Sut i gyflawni paru rhwystriant tonnau tywys? O'r theori llinell drosglwyddo mewn theori antena microstrip, gwyddom y gellir dewis llinellau trosglwyddo cyfres neu gyfochrog priodol i gyflawni paru rhwystriant rhwng llinellau trosglwyddo neu rhwng llinellau trosglwyddo a llwythi i gyflawni'r trosglwyddiad pŵer mwyaf a'r golled adlewyrchiad lleiaf. Mae'r un egwyddor o baru rhwystriant mewn llinellau microstrip yn berthnasol i baru rhwystriant mewn tonnau tywys. Gall adlewyrchiadau mewn systemau tonnau tywys arwain at anghydweddiadau rhwystriant. Pan fydd dirywiad rhwystriant yn digwydd, mae'r ateb yr un fath ag ar gyfer llinellau trosglwyddo, hynny yw, newid y gwerth gofynnol. Gosodir yr rhwystriant lwmpiog mewn pwyntiau a gyfrifwyd ymlaen llaw yn y tonnau tywys i oresgyn y anghydweddiad, a thrwy hynny ddileu effeithiau adlewyrchiadau. Er bod llinellau trosglwyddo yn defnyddio rhwystriannau lwmpiog neu fonion, mae tonnau tywys yn defnyddio blociau metel o wahanol siapiau.
ffigur 1: Irisau tywysydd tonnau a chylched gyfatebol, (a) Capasitif; (b) anwythol; (c) atseiniol.
Mae Ffigur 1 yn dangos y gwahanol fathau o gyfatebu rhwystriant, gan gymryd unrhyw un o'r ffurfiau a ddangosir a gallant fod yn gapasitif, yn anwythol neu'n atseiniol. Mae'r dadansoddiad mathemategol yn gymhleth, ond nid yw'r esboniad ffisegol. Gan ystyried y stribed metel capasitif cyntaf yn y ffigur, gellir gweld bod y potensial a fodolai rhwng waliau uchaf ac isaf y ton-dywysydd (yn y modd dominyddol) bellach yn bodoli rhwng y ddau arwyneb metel yn agosach at ei gilydd, felly mae'r capasitifrwydd yn cynyddu. Mae'r pwynt yn cynyddu. Mewn cyferbyniad, mae'r bloc metel yn Ffigur 1b yn caniatáu i gerrynt lifo lle nad oedd yn llifo o'r blaen. Bydd llif cerrynt yn y plân maes trydan a wellwyd yn flaenorol oherwydd ychwanegu'r bloc metel. Felly, mae storio ynni yn digwydd yn y maes magnetig ac mae'r anwythiant yn y pwynt hwnnw o'r ton-dywysydd yn cynyddu. Yn ogystal, os yw siâp a safle'r cylch metel yn Ffigur c wedi'u cynllunio'n rhesymol, bydd yr adweithedd anwythol a'r adweithedd capasitif a gyflwynir yn gyfartal, a bydd yr agorfa yn atseiniol gyfochrog. Mae hyn yn golygu bod y cyfatebu rhwystriant a'r tiwnio o'r prif fodd yn dda iawn, a bydd effaith shwntio'r modd hwn yn ddibwys. Fodd bynnag, bydd moddau neu amleddau eraill yn cael eu gwanhau, felly mae'r cylch metel atseiniol yn gweithredu fel hidlydd pasio band a hidlydd modd.
