə doğru uzanır və bu nöqtədə toplu reaksiya təmin etmək baxımından metal zolaqla eyni təsirə malikdir. Metal dirək dalğaötürənə nə qədər uzanmasından asılı olaraq tutumlu və ya induktiv ola bilər. Əsasən, bu uyğunlaşdırma metodu belə bir metal dirək dalğaötürənə bir az uzandıqda, həmin nöqtədə tutumlu susseptans təmin edir və tutumlu susseptans nüfuzetmə dalğa uzunluğunun təxminən dörddə birinə çatana qədər artır. Bu nöqtədə ardıcıl rezonans baş verir. Metal dirəyin daha da nüfuz etməsi, daxiletmə daha tam olduqda azalan induktiv susseptansın təmin edilməsinə səbəb olur. Orta nöqtədə quraşdırılmada rezonans intensivliyi sütunun diametri ilə tərs mütənasibdir və filtr kimi istifadə edilə bilər, lakin bu halda daha yüksək dərəcəli rejimləri ötürmək üçün zolaq dayandırıcı filtr kimi istifadə olunur. Metal zolaqların impedansını artırmaqla müqayisədə metal dirəklərdən istifadənin əsas üstünlüyü onların tənzimlənməsinin asan olmasıdır. Məsələn, iki vint effektiv dalğa ötürücü uyğunluğuna nail olmaq üçün tənzimləmə cihazı kimi istifadə edilə bilər.
Rezistiv yüklər və zəiflədicilər:
Hər hansı digər ötürmə sistemi kimi, dalğaötürənlər də bəzən daxil olan dalğaları əks olunmadan tam udmaq və tezliyə həssas olmamaq üçün mükəmməl impedans uyğunluğu və tənzimlənmiş yüklər tələb edir. Bu cür terminalların tətbiqlərindən biri, əslində heç bir güc şüalandırmadan sistemdə müxtəlif güc ölçmələri aparmaqdır.
Şəkil 3 dalğaötürücü müqavimət yükü(a)tək konusvari(b)ikiqat konusvari
Ən çox yayılmış rezistiv sonluq, dalğaötürənin ucuna quraşdırılmış və əks olunmalara səbəb olmamaq üçün konusvari (ucu daxil olan dalğaya yönəlmiş) itkili dielektrikin bir hissəsidir. Şəkil 3-də göstərildiyi kimi, bu itkili mühit dalğaötürənin bütün enini tuta bilər və ya yalnız dalğaötürənin ucunun mərkəzini tuta bilər. Konik tək və ya ikiqat konusvari ola bilər və adətən λp/2 uzunluğuna malikdir, ümumi uzunluğu təxminən iki dalğa uzunluğuna malikdir. Adətən şüşə kimi dielektrik lövhələrdən hazırlanır, xarici tərəfdən karbon plyonka və ya su şüşəsi ilə örtülür. Yüksək güclü tətbiqlər üçün bu cür terminallarda dalğaötürənin xaricinə əlavə istilik radiatorları ola bilər və terminala verilən güc istilik radiatoru və ya məcburi hava soyutması vasitəsilə yayıla bilər.
Şəkil 4 Hərəkətli qanadlı susdurucu
Şəkil 4-də göstərildiyi kimi, dielektrik zəiflədicilər çıxarıla bilən şəkildə hazırlana bilər. Dalğaötürənin ortasına yerləşdirildikdə, ən böyük zəifləməni təmin edəcəyi dalğaötürənin mərkəzindən kənarlara doğru yana doğru hərəkət etdirilə bilər, burada dominant rejimin elektrik sahəsinin gücü daha aşağı olduğundan zəifləmə xeyli azalır.
Dalğa bələdçisində zəifləmə:
Dalğa bələdçilərinin enerji zəifləməsi əsasən aşağıdakı aspektləri əhatə edir:
1. Daxili dalğaötürücü kəsintilərindən və ya səhv düzülmüş dalğaötürücü hissələrindən əks olunmalar
2. Dalğaötürücü divarlarında axan cərəyanın yaratdığı itkilər
3. Doldurulmuş dalğaötürücülərində dielektrik itkilər
Son ikisi koaksial xətlərdəki müvafiq itkilərə bənzəyir və hər ikisi nisbətən kiçikdir. Bu itki divar materialından və onun pürüzlülüyündən, istifadə olunan dielektrikdən və tezliyindən (dəri effektinə görə) asılıdır. Pirinç boru üçün diapazon 5 GHz-də 4 dB/100m-dən 10 GHz-də 12 dB/100m-ə qədərdir, lakin alüminium boru üçün diapazon daha aşağıdır. Gümüşü örtüklü dalğaötürənlər üçün itkilər adətən 35 GHz-də 8dB/100m, 70 GHz-də 30dB/100m və 200 GHz-də 500 dB/100m-ə yaxındır. Xüsusilə ən yüksək tezliklərdə itkiləri azaltmaq üçün dalğaötürənlər bəzən (daxili olaraq) qızıl və ya platinlə örtülür.
