వేవ్గైడ్ల ఇంపీడెన్స్ మ్యాచింగ్ను ఎలా సాధించాలి? మైక్రోస్ట్రిప్ యాంటెన్నా సిద్ధాంతంలోని ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ సిద్ధాంతం నుండి, గరిష్ట పవర్ ట్రాన్స్మిషన్ మరియు కనిష్ట రిఫ్లెక్షన్ లాస్ను సాధించడానికి, ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ల మధ్య లేదా ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లు మరియు లోడ్ల మధ్య ఇంపీడెన్స్ మ్యాచింగ్ను సాధించడానికి తగిన సిరీస్ లేదా ప్యారలల్ ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లను ఎంచుకోవచ్చని మనకు తెలుసు. మైక్రోస్ట్రిప్ లైన్లలోని ఇంపీడెన్స్ మ్యాచింగ్ యొక్క అదే సూత్రం వేవ్గైడ్లలోని ఇంపీడెన్స్ మ్యాచింగ్కు కూడా వర్తిస్తుంది. వేవ్గైడ్ సిస్టమ్లలోని రిఫ్లెక్షన్లు ఇంపీడెన్స్ మిస్మ్యాచ్లకు దారితీయవచ్చు. ఇంపీడెన్స్ క్షీణత సంభవించినప్పుడు, పరిష్కారం ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ల మాదిరిగానే ఉంటుంది, అంటే, మిస్మ్యాచ్ను అధిగమించడానికి వేవ్గైడ్లో ముందుగా లెక్కించిన పాయింట్ల వద్ద అవసరమైన విలువ లంప్డ్ ఇంపీడెన్స్ను ఉంచడం, తద్వారా రిఫ్లెక్షన్ల ప్రభావాలను తొలగించడం. ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లు లంప్డ్ ఇంపీడెన్స్లు లేదా స్టబ్లను ఉపయోగిస్తుండగా, వేవ్గైడ్లు వివిధ ఆకారాల మెటల్ బ్లాక్లను ఉపయోగిస్తాయి.
పటం 1: వేవ్గైడ్ ఐరిస్లు మరియు తత్సమాన సర్క్యూట్, (ఎ) కెపాసిటివ్; (బి) ఇండక్టివ్; (సి) రెసొనెంట్.
పటం 1 వివిధ రకాల ఇంపీడెన్స్ మ్యాచింగ్ను చూపుతుంది, ఇది చూపిన రూపాలలో దేనినైనా తీసుకోవచ్చు మరియు కెపాసిటివ్, ఇండక్టివ్ లేదా రెసొనెంట్ కావచ్చు. గణిత విశ్లేషణ సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది, కానీ భౌతిక వివరణ కాదు. పటంలోని మొదటి కెపాసిటివ్ మెటల్ స్ట్రిప్ను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, వేవ్గైడ్ యొక్క పై మరియు దిగువ గోడల మధ్య (డామినెంట్ మోడ్లో) ఉన్న పొటెన్షియల్ ఇప్పుడు దగ్గరగా ఉన్న రెండు లోహ ఉపరితలాల మధ్య ఉంటుంది, కాబట్టి ఆ బిందువు వద్ద కెపాసిటెన్స్ పెరుగుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, పటం 1bలోని మెటల్ బ్లాక్ ఇంతకు ముందు ప్రవహించని చోట కరెంట్ ప్రవహించడానికి అనుమతిస్తుంది. మెటల్ బ్లాక్ను జోడించడం వల్ల ఇంతకు ముందు పెరిగిన ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ప్లేన్లో కరెంట్ ప్రవాహం ఉంటుంది. అందువల్ల, అయస్కాంత క్షేత్రంలో శక్తి నిల్వ జరుగుతుంది మరియు వేవ్గైడ్ యొక్క ఆ బిందువు వద్ద ఇండక్టెన్స్ పెరుగుతుంది. అదనంగా, పటం cలోని మెటల్ రింగ్ యొక్క ఆకారం మరియు స్థానం సహేతుకంగా రూపొందించబడితే, ప్రవేశపెట్టిన ఇండక్టివ్ రియాక్టెన్స్ మరియు కెపాసిటివ్ రియాక్టెన్స్ సమానంగా ఉంటాయి మరియు అపెర్చర్ సమాంతర రెసొనెన్స్లో ఉంటుంది. దీని అర్థం ఏమిటంటే, ప్రధాన మోడ్ యొక్క ఇంపీడెన్స్ మ్యాచింగ్ మరియు ట్యూనింగ్ చాలా బాగుంది, మరియు ఈ మోడ్ యొక్క షంటింగ్ ప్రభావం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. అయితే, ఇతర మోడ్లు లేదా ఫ్రీక్వెన్సీలు బలహీనపడతాయి, కాబట్టి రెసొనెంట్ మెటల్ రింగ్ బ్యాండ్పాస్ ఫిల్టర్గా మరియు మోడ్ ఫిల్టర్గా రెండింటిలా పనిచేస్తుంది.
