Kepiye carane nggayuh pencocokan impedansi saka pandu gelombang? Saka teori saluran transmisi ing teori antena mikrostrip, kita ngerti manawa saluran transmisi seri utawa paralel sing cocog bisa dipilih kanggo nggayuh pencocokan impedansi antarane saluran transmisi utawa antarane saluran transmisi lan beban kanggo nggayuh transmisi daya maksimal lan kerugian refleksi minimal. Prinsip pencocokan impedansi sing padha ing saluran mikrostrip ditrapake kanggo pencocokan impedansi ing pandu gelombang. Refleksi ing sistem pandu gelombang bisa nyebabake ketidakcocokan impedansi. Nalika penurunan impedansi kedadeyan, solusine padha karo saluran transmisi, yaiku, ngganti nilai sing dibutuhake. Impedansi lumped diselehake ing titik sing wis diitung sadurunge ing pandu gelombang kanggo ngatasi ketidakcocokan, saengga ngilangi efek refleksi. Nalika saluran transmisi nggunakake impedansi utawa rintisan lumped, pandu gelombang nggunakake blok logam kanthi macem-macem bentuk.
gambar 1: Iris pandu gelombang lan sirkuit ekivalen, (a) Kapasitif; (b) induktif; (c) resonan.
Gambar 1 nuduhake macem-macem jinis pencocokan impedansi, njupuk salah sawijining wujud sing dituduhake lan bisa dadi kapasitif, induktif utawa resonan. Analisis matematika iku rumit, nanging panjelasan fisik ora. Ngelingi strip logam kapasitif pisanan ing gambar kasebut, bisa dideleng manawa potensial sing ana ing antarane tembok ndhuwur lan ngisor waveguide (ing mode dominan) saiki ana ing antarane rong permukaan logam sing luwih cedhak, mula kapasitansi kasebut mundhak. Kosok baline, blok logam ing Gambar 1b ngidini arus mili ing ngendi sadurunge ora mili. Bakal ana aliran arus ing bidang medan listrik sing sadurunge ditingkatake amarga tambahan blok logam. Mulane, panyimpenan energi kedadeyan ing medan magnet lan induktansi ing titik waveguide mundhak. Kajaba iku, yen bentuk lan posisi cincin logam ing Gambar c dirancang kanthi cukup, reaktansi induktif lan reaktansi kapasitif sing dikenalake bakal padha, lan aperture bakal dadi resonansi paralel. Iki tegese pencocokan impedansi lan tuning mode utama apik banget, lan efek shunting saka mode iki bakal bisa diabaikan. Nanging, mode utawa frekuensi liyane bakal dilemahake, saengga cincin logam resonansi tumindak minangka filter bandpass lan filter mode.
gambar 2:(a) tiang pandu gelombang;(b) pencocok rong sekrup
Cara liya kanggo nyetel dituduhake ing ndhuwur, ing ngendi tiang logam silinder ngluwihi saka salah sawijining sisih sing amba menyang pandu gelombang, duwe efek sing padha karo strip logam babagan nyedhiyakake reaktansi lumped ing titik kasebut. Tiang logam bisa kapasitif utawa induktif, gumantung saka sepira adoh ngluwihi menyang pandu gelombang. Intine, metode pencocokan iki yaiku nalika pilar logam kasebut ngluwihi rada menyang pandu gelombang, nyedhiyakake susceptansi kapasitif ing titik kasebut, lan susceptansi kapasitif mundhak nganti penetrasi udakara seperempat dawa gelombang. Ing titik iki, resonansi seri kedadeyan. Penetrasi luwih lanjut saka tiang logam nyebabake susceptansi induktif sing diwenehake sing mudhun nalika penyisipan dadi luwih lengkap. Intensitas resonansi ing instalasi titik tengah proporsional terbalik karo diameter kolom lan bisa digunakake minangka filter, nanging, ing kasus iki digunakake minangka filter band stop kanggo ngirim mode urutan sing luwih dhuwur. Dibandhingake karo nambah impedansi strip logam, kauntungan utama nggunakake tiang logam yaiku gampang diatur. Contone, rong sekrup bisa digunakake minangka piranti tuning kanggo entuk pencocokan pandu gelombang sing efisien.
Beban resistif lan attenuator:
Kaya sistem transmisi liyané, pandu gelombang kadhangkala mbutuhake pencocokan impedansi sing sampurna lan beban sing disetel kanggo nyerep gelombang mlebu kanthi lengkap tanpa refleksi lan ora sensitif marang frekuensi. Salah sawijining aplikasi kanggo terminal kasebut yaiku kanggo nggawe macem-macem pangukuran daya ing sistem tanpa pancen memancarake daya apa wae.
gambar 3 beban resistensi pandu gelombang (a) lancip tunggal (b) lancip ganda
Terminasi resistif sing paling umum yaiku bagean dielektrik lossy sing dipasang ing pucuk waveguide lan diruncingake (kanthi pucuke nuduhake gelombang sing mlebu) supaya ora nyebabake pantulan. Media lossy iki bisa ngenggoni kabeh jembar waveguide, utawa bisa uga mung ngenggoni tengah pucuk waveguide, kaya sing dituduhake ing Gambar 3. Taper bisa dadi taper tunggal utawa ganda lan biasane duwe dawa λp/2, kanthi dawa total kira-kira rong dawa gelombang. Biasane digawe saka pelat dielektrik kayata kaca, dilapisi film karbon utawa kaca banyu ing sisih njaba. Kanggo aplikasi daya dhuwur, terminal kasebut bisa duwe heat sink sing ditambahake ing sisih njaba waveguide, lan daya sing dikirim menyang terminal bisa dibuwang liwat heat sink utawa liwat pendinginan udara paksa.
