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वेवगाइड मिलान

वेवगाइड्स का प्रतिबाधा मिलान कैसे प्राप्त करें?माइक्रोस्ट्रिप एंटीना सिद्धांत में ट्रांसमिशन लाइन सिद्धांत से, हम जानते हैं कि अधिकतम पावर ट्रांसमिशन और न्यूनतम प्रतिबिंब हानि प्राप्त करने के लिए ट्रांसमिशन लाइनों के बीच या ट्रांसमिशन लाइनों और लोड के बीच प्रतिबाधा मिलान प्राप्त करने के लिए उपयुक्त श्रृंखला या समानांतर ट्रांसमिशन लाइनों का चयन किया जा सकता है।माइक्रोस्ट्रिप लाइनों में प्रतिबाधा मिलान का वही सिद्धांत वेवगाइड्स में प्रतिबाधा मिलान पर लागू होता है।वेवगाइड सिस्टम में प्रतिबिंब से प्रतिबाधा बेमेल हो सकता है।जब प्रतिबाधा में गिरावट होती है, तो समाधान ट्रांसमिशन लाइनों के समान होता है, अर्थात, आवश्यक मान को बदलना बेमेल को दूर करने के लिए गांठदार प्रतिबाधा को वेवगाइड में पूर्व-गणना किए गए बिंदुओं पर रखा जाता है, जिससे प्रतिबिंबों के प्रभाव समाप्त हो जाते हैं।जबकि ट्रांसमिशन लाइनें गांठदार प्रतिबाधा या स्टब का उपयोग करती हैं, वेवगाइड विभिन्न आकृतियों के धातु ब्लॉकों का उपयोग करते हैं।

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चित्र 1: वेवगाइड आईरिस और समतुल्य सर्किट, (ए) कैपेसिटिव; (बी) इंडक्टिव; (सी) रेजोनेंट।

चित्र 1 विभिन्न प्रकार के प्रतिबाधा मिलान को दर्शाता है, जो दिखाए गए किसी भी रूप को लेता है और कैपेसिटिव, इंडक्टिव या रेज़ोनेंट हो सकता है।गणितीय विश्लेषण जटिल है, लेकिन भौतिक व्याख्या नहीं है।चित्र में पहली कैपेसिटिव धातु पट्टी को ध्यान में रखते हुए, यह देखा जा सकता है कि वेवगाइड की ऊपरी और निचली दीवारों (प्रमुख मोड में) के बीच मौजूद क्षमता अब दो धातु सतहों के बीच निकटता में मौजूद है, इसलिए कैपेसिटेंस है बिंदु बढ़ जाता है.इसके विपरीत, चित्र 1बी में धातु ब्लॉक धारा को वहां प्रवाहित करने की अनुमति देता है जहां यह पहले प्रवाहित नहीं होती थी।धातु ब्लॉक के जुड़ने के कारण पहले से बढ़े हुए विद्युत क्षेत्र के तल में विद्युत प्रवाह होगा।इसलिए, चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा का भंडारण होता है और वेवगाइड के उस बिंदु पर प्रेरण बढ़ जाता है।इसके अलावा, यदि चित्र सी में धातु की अंगूठी का आकार और स्थिति उचित रूप से डिज़ाइन की गई है, तो प्रस्तुत आगमनात्मक प्रतिक्रिया और कैपेसिटिव प्रतिक्रिया बराबर होगी, और एपर्चर समानांतर अनुनाद होगा।इसका मतलब है कि मुख्य मोड का प्रतिबाधा मिलान और ट्यूनिंग बहुत अच्छी है, और इस मोड का शंटिंग प्रभाव नगण्य होगा।हालाँकि, अन्य मोड या आवृत्तियों को क्षीण किया जाएगा, इसलिए गुंजयमान धातु की अंगूठी बैंडपास फिल्टर और मोड फिल्टर दोनों के रूप में कार्य करती है।

चित्र 2:(ए)वेवगाइड पोस्ट;(बी)टू-स्क्रू मैचर

ट्यून करने का एक और तरीका ऊपर दिखाया गया है, जहां एक बेलनाकार धातु पोस्ट चौड़े पक्षों में से एक से वेवगाइड में फैली हुई है, जिसका उस बिंदु पर गांठदार प्रतिक्रिया प्रदान करने के मामले में धातु पट्टी के समान प्रभाव होता है।मेटल पोस्ट कैपेसिटिव या इंडक्टिव हो सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि यह वेवगाइड में कितनी दूर तक फैला हुआ है।अनिवार्य रूप से, यह मिलान विधि यह है कि जब ऐसा धातु स्तंभ वेवगाइड में थोड़ा सा फैलता है, तो यह उस बिंदु पर एक कैपेसिटिव संवेदनशीलता प्रदान करता है, और कैपेसिटिव संवेदनशीलता तब तक बढ़ जाती है जब तक कि प्रवेश तरंग दैर्ध्य का लगभग एक चौथाई न हो जाए, इस बिंदु पर, श्रृंखला अनुनाद होता है .धातु पोस्ट के आगे प्रवेश के परिणामस्वरूप एक आगमनात्मक संवेदनशीलता प्रदान की जाती है जो प्रविष्टि के अधिक पूर्ण होने पर कम हो जाती है।मध्यबिंदु स्थापना पर अनुनाद तीव्रता स्तंभ के व्यास के विपरीत आनुपातिक है और इसे फ़िल्टर के रूप में उपयोग किया जा सकता है, हालांकि, इस मामले में इसे उच्च ऑर्डर मोड संचारित करने के लिए बैंड स्टॉप फ़िल्टर के रूप में उपयोग किया जाता है।धातु पट्टियों की प्रतिबाधा बढ़ाने की तुलना में, धातु पोस्ट का उपयोग करने का एक बड़ा फायदा यह है कि उन्हें समायोजित करना आसान है।उदाहरण के लिए, कुशल वेवगाइड मिलान प्राप्त करने के लिए दो स्क्रू को ट्यूनिंग डिवाइस के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

प्रतिरोधक भार और क्षीणक:
किसी भी अन्य ट्रांसमिशन सिस्टम की तरह, वेवगाइड को कभी-कभी प्रतिबिंब के बिना आने वाली तरंगों को पूरी तरह से अवशोषित करने और आवृत्ति असंवेदनशील होने के लिए सही प्रतिबाधा मिलान और ट्यून किए गए भार की आवश्यकता होती है।ऐसे टर्मिनलों के लिए एक अनुप्रयोग वास्तव में किसी भी शक्ति को विकिरणित किए बिना सिस्टम पर विभिन्न शक्ति माप करना है।

चित्र 3 वेवगाइड प्रतिरोध भार (ए) सिंगल टेपर (बी) डबल टेपर

सबसे आम प्रतिरोधक समाप्ति वेवगाइड के अंत में स्थापित हानिपूर्ण ढांकता हुआ का एक खंड है और पतला (आने वाली तरंग की ओर इंगित टिप के साथ) ताकि प्रतिबिंब का कारण न हो।यह हानिपूर्ण माध्यम वेवगाइड की पूरी चौड़ाई पर कब्जा कर सकता है, या यह केवल वेवगाइड के अंत के केंद्र पर कब्जा कर सकता है, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। टेपर सिंगल या डबल टेपर हो सकता है और आमतौर पर इसकी लंबाई λp/2 होती है। लगभग दो तरंग दैर्ध्य की कुल लंबाई के साथ।आमतौर पर कांच जैसी ढांकता हुआ प्लेटों से बना होता है, जो बाहर की तरफ कार्बन फिल्म या पानी के गिलास से लेपित होता है।उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए, ऐसे टर्मिनलों में वेवगाइड के बाहर हीट सिंक जोड़े जा सकते हैं, और टर्मिनल को दी गई बिजली को हीट सिंक के माध्यम से या मजबूर वायु शीतलन के माध्यम से समाप्त किया जा सकता है।

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चित्र 4 मूवेबल वेन एटेन्यूएटर

ढांकता हुआ एटेन्यूएटर्स को हटाने योग्य बनाया जा सकता है जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। वेवगाइड के बीच में रखा गया है, इसे वेवगाइड के केंद्र से पार्श्व में ले जाया जा सकता है, जहां यह सबसे बड़ा क्षीणन प्रदान करेगा, किनारों तक, जहां क्षीणन बहुत कम हो जाता है चूँकि प्रमुख मोड की विद्युत क्षेत्र शक्ति बहुत कम है।
वेवगाइड में क्षीणन:
वेवगाइड्स की ऊर्जा क्षीणन में मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलू शामिल हैं:
1. आंतरिक वेवगाइड असंततता या गलत संरेखित वेवगाइड अनुभागों से प्रतिबिंब
2. वेवगाइड दीवारों में करंट प्रवाहित होने से होने वाली हानि
3. भरे हुए वेवगाइड में ढांकता हुआ नुकसान
अंतिम दो समाक्षीय रेखाओं में संगत हानियों के समान हैं और दोनों अपेक्षाकृत छोटे हैं।यह हानि दीवार सामग्री और उसकी खुरदरापन, प्रयुक्त ढांकता हुआ और आवृत्ति (त्वचा प्रभाव के कारण) पर निर्भर करती है।पीतल की नाली के लिए, सीमा 5 गीगाहर्ट्ज पर 4 डीबी/100 मीटर से 10 गीगाहर्ट्ज पर 12 डीबी/100 मीटर तक है, लेकिन एल्यूमीनियम नाली के लिए, सीमा कम है।सिल्वर-कोटेड वेवगाइड के लिए, नुकसान आमतौर पर 35 गीगाहर्ट्ज पर 8dB/100m, 70 GHz पर 30dB/100m और 200 GHz पर 500 dB/100m के करीब होता है।नुकसान को कम करने के लिए, विशेष रूप से उच्चतम आवृत्तियों पर, वेवगाइड को कभी-कभी (आंतरिक रूप से) सोने या प्लैटिनम से चढ़ाया जाता है।
जैसा कि पहले ही बताया गया है, वेवगाइड एक हाई-पास फिल्टर के रूप में कार्य करता है।हालाँकि वेवगाइड स्वयं वस्तुतः दोषरहित है, कटऑफ आवृत्ति के नीचे की आवृत्तियाँ गंभीर रूप से क्षीण हो जाती हैं।यह क्षीणन प्रसार के बजाय वेवगाइड मुंह पर प्रतिबिंब के कारण होता है।