పటం 2: (ఎ) వేవ్గైడ్ పోస్టులు; (బి) రెండు-స్క్రూ మ్యాచర్
ట్యూనింగ్ చేయడానికి మరొక పద్ధతి పైన చూపబడింది, దీనిలో ఒక స్థూపాకార లోహపు స్తంభం వెడల్పుగా ఉన్న వైపులలో ఒకదాని నుండి వేవ్గైడ్లోకి చొచ్చుకుపోతుంది. ఇది ఆ బిందువు వద్ద కేంద్రీకృత రియాక్టెన్స్ను అందించడంలో లోహపు పట్టీ వలెనే ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. ఆ లోహపు స్తంభం వేవ్గైడ్లోకి ఎంత దూరం చొచ్చుకుపోయిందనే దానిపై ఆధారపడి, అది కెపాసిటివ్ లేదా ఇండక్టివ్గా ఉండవచ్చు. ముఖ్యంగా, ఈ మ్యాచింగ్ పద్ధతి ఏమిటంటే, అటువంటి లోహపు స్తంభం వేవ్గైడ్లోకి కొద్దిగా చొచ్చుకుపోయినప్పుడు, అది ఆ బిందువు వద్ద కెపాసిటివ్ ససెప్టెన్స్ను అందిస్తుంది. చొచ్చుకుపోవడం సుమారుగా పావు తరంగదైర్ఘ్యం వరకు చేరేంత వరకు ఈ కెపాసిటివ్ ససెప్టెన్స్ పెరుగుతుంది. ఈ బిందువు వద్ద, శ్రేణి అనునాదం (series resonance) ఏర్పడుతుంది. లోహపు స్తంభం మరింత చొచ్చుకుపోయినప్పుడు, అది ఇండక్టివ్ ససెప్టెన్స్ను అందిస్తుంది మరియు చొచ్చుకుపోవడం మరింత పూర్తయ్యే కొద్దీ ఇది తగ్గుతుంది. మధ్య బిందువు వద్ద అమరికలో అనునాద తీవ్రత స్తంభం యొక్క వ్యాసానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు దీనిని ఫిల్టర్గా ఉపయోగించవచ్చు. అయితే, ఈ సందర్భంలో దీనిని ఉన్నత క్రమ మోడ్లను (higher order modes) ప్రసారం చేయడానికి బ్యాండ్ స్టాప్ ఫిల్టర్గా ఉపయోగిస్తారు. లోహపు పట్టీల ఇంపీడెన్స్ను పెంచడంతో పోలిస్తే, లోహపు స్తంభాలను ఉపయోగించడంలో ఒక ప్రధాన ప్రయోజనం ఏమిటంటే, వాటిని సర్దుబాటు చేయడం చాలా సులభం. ఉదాహరణకు, సమర్థవంతమైన వేవ్గైడ్ మ్యాచింగ్ను సాధించడానికి రెండు స్క్రూలను ట్యూనింగ్ పరికరాలుగా ఉపయోగించవచ్చు.
నిరోధక లోడ్లు మరియు అటెన్యూయేటర్లు:
ఇతర ఏ ప్రసార వ్యవస్థలాగే, వేవ్గైడ్లు కూడా పరావర్తనం లేకుండా వచ్చే తరంగాలను పూర్తిగా శోషించుకోవడానికి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీకి సున్నితంగా ఉండకుండా ఉండేందుకు, కొన్నిసార్లు ఖచ్చితమైన ఇంపీడెన్స్ మ్యాచింగ్ మరియు ట్యూన్ చేయబడిన లోడ్లను కలిగి ఉండాలి. వాస్తవానికి ఎలాంటి శక్తిని ప్రసరింపజేయకుండానే, సిస్టమ్పై వివిధ శక్తి కొలతలను చేయడానికి ఇటువంటి టెర్మినల్స్ను ఉపయోగిస్తారు.
