Како да се постигне усогласување на импедансата на брановоди? Од теоријата на далноводи во теоријата на микроленти антени, знаеме дека може да се изберат соодветни сериски или паралелни далноводи за да се постигне совпаѓање на импедансата помеѓу далноводите или помеѓу далноводите и оптоварувањата за да се постигне максимален пренос на моќност и минимална загуба на рефлексија. Истиот принцип на совпаѓање на импедансата во линиите на микроленти важи и за совпаѓањето на импедансата во брановодите. Рефлексиите во системите на брановоди може да доведат до несовпаѓање на импедансата. Кога ќе дојде до влошување на импедансата, решението е исто како и за далноводите, односно менување на потребната вредност Групираната импеданса се поставува на претходно пресметаните точки во брановодот за да се надмине неусогласеноста, а со тоа да се елиминираат ефектите од рефлексиите. Додека далноводите користат згрчени импеданси или никулци, брановодите користат метални блокови со различни форми.
слика 1: Ириси на брановоди и еквивалентно коло, (а) капацитивно; (б) индуктивно; (в) резонантно.
Слика 1 ги прикажува различните видови на совпаѓање на импедансата, земајќи која било од прикажаните форми и може да биде капацитивно, индуктивно или резонантно. Математичката анализа е сложена, но физичкото објаснување не е. Со оглед на првата капацитивна метална лента на сликата, може да се види дека потенцијалот што постоел помеѓу горните и долните ѕидови на брановодот (во доминантен режим) сега постои помеѓу двете метални површини во поблиска близина, така што капацитетот е точка се зголемува. Спротивно на тоа, металниот блок на Слика 1б дозволува струја да тече таму каде што претходно не течела. Ќе има проток на струја во претходно засилената рамнина на електричното поле поради додавањето на металниот блок. Затоа, складирањето на енергија се јавува во магнетното поле и индуктивноста во таа точка од брановодот се зголемува. Дополнително, ако обликот и положбата на металниот прстен на сликата в се дизајнирани разумно, внесената индуктивна реактанса и капацитивната реактанса ќе бидат еднакви, а отворот ќе биде паралелна резонанца. Ова значи дека усогласувањето и подесувањето на импедансата на главниот режим е многу добро, а ефектот на шунтирање на овој режим ќе биде занемарлив. Сепак, другите режими или фреквенции ќе бидат ослабени, така што резонантниот метален прстен делува и како пропусен филтер и како филтер за режим.
слика 2: (а) столбови за брановоди; (б) спојувач со две завртки
Друг начин за дотерување е прикажан погоре, каде што цилиндричниот метален столб се протега од една од широките страни во брановодот, имајќи го истиот ефект како металната лента во смисла на обезбедување на грутка реактанса во таа точка. Металниот столб може да биде капацитивен или индуктивен, во зависност од тоа колку далеку се протега во брановодот. Во суштина, овој метод на совпаѓање е дека кога таков метален столб малку се протега во брановодот, тој обезбедува капацитивна чувствителност во таа точка, а капацитивната чувствителност се зголемува додека пенетрацијата не е околу една четвртина од брановата должина. Во овој момент, се јавува сериска резонанца . Понатамошното продирање на металниот столб резултира со обезбедување на индуктивна подлога која се намалува како што вметнувањето станува поцелосно. Интензитетот на резонанца на инсталацијата на средната точка е обратно пропорционален на дијаметарот на колоната и може да се користи како филтер, меѓутоа, во овој случај се користи како филтер за запирање на лентата за пренос на режими од повисок ред. Во споредба со зголемувањето на импедансата на металните ленти, главната предност на користењето на металните столбови е тоа што тие се лесни за прилагодување. На пример, две завртки може да се користат како уреди за подесување за да се постигне ефикасно усогласување на брановодите.
Отпорни оптоварувања и атенуатори:
Како и секој друг систем за пренос, брановодите понекогаш бараат совршено совпаѓање на импедансата и подесени оптоварувања за целосно да ги апсорбираат дојдовните бранови без рефлексија и да бидат нечувствителни на фреквенцијата. Една апликација за таквите терминали е да се прават различни мерења на моќноста на системот без всушност да зрачат никаква моќност.
