वेभगाइडहरूको प्रतिबाधा मिलान कसरी प्राप्त गर्ने? माइक्रोस्ट्रिप एन्टेना सिद्धान्तमा प्रसारण लाइन सिद्धान्तबाट, हामीलाई थाहा छ कि अधिकतम पावर ट्रान्समिशन र न्यूनतम परावर्तन हानि प्राप्त गर्न प्रसारण लाइनहरू वा प्रसारण लाइनहरू र भारहरू बीच प्रतिबाधा मिलान प्राप्त गर्न उपयुक्त श्रृंखला वा समानान्तर प्रसारण लाइनहरू चयन गर्न सकिन्छ। माइक्रोस्ट्रिप लाइनहरूमा प्रतिबाधा मिलान गर्ने समान सिद्धान्त वेभगाइडहरूमा प्रतिबाधा मिलानमा लागू हुन्छ। वेभगाइड प्रणालीहरूमा परावर्तनले प्रतिबाधा बेमेल निम्त्याउन सक्छ। जब प्रतिबाधा बिग्रन्छ, समाधान प्रसारण लाइनहरूको लागि जस्तै हुन्छ, अर्थात्, आवश्यक मान परिवर्तन गर्दै। बेमेललाई पार गर्न वेभगाइडमा पूर्व-गणना गरिएका बिन्दुहरूमा लम्प्ड प्रतिबाधा राखिएको छ, जसले गर्दा प्रतिबिम्बको प्रभाव हट्छ। प्रसारण लाइनहरूले लम्प्ड प्रतिबाधा वा स्टबहरू प्रयोग गर्दा, वेभगाइडहरूले विभिन्न आकारका धातु ब्लकहरू प्रयोग गर्छन्।
चित्र १: वेभगाइड आइरिस र समतुल्य सर्किट, (a) क्यापेसिटिभ; (b) आगमनात्मक; (c) अनुनाद।
चित्र १ ले विभिन्न प्रकारका प्रतिबाधा मिलान देखाउँछ, देखाइएका कुनै पनि रूपहरू लिँदै र क्यापेसिटिव, प्रेरक वा अनुनादात्मक हुन सक्छ। गणितीय विश्लेषण जटिल छ, तर भौतिक व्याख्या त्यस्तो छैन। चित्रमा पहिलो क्यापेसिटिव धातु पट्टीलाई विचार गर्दा, यो देख्न सकिन्छ कि वेभगाइडको माथिल्लो र तल्लो पर्खालहरू बीच अवस्थित सम्भाव्यता (प्रभावी मोडमा) अब दुई धातु सतहहरू बीच नजिकको निकटतामा अवस्थित छ, त्यसैले क्यापेसिटन्स बिन्दु बढ्छ। यसको विपरीत, चित्र १b मा धातु ब्लकले प्रवाहलाई त्यहाँ प्रवाह गर्न अनुमति दिन्छ जहाँ यो पहिले प्रवाहित भएको थिएन। धातु ब्लक थपिएको कारणले पहिले बढाइएको विद्युत क्षेत्र समतलमा वर्तमान प्रवाह हुनेछ। त्यसकारण, चुम्बकीय क्षेत्रमा ऊर्जा भण्डारण हुन्छ र वेभगाइडको त्यो बिन्दुमा प्रेरकता बढ्छ। थप रूपमा, यदि चित्र c मा धातुको औंठीको आकार र स्थिति उचित रूपमा डिजाइन गरिएको छ भने, प्रस्तुत गरिएको प्रेरक प्रतिक्रिया र क्यापेसिटिव प्रतिक्रिया बराबर हुनेछ, र एपर्चर समानान्तर अनुनाद हुनेछ। यसको मतलब मुख्य मोडको प्रतिबाधा मिलान र ट्युनिङ धेरै राम्रो छ, र यस मोडको शन्टिङ प्रभाव नगण्य हुनेछ। यद्यपि, अन्य मोडहरू वा फ्रिक्वेन्सीहरू कम हुनेछन्, त्यसैले रेजोनन्ट मेटल रिंगले ब्यान्डपास फिल्टर र मोड फिल्टर दुवैको रूपमा काम गर्दछ।