वेवगाइड युग्मन:
वेवगाइड युग्मन आमतौर पर फ्लैंज के माध्यम से होता है जब वेवगाइड के टुकड़े या घटक एक साथ जुड़ जाते हैं।इस निकला हुआ किनारा का कार्य एक सुचारू यांत्रिक कनेक्शन और उपयुक्त विद्युत गुणों, विशेष रूप से कम बाहरी विकिरण और कम आंतरिक प्रतिबिंब को सुनिश्चित करना है।
निकला हुआ किनारा:
वेवगाइड फ्लैंग्स का व्यापक रूप से वैज्ञानिक अनुसंधान में माइक्रोवेव संचार, रडार सिस्टम, उपग्रह संचार, एंटीना सिस्टम और प्रयोगशाला उपकरण में उपयोग किया जाता है।इनका उपयोग विभिन्न वेवगाइड अनुभागों को जोड़ने, रिसाव और हस्तक्षेप को रोकने को सुनिश्चित करने और आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उच्च विश्वसनीय संचरण और सटीक स्थिति को सुनिश्चित करने के लिए वेवगाइड के सटीक संरेखण को बनाए रखने के लिए किया जाता है।एक विशिष्ट वेवगाइड के प्रत्येक सिरे पर एक निकला हुआ किनारा होता है, जैसा चित्र 5 में दिखाया गया है।

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चित्र 5 (ए) सादा निकला हुआ किनारा; (बी) निकला हुआ किनारा युग्मन।

कम आवृत्तियों पर फ्लैंज को वेवगाइड में वेल्ड किया जाएगा या वेल्ड किया जाएगा, जबकि उच्च आवृत्तियों पर एक फ्लैटर बट फ्लैट फ्लैंज का उपयोग किया जाएगा।जब दो हिस्सों को जोड़ा जाता है, तो फ्लैंग्स को एक साथ बोल्ट किया जाता है, लेकिन कनेक्शन में असंतुलन से बचने के लिए सिरों को सुचारू रूप से समाप्त किया जाना चाहिए।कुछ समायोजनों के साथ घटकों को सही ढंग से संरेखित करना स्पष्ट रूप से आसान है, इसलिए छोटे वेवगाइड कभी-कभी थ्रेडेड फ्लैंग्स से सुसज्जित होते हैं जिन्हें रिंग नट के साथ एक साथ पेंच किया जा सकता है।जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, वेवगाइड युग्मन का आकार स्वाभाविक रूप से कम हो जाता है, और युग्मन असंततता सिग्नल तरंग दैर्ध्य और वेवगाइड आकार के अनुपात में बड़ी हो जाती है।इसलिए, उच्च आवृत्तियों पर असंतोष अधिक परेशानी भरा हो जाता है।

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चित्र 6 (ए) चोक कपलिंग का क्रॉस सेक्शन; (बी) चोक फ्लैंज का अंतिम दृश्य

इस समस्या को हल करने के लिए, वेवगाइड्स के बीच एक छोटा सा अंतर छोड़ा जा सकता है, जैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है। एक चोक युग्मन जिसमें एक साधारण निकला हुआ किनारा और एक चोक निकला हुआ किनारा एक साथ जुड़ा होता है।संभावित असंतुलन की भरपाई के लिए, एक सख्त फिटिंग कनेक्शन प्राप्त करने के लिए एल-आकार के क्रॉस-सेक्शन के साथ एक गोलाकार चोक रिंग का उपयोग चोक फ्लैंज में किया जाता है।सामान्य फ्लैंज के विपरीत, चोक फ्लैंज आवृत्ति संवेदनशील होते हैं, लेकिन एक अनुकूलित डिज़ाइन एक उचित बैंडविड्थ (शायद केंद्र आवृत्ति का 10%) सुनिश्चित कर सकता है, जिस पर एसडब्ल्यूआर 1.05 से अधिक नहीं होता है।


पोस्ट समय: जनवरी-15-2024

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