gambar 4 Atenuator baling-baling sing bisa dipindhah
Atenuator dielektrik bisa dicopot kaya sing dituduhake ing Gambar 4. Dilebokaké ing tengah waveguide, bisa dipindhah lateral saka tengah waveguide, ing ngendi bakal nyedhiyakake atenuasi paling gedhé, menyang pinggir, ing ngendi atenuasi suda banget amarga kekuwatan medan listrik saka mode dominan luwih murah.
Atenuasi ing pandu gelombang:
Atenuasi energi saka waveguide utamane kalebu aspek ing ngisor iki:
1. Pantulan saka diskontinuitas waveguide internal utawa bagean waveguide sing ora sejajar
2. Kerugian sing disebabake dening arus sing mili ing tembok pandu gelombang
3. Kerugian dielektrik ing pandu gelombang sing diisi
Rong sing terakhir padha karo kerugian sing cocog ing jalur koaksial lan loro-lorone relatif cilik. Kerugian iki gumantung saka bahan tembok lan kekasarane, dielektrik sing digunakake lan frekuensi (amarga efek kulit). Kanggo saluran kuningan, kisarane saka 4 dB/100m ing 5 GHz nganti 12 dB/100m ing 10 GHz, nanging kanggo saluran aluminium, kisarane luwih murah. Kanggo pandu gelombang sing dilapisi perak, kerugian biasane 8dB/100m ing 35 GHz, 30dB/100m ing 70 GHz, lan cedhak karo 500 dB/100m ing 200 GHz. Kanggo nyuda kerugian, utamane ing frekuensi paling dhuwur, pandu gelombang kadhangkala dilapisi (internal) nganggo emas utawa platinum.
Kaya sing wis dituduhake, waveguide tumindak minangka filter high-pass. Sanajan waveguide dhewe meh ora ana rugi, frekuensi ing ngisor frekuensi cutoff dilemahake banget. Atenuasi iki amarga refleksi ing cangkem waveguide tinimbang propagasi.
Kopling pandu gelombang:
Kopling waveguide biasane kedadeyan liwat flensa nalika potongan utawa komponen waveguide digabungake. Fungsi flensa iki yaiku kanggo njamin sambungan mekanik sing lancar lan sifat listrik sing cocog, utamane radiasi eksternal sing sithik lan refleksi internal sing sithik.
Flens:
Flensa pandu gelombang mikro digunakake sacara wiyar ing komunikasi gelombang mikro, sistem radar, komunikasi satelit, sistem antena, lan peralatan laboratorium ing riset ilmiah. Flensa iki digunakake kanggo nyambungake bagean pandu gelombang sing beda-beda, njamin kebocoran lan gangguan dicegah, lan njaga keselarasan pandu gelombang sing tepat kanggo njamin transmisi sing dipercaya lan posisi gelombang elektromagnetik frekuensi sing tepat. Pandu gelombang khas duwe flensa ing saben ujung, kaya sing dituduhake ing Gambar 5.
gambar 5 (a) flensa polos; (b) kopling flensa.
Ing frekuensi sing luwih endhek, flensa bakal dibra utawa dilas menyang waveguide, dene ing frekuensi sing luwih dhuwur, flensa sing rata lan luwih rata digunakake. Nalika rong bagean digabung, flensa kasebut dibaut dadi siji, nanging ujung-ujunge kudu dirampungake kanthi lancar kanggo nyegah diskontinuitas ing sambungan. Temtu luwih gampang kanggo nyetel komponen kanthi bener kanthi sawetara pangaturan, mula waveguide sing luwih cilik kadhangkala dilengkapi flensa ulir sing bisa disekrup dadi siji nganggo mur cincin. Nalika frekuensi mundhak, ukuran kopling waveguide kanthi alami mudhun, lan diskontinuitas kopling dadi luwih gedhe proporsional karo dawa gelombang sinyal lan ukuran waveguide. Mulane, diskontinuitas ing frekuensi sing luwih dhuwur dadi luwih ngganggu.
gambar 6 (a) Penampang kopling choke; (b) tampilan ujung flens choke
Kanggo ngatasi masalah iki, celah cilik bisa ditinggalake ing antarane pandu gelombang, kaya sing dituduhake ing Gambar 6. Kopling choke sing kasusun saka flens biasa lan flens choke sing disambungake bebarengan. Kanggo ngimbangi kemungkinan diskontinuitas, cincin choke bunder kanthi penampang bentuk L digunakake ing flens choke kanggo entuk sambungan sing luwih rapet. Ora kaya flens biasa, flens choke sensitif frekuensi, nanging desain sing dioptimalake bisa njamin bandwidth sing cukup (mungkin 10% saka frekuensi tengah) sing SWR ora ngluwihi 1,05.
Wektu kiriman: 15 Januari 2024
