Si të arrihet përputhja e impedancës së valëpërçuesve? Nga teoria e linjave të transmetimit në teorinë e antenave me mikroshirit, ne e dimë se linjat e duhura të transmetimit në seri ose paralele mund të zgjidhen për të arritur përputhjen e impedancës midis linjave të transmetimit ose midis linjave të transmetimit dhe ngarkesave për të arritur transmetimin maksimal të fuqisë dhe humbjen minimale të reflektimit. I njëjti parim i përputhjes së impedancës në linjat me mikroshirit zbatohet edhe për përputhjen e impedancës në valëpërçuesit. Reflektimet në sistemet valëpërçuese mund të çojnë në mospërputhje të impedancës. Kur ndodh përkeqësimi i impedancës, zgjidhja është e njëjtë si për linjat e transmetimit, domethënë, ndryshimi i vlerës së kërkuar. Impedanca e grumbulluar vendoset në pika të parallogaritura në valëpërçues për të kapërcyer mospërputhjen, duke eliminuar kështu efektet e reflektimeve. Ndërsa linjat e transmetimit përdorin impedanca ose cungje të grumbulluara, valëpërçuesit përdorin blloqe metalike me forma të ndryshme.
figura 1: Irisat valëpërçuese dhe qarku ekuivalent, (a) Kapacitive; (b) induktive; (c) rezonante.
Figura 1 tregon llojet e ndryshme të përputhjes së impedancës, duke marrë cilëndo nga format e treguara dhe mund të jetë kapacitive, induktive ose rezonante. Analiza matematikore është komplekse, por shpjegimi fizik nuk është. Duke marrë parasysh shiritin e parë metalik kapacitiv në figurë, mund të shihet se potenciali që ekzistonte midis mureve të sipërm dhe të poshtëm të valëpërçuesit (në modalitetin dominues) tani ekziston midis dy sipërfaqeve metalike në afërsi më të madhe, kështu që kapaciteti rritet. Pika rritet. Në të kundërt, blloku metalik në Figurën 1b lejon që rryma të rrjedhë aty ku nuk rrjedhte më parë. Do të ketë rrjedhë rryme në planin e fushës elektrike të përmirësuar më parë për shkak të shtimit të bllokut metalik. Prandaj, ruajtja e energjisë ndodh në fushën magnetike dhe induktanca në atë pikë të valëpërçuesit rritet. Përveç kësaj, nëse forma dhe pozicioni i unazës metalike në Figurën c janë projektuar në mënyrë të arsyeshme, reaktansa induktive dhe reaktansa kapacitive e futur do të jenë të barabarta, dhe apertura do të jetë rezonancë paralele. Kjo do të thotë që përputhja dhe akordimi i impedancës së modalitetit kryesor është shumë i mirë, dhe efekti i shmangies së kësaj mënyre do të jetë i papërfillshëm. Megjithatë, mënyrat ose frekuencat e tjera do të dobësohen, kështu që unaza metalike rezonante vepron si një filtër kalimi i brezit dhe një filtër modash.
figura 2: (a) shtyllat e valëpërçuesit; (b) përputhësi me dy vida
Një mënyrë tjetër për të akorduar është treguar më sipër, ku një shtyllë metalike cilindrike shtrihet nga njëra prej anëve të gjera në përcjellësin e valës, duke pasur të njëjtin efekt si një shirit metalik në aspektin e sigurimit të reaktancës së grumbulluar në atë pikë. Shtylla metalike mund të jetë kapacitive ose induktive, varësisht se sa larg shtrihet në përcjellësin e valës. Në thelb, kjo metodë përputhjeje është se kur një shtyllë e tillë metalike shtrihet pak në përcjellësin e valës, ajo siguron një susceptancë kapacitive në atë pikë, dhe susceptanca kapacitive rritet derisa depërtimi të jetë rreth një e katërta e gjatësisë së valës. Në këtë pikë, ndodh rezonancë serike. Depërtimi i mëtejshëm i shtyllës metalike rezulton në një susceptancë induktive që sigurohet e cila zvogëlohet ndërsa futja bëhet më e plotë. Intensiteti i rezonancës në instalimin e pikës së mesme është në përpjesëtim të zhdrejtë me diametrin e kolonës dhe mund të përdoret si filtër, megjithatë, në këtë rast përdoret si një filtër ndalimi i brezit për të transmetuar modalitete të rendit më të lartë. Krahasuar me rritjen e impedancës së shiritave metalikë, një avantazh i madh i përdorimit të shtyllave metalike është se ato janë të lehta për t'u rregulluar. Për shembull, dy vida mund të përdoren si pajisje akordimi për të arritur përputhje efikase të përcjellësve të valës.