चित्र २: (क) वेभगाइड पोस्टहरू; (ख) दुई-स्क्रू म्याचर
माथि देखाइएको ट्युनिङ गर्ने अर्को तरिका, जहाँ एउटा बेलनाकार धातुको पोस्ट चौडा पक्षहरू मध्ये एकबाट वेभगाइडमा फैलिएको हुन्छ, जसले गर्दा त्यस बिन्दुमा लम्प्ड रिएक्टेन्स प्रदान गर्ने सन्दर्भमा धातुको पट्टी जस्तै प्रभाव हुन्छ। धातुको पोस्ट क्यापेसिटिव वा इन्डक्टिभ हुन सक्छ, यो वेभगाइडमा कति टाढासम्म फैलिएको छ भन्ने आधारमा। अनिवार्य रूपमा, यो मिल्दो विधि यो हो कि जब यस्तो धातुको स्तम्भ वेभगाइडमा थोरै विस्तार हुन्छ, यसले त्यस बिन्दुमा क्यापेसिटिव ससेप्टेन्स प्रदान गर्दछ, र क्यापेसिटिव ससेप्टेन्स तरंगदैर्ध्यको लगभग एक चौथाई नभएसम्म बढ्छ, यस बिन्दुमा, श्रृंखला अनुनाद हुन्छ। धातुको पोस्टको थप प्रवेशले एक इन्डक्टिभ ससेप्टेन्स प्रदान गर्दछ जुन सम्मिलन पूर्ण हुँदै जाँदा घट्छ। मध्यबिन्दु स्थापनामा अनुनाद तीव्रता स्तम्भको व्यासको विपरीत समानुपातिक हुन्छ र फिल्टरको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, यद्यपि, यस अवस्थामा यसलाई उच्च अर्डर मोडहरू प्रसारण गर्न ब्यान्ड स्टप फिल्टरको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। धातु स्ट्रिपहरूको प्रतिबाधा बढाउने तुलनामा, धातुको पोस्टहरू प्रयोग गर्नुको एक प्रमुख फाइदा भनेको तिनीहरू समायोजन गर्न सजिलो हुन्छ। उदाहरणका लागि, कुशल वेभगाइड मिलान प्राप्त गर्न दुई स्क्रूहरू ट्युनिङ उपकरणहरूको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।
प्रतिरोधात्मक भार र एटेन्युएटरहरू:
अन्य कुनै पनि प्रसारण प्रणाली जस्तै, वेभगाइडहरूलाई कहिलेकाहीं परावर्तन बिना आगमन तरंगहरूलाई पूर्ण रूपमा अवशोषित गर्न र फ्रिक्वेन्सी असंवेदनशील हुनको लागि उत्तम प्रतिबाधा मिलान र ट्युन गरिएको भारहरू आवश्यक पर्दछ। यस्ता टर्मिनलहरूको लागि एउटा अनुप्रयोग भनेको वास्तवमा कुनै पनि शक्ति विकिरण नगरी प्रणालीमा विभिन्न शक्ति मापनहरू गर्नु हो।
चित्र ३ वेभगाइड प्रतिरोध भार (a) एकल टेपर (b) डबल टेपर