పటం 3 వేవ్గైడ్ నిరోధక లోడ్ (ఎ) సింగిల్ టేపర్ (బి) డబుల్ టేపర్
అత్యంత సాధారణమైన రెసిస్టివ్ టెర్మినేషన్ అనేది, ప్రతిబింబాలను కలిగించకుండా ఉండేందుకు, వేవ్గైడ్ చివరన అమర్చబడి, కొన లోపలికి వచ్చే తరంగం వైపు ఉండేలా సన్నగా చేయబడిన (టాపర్ చేయబడిన) ఒక నష్టభరిత డైఎలెక్ట్రిక్ భాగం. ఈ నష్టభరిత మాధ్యమం వేవ్గైడ్ యొక్క పూర్తి వెడల్పును ఆక్రమించవచ్చు, లేదా పటం 3లో చూపిన విధంగా వేవ్గైడ్ చివర మధ్య భాగాన్ని మాత్రమే ఆక్రమించవచ్చు. ఈ టాపర్ సింగిల్ లేదా డబుల్ టాపర్గా ఉండవచ్చు మరియు సాధారణంగా λp/2 పొడవును కలిగి ఉంటుంది, దీని మొత్తం పొడవు సుమారుగా రెండు తరంగదైర్ఘ్యాలు ఉంటుంది. సాధారణంగా ఇవి గాజు వంటి డైఎలెక్ట్రిక్ ప్లేట్లతో తయారు చేయబడి, బయటి వైపు కార్బన్ ఫిల్మ్ లేదా వాటర్ గ్లాస్తో పూత పూయబడి ఉంటాయి. అధిక-శక్తి అనువర్తనాల కోసం, ఇటువంటి టెర్మినల్స్కు వేవ్గైడ్ బయట హీట్ సింక్లను జోడించవచ్చు మరియు టెర్మినల్కు అందించబడిన శక్తిని హీట్ సింక్ ద్వారా లేదా బలవంతపు గాలి శీతలీకరణ ద్వారా వెదజల్లవచ్చు.
పటం 4 కదిలే వాన్ అటెన్యూయేటర్
పటం 4లో చూపిన విధంగా డైఎలెక్ట్రిక్ అటెన్యూయేటర్లను తొలగించగలిగేలా తయారు చేయవచ్చు. వేవ్గైడ్ మధ్యలో ఉంచినప్పుడు, ఇది అత్యధిక అటెన్యూయేషన్ను అందిస్తుంది. దీనిని వేవ్గైడ్ మధ్యభాగం నుండి ప్రక్కలకు జరపవచ్చు, అంచుల వద్ద అటెన్యూయేషన్ బాగా తగ్గుతుంది, ఎందుకంటే అక్కడ ప్రధాన మోడ్ యొక్క విద్యుత్ క్షేత్ర బలం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.
వేవ్గైడ్లో క్షీణత:
వేవ్గైడ్ల శక్తి క్షీణత ప్రధానంగా ఈ క్రింది అంశాలను కలిగి ఉంటుంది:
1. అంతర్గత వేవ్గైడ్ అంతరాయాలు లేదా తప్పుగా అమర్చిన వేవ్గైడ్ విభాగాల నుండి ప్రతిబింబాలు
2. వేవ్గైడ్ గోడలలో ప్రవహించే విద్యుత్ వలన కలిగే నష్టాలు
3. నింపిన వేవ్గైడ్లలో విద్యుద్వాహక నష్టాలు
చివరి రెండు నష్టాలు కోయాక్సియల్ లైన్లలోని సంబంధిత నష్టాలను పోలి ఉంటాయి మరియు రెండూ సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటాయి. ఈ నష్టం గోడ పదార్థం మరియు దాని గరుకుదనం, ఉపయోగించిన డైఎలెక్ట్రిక్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ (స్కిన్ ఎఫెక్ట్ కారణంగా) మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇత్తడి కండ్యూట్ కోసం, ఈ పరిధి 5 GHz వద్ద 4 dB/100m నుండి 10 GHz వద్ద 12 dB/100m వరకు ఉంటుంది, కానీ అల్యూమినియం కండ్యూట్ కోసం, ఈ పరిధి తక్కువగా ఉంటుంది. వెండి పూత పూసిన వేవ్గైడ్ల కోసం, నష్టాలు సాధారణంగా 35 GHz వద్ద 8dB/100m, 70 GHz వద్ద 30dB/100m, మరియు 200 GHz వద్ద దాదాపు 500 dB/100m ఉంటాయి. నష్టాలను తగ్గించడానికి, ముఖ్యంగా అత్యధిక ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద, వేవ్గైడ్లకు కొన్నిసార్లు (లోపల) బంగారం లేదా ప్లాటినం పూత పూస్తారు.
ఇప్పటికే సూచించినట్లుగా, వేవ్గైడ్ ఒక హై-పాస్ ఫిల్టర్గా పనిచేస్తుంది. వేవ్గైడ్ వాస్తవంగా నష్టరహితమైనప్పటికీ, కటాఫ్ ఫ్రీక్వెన్సీ కంటే తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీలు తీవ్రంగా క్షీణిస్తాయి. ఈ క్షీణత ప్రసరణ వల్ల కాకుండా, వేవ్గైడ్ ముఖద్వారం వద్ద జరిగే ప్రతిబింబం వల్ల సంభవిస్తుంది.