Ngarkesa rezistente dhe zbutës:
Ashtu si çdo sistem tjetër transmetimi, valëpërçuesit ndonjëherë kërkojnë përputhje perfekte të impedancës dhe ngarkesa të akorduara për të thithur plotësisht valët hyrëse pa reflektim dhe për të qenë të pandjeshëm ndaj frekuencës. Një aplikim për terminale të tilla është të bëjnë matje të ndryshme të fuqisë në sistem pa rrezatuar në të vërtetë asnjë fuqi.
figura 3 rezistenca e valëpërçuesit (a) konik i vetëm (b) konik i dyfishtë
Terminacioni rezistiv më i zakonshëm është një seksion dielektrik me humbje i instaluar në fund të valëpërçuesit dhe i ngushtuar (me majën e drejtuar drejt valës hyrëse) në mënyrë që të mos shkaktojë reflektime. Ky medium me humbje mund të zërë të gjithë gjerësinë e valëpërçuesit, ose mund të zërë vetëm qendrën e fundit të valëpërçuesit, siç tregohet në Figurën 3. Koniteti mund të jetë me një ose dy kone dhe zakonisht ka një gjatësi prej λp/2, me një gjatësi totale prej afërsisht dy gjatësi vale. Zakonisht i bërë nga pllaka dielektrike si qelqi, të veshura me film karboni ose xham uji në pjesën e jashtme. Për aplikime me fuqi të lartë, terminale të tilla mund të kenë radiatorë të shtuar në pjesën e jashtme të valëpërçuesit, dhe fuqia e dhënë në terminal mund të shpërndahet përmes radiatorit ose përmes ftohjes me ajër të detyruar.
figura 4 Zbutës i lëvizshëm i fletëve
Dobësuesit dielektrikë mund të bëhen të lëvizshëm siç tregohet në Figurën 4. Të vendosur në mes të valëpërçuesit, ata mund të zhvendosen anash nga qendra e valëpërçuesit, ku do të sigurojë dobësimin më të madh, në skajet, ku dobësimi zvogëlohet shumë pasi intensiteti i fushës elektrike të modës dominuese është shumë më i ulët.
Dobësimi në valëpërçuesin:
Dobësimi i energjisë së valëpërçuesve përfshin kryesisht aspektet e mëposhtme:
1. Reflektime nga ndërprerjet e brendshme të valëpërçuesve ose seksionet e valëpërçuesve të çrregullta
2. Humbjet e shkaktuara nga rryma që rrjedh në muret e valëpërçuesve
3. Humbjet dielektrike në valëpërçuesit e mbushur
Dy të fundit janë të ngjashme me humbjet përkatëse në linjat koaksiale dhe të dyja janë relativisht të vogla. Kjo humbje varet nga materiali i murit dhe ashpërsia e tij, dielektriku i përdorur dhe frekuenca (për shkak të efektit të lëkurës). Për kanalet prej bronzi, diapazoni është nga 4 dB/100m në 5 GHz deri në 12 dB/100m në 10 GHz, por për kanalet prej alumini, diapazoni është më i ulët. Për valëpërçuesit e veshur me argjend, humbjet janë zakonisht 8dB/100m në 35 GHz, 30dB/100m në 70 GHz dhe afër 500 dB/100m në 200 GHz. Për të zvogëluar humbjet, veçanërisht në frekuencat më të larta, valëpërçuesit ndonjëherë veshen (nga brenda) me ar ose platin.