सबैभन्दा सामान्य प्रतिरोधात्मक समाप्ति भनेको वेभगाइडको अन्त्यमा स्थापित हानियुक्त डाइलेक्ट्रिकको खण्ड हो र टेपर्ड (आगमन तरंग तर्फ औंल्याइएको टिपको साथ) हो ताकि परावर्तन नहोस्। यो हानियुक्त माध्यमले वेभगाइडको सम्पूर्ण चौडाइ ओगटेको हुन सक्छ, वा यसले वेभगाइडको अन्त्यको केन्द्र मात्र ओगटेको हुन सक्छ, चित्र ३ मा देखाइए अनुसार। टेपर एकल वा दोहोरो टेपर हुन सक्छ र सामान्यतया λp/2 को लम्बाइ हुन्छ, जसको कुल लम्बाइ लगभग दुई तरंगदैर्ध्य हुन्छ। सामान्यतया गिलास जस्ता डाइलेक्ट्रिक प्लेटहरूबाट बनेको हुन्छ, बाहिर कार्बन फिल्म वा पानीको गिलासले लेपित हुन्छ। उच्च-शक्ति अनुप्रयोगहरूको लागि, त्यस्ता टर्मिनलहरूमा वेभगाइडको बाहिरी भागमा तातो सिङ्कहरू थप्न सकिन्छ, र टर्मिनलमा डेलिभर गरिएको शक्ति तातो सिङ्क मार्फत वा जबरजस्ती हावा शीतलन मार्फत फैलाउन सकिन्छ।
चित्र ४ चल्ने भेन एटेन्युएटर
चित्र ४ मा देखाइए अनुसार डाइइलेक्ट्रिक एटेन्युएटरहरूलाई हटाउन सकिने बनाउन सकिन्छ। वेभगाइडको बीचमा राखिएको, यसलाई वेभगाइडको केन्द्रबाट पार्श्व रूपमा सार्न सकिन्छ, जहाँ यसले सबैभन्दा ठूलो एटेन्युएशन प्रदान गर्नेछ, किनारहरूमा, जहाँ एटेन्युएशन धेरै कम हुन्छ किनभने प्रमुख मोडको विद्युतीय क्षेत्र शक्ति धेरै कम हुन्छ।
वेभगाइडमा एटेन्युएसन:
वेभगाइडहरूको ऊर्जा क्षीणनले मुख्यतया निम्न पक्षहरू समावेश गर्दछ:
१. आन्तरिक वेभगाइड विच्छेदन वा गलत तरिकाले मिलाइएको वेभगाइड खण्डहरूबाट प्रतिबिम्बहरू
२. वेभगाइड भित्ताहरूमा प्रवाहित विद्युत् प्रवाहका कारण हुने क्षति
३. भरिएको वेभगाइडहरूमा डाइइलेक्ट्रिक घाटा
अन्तिम दुई समाक्षीय रेखाहरूमा सम्बन्धित घाटाहरूसँग मिल्दोजुल्दो छन् र दुवै तुलनात्मक रूपमा सानो छन्। यो घाटा भित्ताको सामग्री र यसको खुरदरापन, प्रयोग गरिएको डाइइलेक्ट्रिक र फ्रिक्वेन्सी (छालाको प्रभावको कारणले) मा निर्भर गर्दछ। ब्रास कन्ड्युटको लागि, दायरा ५ GHz मा ४ dB/१००m देखि १० GHz मा १२ dB/१००m सम्म हुन्छ, तर एल्युमिनियम कन्ड्युटको लागि, दायरा कम हुन्छ। चाँदी-लेपित वेभगाइडहरूको लागि, घाटा सामान्यतया ३५ GHz मा ८dB/१००m, ७० GHz मा ३०dB/१००m, र २०० GHz मा ५०० dB/१००m को नजिक हुन्छ। घाटा कम गर्न, विशेष गरी उच्चतम फ्रिक्वेन्सीहरूमा, वेभगाइडहरू कहिलेकाहीं सुन वा प्लेटिनमले (आन्तरिक रूपमा) प्लेट गरिन्छ।
पहिले नै उल्लेख गरिएझैं, वेभगाइडले हाई-पास फिल्टरको रूपमा काम गर्दछ। यद्यपि वेभगाइड आफैंमा लगभग हानिरहित छ, कटअफ फ्रिक्वेन्सी भन्दा तलको फ्रिक्वेन्सीहरू गम्भीर रूपमा कम हुन्छन्। यो क्षीणन प्रसारको सट्टा वेभगाइड मुखमा परावर्तनको कारणले हुन्छ।
वेभगाइड युग्मन:
