چگونه می توان به تطابق امپدانس موجبرها رسید؟ از تئوری خط انتقال در تئوری آنتن میکرواستریپ، می دانیم که خطوط انتقال سری یا موازی مناسب را می توان برای دستیابی به تطابق امپدانس بین خطوط انتقال یا بین خطوط انتقال و بارها برای دستیابی به حداکثر انتقال توان و حداقل تلفات بازتاب انتخاب کرد. همان اصل تطبیق امپدانس در خطوط میکرواستریپ برای تطبیق امپدانس در موجبرها اعمال می شود. انعکاس در سیستم های موجبر می تواند منجر به عدم تطابق امپدانس شود. هنگامی که بدتر شدن امپدانس رخ می دهد، راه حل مانند خطوط انتقال است، یعنی تغییر مقدار مورد نیاز. امپدانس توده ای در نقاط از پیش محاسبه شده در موجبر قرار می گیرد تا بر عدم تطابق غلبه کند و در نتیجه اثرات بازتاب را از بین ببرد. در حالی که خطوط انتقال از امپدانس های توده ای یا خرد استفاده می کنند، موجبرها از بلوک های فلزی با اشکال مختلف استفاده می کنند.
شکل 1: عنبیه های موجبر و مدار معادل، (الف) خازنی؛ (ب) القایی؛ (ج) رزونانس.
شکل 1 انواع مختلف تطبیق امپدانس را نشان می دهد که هر یک از اشکال نشان داده شده را دارد و می تواند خازنی، القایی یا تشدید باشد. تحلیل ریاضی پیچیده است، اما توضیح فیزیکی پیچیده نیست. با در نظر گرفتن اولین نوار فلزی خازنی در شکل، می توان دریافت که پتانسیلی که بین دیواره های بالا و پایین موجبر (در حالت غالب) وجود داشت، اکنون بین دو سطح فلزی در مجاورت نزدیکتر وجود دارد، بنابراین ظرفیت خازنی برابر با نقطه افزایش می یابد. در مقابل، بلوک فلزی در شکل 1b به جریان اجازه می دهد تا در جایی که قبلاً جریان نداشت جریان یابد. به دلیل اضافه شدن بلوک فلزی، در صفحه میدان الکتریکی که قبلاً تقویت شده است، جریان جریان خواهد داشت. بنابراین ذخیره انرژی در میدان مغناطیسی رخ می دهد و اندوکتانس در آن نقطه از موجبر افزایش می یابد. علاوه بر این، اگر شکل و موقعیت حلقه فلزی در شکل c به طور معقول طراحی شده باشد، راکتانس القایی و راکتانس خازنی معرفی شده برابر خواهد بود و دیافراگم رزونانس موازی خواهد بود. به این معنی که تطبیق امپدانس و تنظیم حالت اصلی بسیار خوب است و اثر شنتینگ این حالت ناچیز خواهد بود. با این حال، حالت‌ها یا فرکانس‌های دیگر ضعیف می‌شوند، بنابراین حلقه فلزی تشدیدکننده هم به عنوان فیلتر باند گذر و هم به عنوان فیلتر حالت عمل می‌کند.
شکل 2: (الف) پست های هدایت موج؛ (ب) تطبیق دو پیچ
روش دیگری برای تنظیم در بالا نشان داده شده است، جایی که یک ستون فلزی استوانه‌ای از یکی از اضلاع عریض به سمت موجبر امتداد می‌یابد، و از نظر ایجاد راکتانس توده‌ای در آن نقطه، همان اثر یک نوار فلزی را دارد. پست فلزی بسته به میزان امتداد آن در موجبر می تواند خازنی یا القایی باشد. اساساً، این روش تطبیق بدین صورت است که وقتی چنین ستون فلزی اندکی به سمت موجبر امتداد پیدا می کند، یک حساسیت خازنی در آن نقطه ایجاد می کند، و حساسیت خازنی افزایش می یابد تا زمانی که نفوذ حدود یک چهارم طول موج باشد، در این مرحله، تشدید سری رخ می دهد. . نفوذ بیشتر به پست فلزی منجر به ایجاد یک حساسیت القایی می شود که با کاملتر شدن درج کاهش می یابد. شدت تشدید در نصب نقطه میانی با قطر ستون نسبت معکوس دارد و می تواند به عنوان فیلتر استفاده شود، اما در این مورد به عنوان فیلتر توقف باند برای انتقال حالت های مرتبه بالاتر استفاده می شود. در مقایسه با افزایش امپدانس نوارهای فلزی، مزیت اصلی استفاده از پایه های فلزی تنظیم آسان آنهاست. به عنوان مثال، دو پیچ را می توان به عنوان دستگاه تنظیم برای دستیابی به تطابق موثر موجبر استفاده کرد.
بارهای مقاومتی و تضعیف کننده ها:
مانند هر سیستم انتقال دیگری، موجبرها گاهی اوقات به تطابق امپدانس کامل و بارهای تنظیم شده نیاز دارند تا امواج ورودی را به طور کامل بدون بازتاب جذب کنند و نسبت به فرکانس حساس نباشند. یکی از کاربردهای چنین پایانه هایی انجام اندازه گیری های مختلف توان روی سیستم بدون تابش هیچ گونه توانی است.