ffigur 2:(a) pyst tywysydd tonnau;(b) cyfatebwr dau sgriw
Dangosir ffordd arall o diwnio uchod, lle mae postyn metel silindrog yn ymestyn o un o'r ochrau llydan i'r ton-dywysydd, gan gael yr un effaith â stribed metel o ran darparu adweithedd lwmpiog yn y pwynt hwnnw. Gall y postyn metel fod yn gapasitif neu'n anwythol, yn dibynnu ar ba mor bell y mae'n ymestyn i'r ton-dywysydd. Yn ei hanfod, y dull paru hwn yw pan fydd piler metel o'r fath yn ymestyn ychydig i'r ton-dywysydd, mae'n darparu derbyniad capasitif yn y pwynt hwnnw, ac mae'r derbyniad capasitif yn cynyddu nes bod y treiddiad tua chwarter tonfedd. Ar y pwynt hwn, mae cyseiniant cyfres yn digwydd. Mae treiddiad pellach y postyn metel yn arwain at ddarparu derbyniad anwythol sy'n lleihau wrth i'r mewnosodiad ddod yn fwy cyflawn. Mae dwyster y cyseiniant yn y gosodiad canolbwynt yn gymesur yn wrthdro â diamedr y golofn a gellir ei ddefnyddio fel hidlydd, fodd bynnag, yn yr achos hwn fe'i defnyddir fel hidlydd stop band i drosglwyddo moddau uwch-orchymyn. O'i gymharu â chynyddu rhwystriant stribedi metel, mantais fawr o ddefnyddio pyst metel yw eu bod yn hawdd eu haddasu. Er enghraifft, gellir defnyddio dau sgriw fel dyfeisiau tiwnio i gyflawni paru ton-dywysydd effeithlon.
Llwythi gwrthiannol ac attenuators:
Fel unrhyw system drosglwyddo arall, mae angen i dywyswyr tonnau weithiau gydweddu rhwystriant perffaith a llwythi wedi'u tiwnio i amsugno tonnau sy'n dod i mewn yn llawn heb adlewyrchiad ac i fod yn ansensitif i amledd. Un cymhwysiad ar gyfer terfynellau o'r fath yw gwneud amrywiol fesuriadau pŵer ar y system heb allyrru unrhyw bŵer mewn gwirionedd.
ffigur 3 gwrthiant ton-dywysydd llwyth (a) tapr sengl (b) tapr dwbl
Y terfyniad gwrthiannol mwyaf cyffredin yw rhan o ddielectrig colledus wedi'i osod ar ddiwedd y don-dywysydd ac wedi'i dapro (gyda'r blaen yn pwyntio tuag at y don sy'n dod i mewn) er mwyn peidio ag achosi adlewyrchiadau. Gall y cyfrwng colledus hwn feddiannu lled cyfan y don-dywysydd, neu gall feddiannu canol pen y don-dywysydd yn unig, fel y dangosir yn Ffigur 3. Gall y tapr fod yn dapr sengl neu ddwbl ac fel arfer mae ganddo hyd o λp/2, gyda chyfanswm hyd o tua dwy donfedd. Fel arfer wedi'i wneud o blatiau dielectrig fel gwydr, wedi'u gorchuddio â ffilm garbon neu wydr dŵr ar y tu allan. Ar gyfer cymwysiadau pŵer uchel, gall terfynellau o'r fath gael sinciau gwres wedi'u hychwanegu at du allan y don-dywysydd, a gellir gwasgaru'r pŵer a ddanfonir i'r derfynell trwy'r sinc gwres neu drwy oeri aer gorfodol.
ffigur 4 Gwanhawydd fane symudol
Gellir gwneud gwanhadwyr dielectrig yn symudadwy fel y dangosir yn Ffigur 4. Wedi'u gosod yng nghanol y tondywysydd, gellir eu symud yn ochrol o ganol y tondywysydd, lle bydd yn darparu'r gwanhad mwyaf, i'r ymylon, lle mae'r gwanhad wedi'i leihau'n fawr gan fod cryfder maes trydanol y modd dominyddol yn llawer is.
Gwanhad yn y tonfedd-dywysydd:
Mae gwanhau ynni tonnau tywys yn cynnwys yr agweddau canlynol yn bennaf:
1. Adlewyrchiadau o anghysondebau mewnol y tywysydd tonnau neu adrannau tywysydd tonnau sydd wedi'u camlinio
2. Colledion a achosir gan gerrynt yn llifo mewn waliau ton-dywysydd
3. Colledion dielectrig mewn tywysyddion tonnau wedi'u llenwi
Mae'r ddau olaf yn debyg i'r colledion cyfatebol mewn llinellau cyd-echelinol ac maen nhw ill dau yn gymharol fach. Mae'r golled hon yn dibynnu ar ddeunydd y wal a'i garwedd, y dielectrig a ddefnyddir a'r amledd (oherwydd yr effaith croen). Ar gyfer dwythell pres, mae'r ystod o 4 dB/100m ar 5 GHz i 12 dB/100m ar 10 GHz, ond ar gyfer dwythell alwminiwm, mae'r ystod yn is. Ar gyfer tywyswyr tonnau wedi'u gorchuddio ag arian, mae colledion fel arfer yn 8dB/100m ar 35 GHz, 30dB/100m ar 70 GHz, ac yn agos at 500 dB/100m ar 200 GHz. Er mwyn lleihau colledion, yn enwedig ar yr amleddau uchaf, mae tywyswyr tonnau weithiau'n cael eu platio (yn fewnol) ag aur neu blatinwm.