వేవ్గైడ్ కప్లింగ్:
వేవ్గైడ్ ముక్కలు లేదా భాగాలను కలిపినప్పుడు, సాధారణంగా ఫ్లాంజ్ల ద్వారా వేవ్గైడ్ కప్లింగ్ జరుగుతుంది. ఈ ఫ్లాంజ్ యొక్క పని, సున్నితమైన యాంత్రిక అనుసంధానాన్ని మరియు తగిన విద్యుత్ లక్షణాలను, ముఖ్యంగా తక్కువ బాహ్య రేడియేషన్ మరియు తక్కువ అంతర్గత పరావర్తనాన్ని నిర్ధారించడం.
ఫ్లాంజ్:
వేవ్గైడ్ ఫ్లాంజ్లను మైక్రోవేవ్ కమ్యూనికేషన్లు, రాడార్ వ్యవస్థలు, ఉపగ్రహ కమ్యూనికేషన్లు, యాంటెన్నా వ్యవస్థలు మరియు శాస్త్రీయ పరిశోధనలోని ప్రయోగశాల పరికరాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు. వీటిని వివిధ వేవ్గైడ్ విభాగాలను అనుసంధానించడానికి, లీకేజ్ మరియు జోక్యాన్ని నివారించడానికి, మరియు అధిక విశ్వసనీయ ప్రసారం మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ విద్యుదయస్కాంత తరంగాల కచ్చితమైన స్థానాన్ని నిర్ధారించడానికి వేవ్గైడ్ యొక్క కచ్చితమైన అమరికను నిర్వహించడానికి ఉపయోగిస్తారు. పటం 5లో చూపిన విధంగా, ఒక సాధారణ వేవ్గైడ్కు ప్రతి చివర ఒక ఫ్లాంజ్ ఉంటుంది.
పటం 5 (ఎ) సాదా ఫ్లాంజ్; (బి) ఫ్లాంజ్ కప్లింగ్.
తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద ఫ్లాంజ్ను వేవ్గైడ్కు బ్రేజ్ లేదా వెల్డ్ చేస్తారు, అయితే అధిక ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద చదునైన బట్ ఫ్లాట్ ఫ్లాంజ్ను ఉపయోగిస్తారు. రెండు భాగాలను కలిపేటప్పుడు, ఫ్లాంజ్లను బోల్టులతో బిగిస్తారు, కానీ కనెక్షన్లో అంతరాయాలు రాకుండా ఉండేందుకు వాటి చివరలను నునుపుగా చేయాలి. కొన్ని సర్దుబాట్లతో భాగాలను సరిగ్గా అమర్చడం స్పష్టంగా సులభం, కాబట్టి చిన్న వేవ్గైడ్లకు కొన్నిసార్లు రింగ్ నట్తో కలిపి బిగించగల థ్రెడెడ్ ఫ్లాంజ్లను అమర్చుతారు. ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగేకొద్దీ, వేవ్గైడ్ కప్లింగ్ పరిమాణం సహజంగా తగ్గుతుంది, మరియు సిగ్నల్ తరంగదైర్ఘ్యం మరియు వేవ్గైడ్ పరిమాణానికి అనుపాతంలో కప్లింగ్ అంతరాయం పెద్దదిగా మారుతుంది. అందువల్ల, అధిక ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద అంతరాయాలు మరింత సమస్యాత్మకంగా మారతాయి.
పటం 6 (ఎ) చోక్ కప్లింగ్ యొక్క అడ్డుకోత; (బి) చోక్ ఫ్లాంజ్ యొక్క చివరి దృశ్యం
ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, పటం 6లో చూపిన విధంగా వేవ్గైడ్ల మధ్య ఒక చిన్న ఖాళీని వదలవచ్చు. ఇది ఒక సాధారణ ఫ్లాంజ్ మరియు ఒక చోక్ ఫ్లాంజ్ను కలిపి ఉండే చోక్ కప్లింగ్. సాధ్యమయ్యే అంతరాయాలను సరిచేయడానికి, మరింత బిగుతుగా సరిపోయే కనెక్షన్ను సాధించడం కోసం చోక్ ఫ్లాంజ్లో L-ఆకారపు క్రాస్-సెక్షన్తో కూడిన వృత్తాకార చోక్ రింగ్ను ఉపయోగిస్తారు. సాధారణ ఫ్లాంజ్ల వలె కాకుండా, చోక్ ఫ్లాంజ్లు ఫ్రీక్వెన్సీకి సున్నితంగా ఉంటాయి, కానీ ఒక ఆప్టిమైజ్డ్ డిజైన్, SWR 1.05ను మించని ఒక సహేతుకమైన బ్యాండ్విడ్త్ను (బహుశా సెంటర్ ఫ్రీక్వెన్సీలో 10%) నిర్ధారించగలదు.
పోస్ట్ సమయం: జనవరి-15-2024