شکل 3 بار مقاومتی موجبر (الف) یک مخروطی (ب) مخروطی دوگانه
متداول ترین پایانه مقاومتی، بخشی از دی الکتریک با تلفات است که در انتهای موجبر نصب شده و مخروطی شده است (با نوک به سمت موج ورودی) به طوری که باعث انعکاس نشود. این محیط پرتلفات ممکن است تمام عرض موجبر را اشغال کند، یا ممکن است فقط مرکز انتهای موجبر را اشغال کند، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. با طول کلی تقریباً دو طول موج. معمولاً از صفحات دی الکتریک مانند شیشه ساخته می شود که از بیرون با فیلم کربن یا شیشه آب پوشانده شده است. برای کاربردهای پرقدرت، چنین پایانه‌هایی می‌توانند سینک‌های حرارتی را به قسمت بیرونی موجبر اضافه کنند و توان تحویلی به ترمینال را می‌توان از طریق هیت سینک یا از طریق خنک‌سازی هوای اجباری تلف کرد.
شکل 4 تضعیف کننده پره متحرک
تضعیف کننده های دی الکتریک را می توان همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است قابل جابجایی ساخت. با قرار دادن آن در وسط موجبر، می توان آن را به صورت جانبی از مرکز موجبر، جایی که بیشترین تضعیف را ایجاد می کند، به لبه ها منتقل کرد، جایی که تضعیف بسیار کاهش می یابد. زیرا قدرت میدان الکتریکی حالت غالب بسیار کمتر است.
تضعیف در موجبر:
تضعیف انرژی موجبرها عمدتاً شامل جنبه های زیر است:
1. انعکاس از ناپیوستگی های موجبر داخلی یا بخش های موجبر ناهمتراز
2. تلفات ناشی از جریان جریان در دیواره های موجبر
3. تلفات دی الکتریک در موجبرهای پر شده
دو مورد آخر مشابه تلفات مربوطه در خطوط کواکسیال هستند و هر دو نسبتاً کوچک هستند. این افت به مواد دیوار و زبری آن، دی الکتریک مورد استفاده و فرکانس (به دلیل اثر پوستی) بستگی دارد. برای مجرای برنجی، محدوده از 4 دسی بل/100 متر در 5 گیگاهرتز تا 12 دسی بل/100 متر در 10 گیگاهرتز است، اما برای مجرای آلومینیومی، برد کمتر است. برای موجبرهای با پوشش نقره، تلفات معمولاً 8dB/100m در 35 گیگاهرتز، 30dB/100m در 70 گیگاهرتز و نزدیک به 500dB/100m در 200 گیگاهرتز است. برای کاهش تلفات، به ویژه در بالاترین فرکانس، موجبرها گاهی اوقات (داخلی) با طلا یا پلاتین اندود می شوند.
همانطور که قبلا اشاره شد، موجبر به عنوان یک فیلتر بالا گذر عمل می کند. اگرچه خود موجبر عملاً بدون تلفات است، فرکانس های زیر فرکانس قطع به شدت کاهش می یابد. این کاهش به دلیل انعکاس در دهانه موجبر است تا انتشار.
کوپلینگ موجبر:
جفت شدن موجبر معمولاً از طریق فلنج ها زمانی که قطعات یا اجزای موجبر به یکدیگر متصل می شوند، اتفاق می افتد. عملکرد این فلنج اطمینان از اتصال مکانیکی صاف و خواص الکتریکی مناسب، به ویژه تشعشع خارجی کم و بازتاب داخلی کم است.
فلنج:
فلنج های موجبر به طور گسترده در ارتباطات مایکروویو، سیستم های رادار، ارتباطات ماهواره ای، سیستم های آنتن و تجهیزات آزمایشگاهی در تحقیقات علمی استفاده می شود. آنها برای اتصال بخش های مختلف موجبر، اطمینان از جلوگیری از نشت و تداخل، و حفظ تراز دقیق موجبر برای اطمینان از انتقال قابل اطمینان بالا و موقعیت دقیق امواج الکترومغناطیسی فرکانس استفاده می شوند. همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، یک موجبر معمولی در هر انتها یک فلنج دارد.
شکل 5 (الف) فلنج ساده؛ (ب) اتصال فلنج.
در فرکانس‌های پایین‌تر، فلنج به موجبر لحیم یا جوش داده می‌شود، در حالی که در فرکانس‌های بالاتر از یک فلنج صاف لب به لب استفاده می‌شود. هنگامی که دو قسمت به هم متصل می شوند، فلنج ها به یکدیگر پیچ می شوند، اما انتهای آن باید به آرامی تمام شود تا از ناپیوستگی در اتصال جلوگیری شود. بدیهی است که با برخی از تنظیمات، تراز کردن قطعات به درستی آسان‌تر است، بنابراین موجبرهای کوچک‌تر گاهی اوقات به فلنج‌های رزوه‌ای مجهز می‌شوند که می‌توان آنها را با مهره حلقه‌ای به هم پیچ کرد. با افزایش فرکانس، اندازه کوپلینگ موجبر به طور طبیعی کاهش می‌یابد و ناپیوستگی کوپلینگ متناسب با طول موج سیگنال و اندازه موجبر بزرگ‌تر می‌شود. بنابراین، ناپیوستگی در فرکانس‌های بالاتر مشکل‌سازتر می‌شود.
شکل 6 (الف) مقطع اتصال چوک؛ (ب) نمای انتهایی فلنج چوک
برای حل این مشکل، همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، می توان یک شکاف کوچک بین موجبرها باقی گذاشت. یک کوپلینگ چوک متشکل از یک فلنج معمولی و یک فلنج چوکی متصل به هم. برای جبران ناپیوستگی های احتمالی، از یک حلقه چوک دایره ای با مقطع L شکل در فلنج چوک استفاده می شود تا اتصال محکم تری به دست آید. بر خلاف فلنج های معمولی، فلنج های چوک به فرکانس حساس هستند، اما یک طراحی بهینه می تواند پهنای باند معقولی (شاید 10 درصد فرکانس مرکزی) را تضمین کند که SWR بیش از 1.05 نباشد.
زمان ارسال: ژانویه 15-2024