Fel y nodwyd eisoes, mae'r ton-dywysydd yn gweithredu fel hidlydd pasio uchel. Er bod y ton-dywysydd ei hun bron yn ddi-golled, mae amleddau islaw'r amledd torri i ffwrdd yn cael eu gwanhau'n ddifrifol. Mae'r gwanhad hwn oherwydd adlewyrchiad wrth geg y ton-dywysydd yn hytrach na lledaeniad.
Cyplu tonnau:
Mae cyplu tonnau fel arfer yn digwydd trwy fflansau pan fydd darnau neu gydrannau tonnau yn cael eu cysylltu â'i gilydd. Swyddogaeth y fflans hon yw sicrhau cysylltiad mecanyddol llyfn a phriodweddau trydanol addas, yn enwedig ymbelydredd allanol isel ac adlewyrchiad mewnol isel.
Fflans:
Defnyddir fflansau tonnau tywysydd yn helaeth mewn cyfathrebu microdon, systemau radar, cyfathrebu lloeren, systemau antena, ac offer labordy mewn ymchwil wyddonol. Fe'u defnyddir i gysylltu gwahanol adrannau tonnau tywysydd, sicrhau bod gollyngiadau ac ymyrraeth yn cael eu hatal, a chynnal aliniad manwl gywir y tonnau tywysydd i sicrhau trosglwyddiad dibynadwy uchel a lleoliad manwl gywir tonnau electromagnetig amledd. Mae gan donau tywysydd nodweddiadol fflans ym mhob pen, fel y dangosir yn Ffigur 5.
ffigur 5 (a) fflans plaen; (b) cyplu fflans.
Ar amleddau is bydd y fflans yn cael ei sodreiddio neu ei weldio i'r tonfedd, tra ar amleddau uwch defnyddir fflans fflat pen-ôl gwastad. Pan fydd dwy ran yn cael eu cysylltu, mae'r fflansau'n cael eu bolltio gyda'i gilydd, ond rhaid gorffen y pennau'n llyfn i osgoi anghysondebau yn y cysylltiad. Mae'n amlwg yn haws alinio'r cydrannau'n gywir gyda rhai addasiadau, felly weithiau mae tonfeddi llai wedi'u cyfarparu â fflansau edau y gellir eu sgriwio gyda'i gilydd â chnau cylch. Wrth i'r amledd gynyddu, mae maint y cyplu tonfedd yn lleihau'n naturiol, ac mae'r anghysondeb cyplu yn dod yn fwy mewn cyfrannedd â thonfedd y signal a maint y tonfedd. Felly, mae anghysondebau ar amleddau uwch yn dod yn fwy trafferthus.
ffigur 6 (a) Trawstoriad o gyplu tagu; (b) golygfa o'r pen o fflans tagu
I ddatrys y broblem hon, gellir gadael bwlch bach rhwng y tonfeddi, fel y dangosir yn Ffigur 6. Cyplu tagu sy'n cynnwys fflans cyffredin a fflans tagu wedi'u cysylltu â'i gilydd. I wneud iawn am anghysondebau posibl, defnyddir cylch tagu crwn gyda thrawsdoriad siâp L yn y fflans tagu i sicrhau cysylltiad tynnach. Yn wahanol i fflansau cyffredin, mae fflansau tagu yn sensitif i amledd, ond gall dyluniad wedi'i optimeiddio sicrhau lled band rhesymol (efallai 10% o'r amledd canol) lle nad yw'r SWR yn fwy na 1.05.
Amser postio: Ion-15-2024