वेभगाइड कपलिंग सामान्यतया फ्ल्यान्जहरू मार्फत हुन्छ जब वेभगाइड टुक्राहरू वा कम्पोनेन्टहरू एकसाथ जोडिन्छन्। यस फ्ल्यान्जको कार्य भनेको सहज मेकानिकल जडान र उपयुक्त विद्युतीय गुणहरू सुनिश्चित गर्नु हो, विशेष गरी कम बाह्य विकिरण र कम आन्तरिक परावर्तन।
फ्ल्यान्ज:
वेभगाइड फ्ल्यान्जहरू माइक्रोवेभ सञ्चार, राडार प्रणाली, उपग्रह सञ्चार, एन्टेना प्रणाली, र वैज्ञानिक अनुसन्धानमा प्रयोगशाला उपकरणहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरू विभिन्न वेभगाइड खण्डहरू जडान गर्न, चुहावट र हस्तक्षेप रोक्न सुनिश्चित गर्न, र उच्च फ्रिक्वेन्सी इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक तरंगहरूको भरपर्दो प्रसारण र सटीक स्थिति सुनिश्चित गर्न वेभगाइडको सटीक पङ्क्तिबद्धता कायम राख्न प्रयोग गरिन्छ। चित्र ५ मा देखाइए अनुसार, एक विशिष्ट वेभगाइडको प्रत्येक छेउमा फ्ल्यान्ज हुन्छ।
चित्र ५ (क) प्लेन फ्ल्यान्ज; (ख) फ्ल्यान्ज कपलिंग।
कम फ्रिक्वेन्सीहरूमा फ्ल्यान्जलाई वेभगाइडमा ब्रेज वा वेल्ड गरिनेछ, जबकि उच्च फ्रिक्वेन्सीहरूमा फ्ल्यान्टर बट फ्ल्यान्ज प्रयोग गरिन्छ। जब दुई भागहरू जोडिन्छन्, फ्ल्यान्जहरू एकसाथ बोल्ट हुन्छन्, तर जडानमा विच्छेदनहरूबाट बच्नको लागि छेउहरू सहज रूपमा समाप्त हुनुपर्छ। केही समायोजनहरूको साथ कम्पोनेन्टहरूलाई सही रूपमा पङ्क्तिबद्ध गर्न स्पष्ट रूपमा सजिलो छ, त्यसैले साना वेभगाइडहरू कहिलेकाहीं थ्रेडेड फ्ल्यान्जहरूसँग सुसज्जित हुन्छन् जुन रिंग नटसँग स्क्रू गर्न सकिन्छ। फ्रिक्वेन्सी बढ्दै जाँदा, वेभगाइड युग्मनको आकार स्वाभाविक रूपमा घट्छ, र युग्मन विच्छेदन सिग्नल तरंगदैर्ध्य र वेभगाइड आकारको अनुपातमा ठूलो हुन्छ। त्यसकारण, उच्च फ्रिक्वेन्सीहरूमा विच्छेदनहरू बढी समस्याग्रस्त हुन्छन्।
चित्र ६ (क) चोक कपलिंगको क्रस सेक्सन; (ख) चोक फ्ल्यान्जको अन्तिम दृश्य
यो समस्या समाधान गर्न, चित्र ६ मा देखाइए अनुसार वेभगाइडहरू बीच सानो खाडल छोड्न सकिन्छ। साधारण फ्ल्यान्ज र चोक फ्ल्यान्ज एकसाथ जोडिएको चोक कपलिंग। सम्भावित विच्छेदहरूको क्षतिपूर्ति गर्न, कडा फिटिंग जडान प्राप्त गर्न चोक फ्ल्यान्जमा L-आकारको क्रस-सेक्शन भएको गोलाकार चोक रिंग प्रयोग गरिन्छ। साधारण फ्ल्यान्जहरू भन्दा फरक, चोक फ्ल्यान्जहरू फ्रिक्वेन्सी संवेदनशील हुन्छन्, तर एक अनुकूलित डिजाइनले उचित ब्यान्डविथ (केन्द्र फ्रिक्वेन्सीको सायद १०%) सुनिश्चित गर्न सक्छ जसमाथि SWR १.०५ भन्दा बढी हुँदैन।
पोस्ट समय: जनवरी-१५-२०२४