Artıq qeyd edildiyi kimi, dalğaötürən yüksək ötürücülü filtr kimi çıxış edir. Dalğaötürənin özü demək olar ki, itkisiz olsa da, kəsmə tezliyindən aşağı tezliklər ciddi şəkildə zəifləyir. Bu zəifləmə yayılmadan daha çox dalğaötürənin ağzında əks olunma ilə əlaqədardır.
Dalğa bələdçisi birləşməsi:
Dalğaötürücü birləşmə, adətən, dalğaötürücü hissələri və ya komponentləri bir-birinə birləşdirildikdə flanşlar vasitəsilə baş verir. Bu flanşın funksiyası hamar mexaniki birləşməni və uyğun elektrik xüsusiyyətlərini, xüsusən də aşağı xarici şüalanmanı və aşağı daxili əks olunmanı təmin etməkdir.
Flanş:
Dalğaötürücü flanşlar mikrodalğalı rabitədə, radar sistemlərində, peyk rabitəsində, antenna sistemlərində və elmi tədqiqatlarda laboratoriya avadanlıqlarında geniş istifadə olunur. Onlar müxtəlif dalğaötürücü hissələrini birləşdirmək, sızma və müdaxilənin qarşısını almaq və yüksək tezlikli elektromaqnit dalğalarının etibarlı ötürülməsini və dəqiq yerləşdirilməsini təmin etmək üçün dalğaötürücüsünün dəqiq hizalanmasını təmin etmək üçün istifadə olunur. Şəkil 5-də göstərildiyi kimi, tipik dalğaötürücünün hər iki ucunda flanş var.
şəkil 5 (a) sadə flanş;(b) flanş muftası.
Aşağı tezliklərdə flanş dalğaötürənə lehimlənəcək və ya qaynaq ediləcək, daha yüksək tezliklərdə isə düz bir dayaqlı düz flanş istifadə olunur. İki hissə birləşdirildikdə, flanşlar bir-birinə boltla bərkidilir, lakin birləşmədə fasilələrin qarşısını almaq üçün ucları hamar şəkildə tamamlanmalıdır. Bəzi tənzimləmələrlə komponentləri düzgün şəkildə uyğunlaşdırmaq, əlbəttə ki, daha asandır, buna görə də kiçik dalğaötürənlər bəzən halqalı qoz ilə birləşdirilə bilən yivli flanşlarla təchiz olunur. Tezlik artdıqca dalğaötürən muftasının ölçüsü təbii olaraq azalır və mufta fasiləsi siqnalın dalğa uzunluğuna və dalğaötürən ölçüsünə mütənasib olaraq daha böyük olur. Buna görə də, daha yüksək tezliklərdə fasilələr daha problemli olur.
şəkil 6 (a) Drossel muftasının en kəsiyi;(b) drossel flanşının son görünüşü
Bu problemi həll etmək üçün, Şəkil 6-da göstərildiyi kimi, dalğaötürənlər arasında kiçik bir boşluq qala bilər. Bir-birinə birləşdirilmiş adi flanş və boğucu flanşdan ibarət boğucu mufta. Mümkün fasilələri kompensasiya etmək üçün daha sıx uyğunluq bağlantısı əldə etmək üçün boğucu flanşında L formalı kəsikli dairəvi boğucu halqa istifadə olunur. Adi flanşlardan fərqli olaraq, boğucu flanşlar tezliyə həssasdır, lakin optimallaşdırılmış dizayn SWR-nin 1,05-dən çox olmadığı ağlabatan bir bant genişliyi (mərkəzi tezliyin bəlkə də 10%-i) təmin edə bilər.
Yazı vaxtı: 15 Yanvar 2024