слика 3 отпорност на брановоди оптоварување(а)едно стеснување(б)двојно стеснување
Најчестиот отпорен завршеток е дел од диелектрик со загуби инсталиран на крајот на брановодот и заострен (со врвот насочен кон влезниот бран) за да не предизвикува рефлексии. Овој медиум со загуби може да ја зафати целата ширина на брановодот, или може да го зафаќа само центарот на крајот на брановодот, како што е прикажано на слика 3. Конусот може да биде единечен или двојно заострен и обично има должина од λp/2, со вкупна должина од приближно две бранови должини. Обично направени од диелектрични плочи како стакло, обложени со јаглероден филм или водено стакло однадвор. За апликации со голема моќност, на таквите терминали може да им се додадат топлински ладилници на надворешната страна на брановодот, а моќта што се испорачува до терминалот може да се троши преку ладилникот или преку принудно воздушно ладење.
слика 4 Подвижен атенуатор на лопатка
Диелектричните атенуатори може да се направат отстранливи како што е прикажано на слика 4. Поставен во средината на брановодот, може да се помести странично од центарот на брановодот, каде што ќе обезбеди најголемо слабеење, до рабовите, каде слабеењето е значително намалено бидејќи јачината на електричното поле на доминантниот режим е многу помала.
Слабеење во брановодот:
Енергетското слабеење на брановодите главно ги вклучува следните аспекти:
1. Рефлексии од внатрешните дисконтинуитети на брановоди или неусогласени делови на брановоди
2. Загуби предизвикани од струја што тече во ѕидовите на брановодите
3. Диелектрични загуби во пополнети брановоди
Последните две се слични на соодветните загуби во коаксијалните линии и и двете се релативно мали. Оваа загуба зависи од материјалот на ѕидот и неговата грубост, употребениот диелектрик и фреквенцијата (поради ефектот на кожата). За месинг канал, опсегот е од 4 dB/100m на 5 GHz до 12 dB/100m на 10 GHz, но за алуминиумски канал, опсегот е помал. За брановоди обложени со сребро, загубите обично се 8dB/100m на 35 GHz, 30dB/100m на 70 GHz и блиску до 500 dB/100m на 200 GHz. За да се намалат загубите, особено на највисоките фреквенции, брановодите понекогаш се обложуваат (внатрешно) со злато или платина.
Како што веќе беше истакнато, брановодот делува како високопропусен филтер. Иако самиот брановод е практично без загуби, фреквенциите под граничната фреквенција се сериозно ослабени. Ова слабеење се должи на рефлексија во устата на брановодот наместо на ширење.
Спојување на брановоди:
Спојувањето на брановодите обично се случува преку прирабници кога деловите или компонентите на брановодните води се споени заедно. Функцијата на оваа прирабница е да обезбеди непречено механичко поврзување и соодветни електрични својства, особено ниско надворешно зрачење и низок внатрешен одраз.
Прирабница:
Прирабниците на брановоди се широко користени во микробранови комуникации, радарски системи, сателитски комуникации, антени системи и лабораториска опрема во научните истражувања. Тие се користат за поврзување на различни делови на брановодни води, за да се обезбеди спречување на истекување и пречки и одржување на прецизно усогласување на брановодот за да се обезбеди висок Сигурен пренос и прецизно позиционирање на фреквентните електромагнетни бранови. Типичен брановодник има прирабница на секој крај, како што е прикажано на Слика 5.
слика 5 (а) обична прирабница; (б) спојка на прирабница.
На пониски фреквенции, прирабницата ќе се залепи или заварува на брановодот, додека на повисоките фреквенции се користи порамна рамна прирабница со задник. Кога се споени два дела, прирабниците се зашрафуваат заедно, но краевите мора да се завршат непречено за да се избегнат дисконтинуитети во поврзувањето. Очигледно е полесно да се усогласат компонентите правилно со некои прилагодувања, така што помалите брановоди понекогаш се опремени со прирабници со навој што може да се навртуваат заедно со прстенест навртка. Како што се зголемува фреквенцијата, големината на спојката на брановоди природно се намалува, а дисконтинуитетот на спојувањето станува поголем пропорционално со брановата должина на сигналот и големината на брановодот. Затоа, дисконтинуитетите на повисоки фреквенции стануваат попроблематични.
слика 6 (а) Попречен пресек на спојката на пригушницата; (б) крајниот поглед на прирабницата на придушницата
За да се реши овој проблем, може да се остави мала празнина помеѓу брановодите, како што е прикажано на слика 6. Спојка за придушување која се состои од обична прирабница и прирабница за придушување поврзани заедно. За да се компензира за можните дисконтинуитети, се користи кружен придушувачки прстен со пресек во облик на L во прирабницата на придушувачот за да се постигне поцврста врска. За разлика од обичните прирабници, прирабничките прирабници се чувствителни на фреквенција, но оптимизираниот дизајн може да обезбеди разумен опсег (можеби 10% од централната фреквенција) над кој SWR не надминува 1,05.
Време на објавување: 15 јануари 2024 година