Siç është theksuar tashmë, valëpërçuesi vepron si një filtër me kalim të lartë. Edhe pse vetë valëpërçuesi është praktikisht pa humbje, frekuencat nën frekuencën e ndërprerjes dobësohen shumë. Ky dobësim është për shkak të reflektimit në grykën e valëpërçuesit dhe jo të përhapjes.
Lidhja e valëpërçuesit:
Lidhja e valëpërçuesve zakonisht ndodh përmes flanxhave kur pjesët ose përbërësit e valëpërçuesve bashkohen së bashku. Funksioni i kësaj flanxha është të sigurojë një lidhje mekanike të lëmuar dhe veti elektrike të përshtatshme, në veçanti rrezatim të ulët të jashtëm dhe reflektim të ulët të brendshëm.
Fllanxhë:
Flanxhat e valëpërçuesve përdoren gjerësisht në komunikimet me mikrovalë, sistemet e radarëve, komunikimet satelitore, sistemet e antenave dhe pajisjet laboratorike në kërkimin shkencor. Ato përdoren për të lidhur seksione të ndryshme të valëpërçuesve, për të siguruar parandalimin e rrjedhjeve dhe ndërhyrjeve, si dhe për të ruajtur shtrirjen e saktë të valëpërçuesit për të siguruar transmetim të besueshëm dhe pozicionim të saktë të valëve elektromagnetike me frekuencë të lartë. Një valëpërçues tipik ka një flanxhë në secilin skaj, siç tregohet në Figurën 5.
figura 5 (a) flanxhë e thjeshtë; (b) bashkim flanxhë.
Në frekuenca më të ulëta, flanxha do të ngjitet me blanxh ose do të saldohet me valëpërçuesin, ndërsa në frekuenca më të larta përdoret një flanxhë e sheshtë dhe më e sheshtë. Kur bashkohen dy pjesë, flanxhat fiksohen me bulona së bashku, por skajet duhet të përfundohen pa probleme për të shmangur ndërprerjet në lidhje. Është padyshim më e lehtë të rreshtohen komponentët saktë me disa rregullime, kështu që valëpërçuesit më të vegjël ndonjëherë janë të pajisur me flanxha me fileto që mund të vidhosen së bashku me një dado unazore. Ndërsa frekuenca rritet, madhësia e bashkimit të valëpërçuesit zvogëlohet natyrshëm, dhe ndërprerjet e bashkimit bëhen më të mëdha në përpjesëtim me gjatësinë e valës së sinjalit dhe madhësinë e valëpërçuesit. Prandaj, ndërprerjet në frekuenca më të larta bëhen më problematike.
figura 6 (a) Prerja tërthore e bashkimit të çokut; (b) pamja fundore e flanxhës së çokut
Për të zgjidhur këtë problem, mund të lihet një boshllëk i vogël midis valëpërçuesve, siç tregohet në Figurën 6. Një bashkim mbytës i përbërë nga një flanxhë e zakonshme dhe një flanxhë mbytësie e lidhur së bashku. Për të kompensuar ndërprerjet e mundshme, një unazë mbytësie rrethore me një prerje tërthore në formë L përdoret në flanxhën e mbytësit për të arritur një lidhje më të ngushtë. Ndryshe nga flanxhat e zakonshme, flanxhat e mbytësit janë të ndjeshme ndaj frekuencës, por një dizajn i optimizuar mund të sigurojë një gjerësi bande të arsyeshme (ndoshta 10% të frekuencës qendrore) mbi të cilën SWR nuk tejkalon 1.05.
Koha e postimit: 15 janar 2024
