waveguides များ၏ impedance matching ကို မည်သို့ရရှိမည်နည်း။ microstrip antenna theory ရှိ transmission line theory မှ၊ transmission lines များအကြား သို့မဟုတ် transmission lines များနှင့် load များအကြား impedance matching ကိုရရှိရန် သင့်လျော်သော series သို့မဟုတ် parallel transmission lines များကို ရွေးချယ်နိုင်ပြီး အများဆုံး power transmission နှင့် reflection loss အနည်းဆုံးရရှိရန် လုပ်ဆောင်နိုင်ကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့သိရှိပါသည်။ microstrip lines များတွင် impedance matching ၏ နိယာမသည် waveguides များတွင် impedance matching အတွက်လည်း အကျုံးဝင်ပါသည်။ waveguide systems များတွင် reflection များသည် impedance mismatches များကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ impedance ယိုယွင်းပျက်စီးလာသောအခါ၊ ဖြေရှင်းချက်သည် transmission lines များအတွက်ကဲ့သို့ပင်၊ ဆိုလိုသည်မှာ လိုအပ်သောတန်ဖိုးကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြစ်သည်။ mismatch ကိုကျော်လွှားရန် lumped impedance ကို waveguide ရှိကြိုတင်တွက်ချက်ထားသောနေရာများတွင် ထားရှိပြီး reflections ၏အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို ဖယ်ရှားပေးပါသည်။ transmission lines များတွင် lumped impedance သို့မဟုတ် stubs များကိုအသုံးပြုသော်လည်း waveguides များသည် ပုံသဏ္ဍာန်အမျိုးမျိုးရှိသော metal blocks များကိုအသုံးပြုသည်။
ပုံ ၁: Waveguide irises နှင့် equivalent circuit၊ (က) Capacitive; (ခ) inductive; (ဂ) resonant။
ပုံ ၁ မှာ ပြထားတဲ့ပုံစံတွေထဲက တစ်ခုခုကိုယူပြီး capacitive၊ inductive ဒါမှမဟုတ် resonant ဖြစ်နိုင်တဲ့ impedance matching အမျိုးအစားအမျိုးမျိုးကို ပြသထားပါတယ်။ သင်္ချာဆိုင်ရာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုက ရှုပ်ထွေးပေမယ့် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ရှင်းလင်းချက်ကတော့ ရှုပ်ထွေးမှုမရှိပါဘူး။ ပုံထဲက ပထမဆုံး capacitive metal strip ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရင် waveguide ရဲ့ အပေါ်နဲ့အောက်နံရံတွေကြားမှာ (dominant mode မှာ) ရှိခဲ့တဲ့ potential ဟာ အခုဆိုရင် metal surfaces နှစ်ခုကြားမှာ ပိုနီးကပ်စွာ ရှိနေတာကို မြင်တွေ့ရပြီး capacitance က အမှတ်တိုးလာပါတယ်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေနဲ့ ပုံ ၁ခ မှာရှိတဲ့ metal block က current ကို အရင်က မစီးဆင်းခဲ့တဲ့နေရာမှာ စီးဆင်းခွင့်ပြုပါတယ်။ metal block ထည့်သွင်းမှုကြောင့် အရင်က မြှင့်တင်ထားတဲ့ electric field plane မှာ current flow ရှိပါလိမ့်မယ်။ ဒါကြောင့် magnetic field မှာ energy storage ဖြစ်ပေါ်ပြီး waveguide ရဲ့ အဲဒီအမှတ်မှာရှိတဲ့ inductance တိုးလာပါတယ်။ ထို့အပြင် ပုံ c မှာရှိတဲ့ metal ring ရဲ့ပုံသဏ္ဍာန်နဲ့ အနေအထားကို ကျိုးကြောင်းဆီလျော်စွာ ဒီဇိုင်းထုတ်ထားရင် inductive reactance နဲ့ capacitive reactance တို့က ညီမျှမှာဖြစ်ပြီး aperture ကလည်း parallel resonance ဖြစ်ပါလိမ့်မယ်။ ဆိုလိုတာက main mode ရဲ့ impedance matching နဲ့ tuning က အရမ်းကောင်းပြီး ဒီ mode ရဲ့ shunting effect ကလည်း မပြောပလောက်ပါဘူး။ သို့သော်၊ အခြား modes သို့မဟုတ် frequencys များကို attenuated လုပ်မည်ဖြစ်သောကြောင့် resonant metal ring သည် bandpass filter နှင့် mode filter နှစ်မျိုးလုံးအဖြစ် လုပ်ဆောင်သည်။
ပုံ ၂:(က)လှိုင်းလမ်းညွှန်တိုင်များ၊(ခ)ဝက်အူနှစ်ခုပါသည့် ကိုက်ညီကိရိယာ
ချိန်ညှိရန် နောက်ထပ်နည်းလမ်းတစ်ခုကို အထက်တွင်ပြသထားသည်၊ ၎င်းတွင် ဆလင်ဒါပုံသဏ္ဍာန်သတ္တုပို့စ်တစ်ခုသည် ကျယ်ပြန့်သောဘက်တစ်ဖက်မှ waveguide ထဲသို့ ဆန့်ထွက်နေပြီး၊ ထိုအချက်တွင် lumped reactance ပေးစွမ်းရာတွင် သတ္တုအစင်းကဲ့သို့ အကျိုးသက်ရောက်မှုရှိသည်။ သတ္တုပို့စ်သည် waveguide ထဲသို့ မည်မျှအထိဆန့်ထွက်သည်ပေါ် မူတည်၍ capacitive သို့မဟုတ် inductive ဖြစ်နိုင်သည်။ အခြေခံအားဖြင့်၊ ဤကိုက်ညီမှုနည်းလမ်းမှာ ထိုကဲ့သို့သောသတ္တုတိုင်တစ်ခုသည် waveguide ထဲသို့ အနည်းငယ်ဆန့်ထွက်သောအခါ၊ ၎င်းသည် ထိုအချက်တွင် capacitive susceptance ကိုပေးစွမ်းပြီး capacitive susceptance သည် wavelength ၏ လေးပုံတစ်ပုံခန့်အထိ တိုးလာသည်၊ ဤအချက်တွင် series resonance ဖြစ်ပေါ်သည်။ သတ္တုပို့စ်ကို ထပ်မံထိုးဖောက်ခြင်းသည် inductive susceptance ကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး ထည့်သွင်းမှု ပိုမိုပြည့်စုံလာသည်နှင့်အမျှ လျော့နည်းသွားသည်။ အလယ်မှတ်တပ်ဆင်မှုတွင် resonance intensity သည် column ၏ အချင်းနှင့် ပြောင်းပြန်အချိုးကျပြီး filter အဖြစ်အသုံးပြုနိုင်သော်လည်း၊ ဤကိစ္စတွင် higher order modes များကို ထုတ်လွှင့်ရန် band stop filter အဖြစ်အသုံးပြုသည်။ သတ္တုအစင်းများ၏ impedance တိုးမြှင့်ခြင်းနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက သတ္တုပို့စ်များကိုအသုံးပြုခြင်း၏ အဓိကအားသာချက်မှာ ၎င်းတို့ကို ချိန်ညှိရလွယ်ကူခြင်းဖြစ်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ထိရောက်သော waveguide matching ကိုရရှိရန် screw နှစ်ခုကို tuning devices အဖြစ်အသုံးပြုနိုင်သည်။
ခုခံအား ဝန်နှင့် လျော့ပါးစေသည့် ပစ္စည်းများ-
အခြားထုတ်လွှင့်မှုစနစ်များကဲ့သို့ပင်၊ waveguides များသည် တစ်ခါတစ်ရံတွင် ရောင်ပြန်ဟပ်မှုမရှိဘဲ ဝင်လာသောလှိုင်းများကို အပြည့်အဝစုပ်ယူရန်နှင့် frequency insensitive ဖြစ်အောင် ပြီးပြည့်စုံသော impedance matching နှင့် tuned loads များ လိုအပ်ပါသည်။ ထိုကဲ့သို့သော terminal များအတွက် အသုံးချမှုတစ်ခုမှာ မည်သည့်ပါဝါကိုမျှ အမှန်တကယ်မထုတ်လွှင့်ဘဲ စနစ်ပေါ်တွင် ပါဝါတိုင်းတာမှုအမျိုးမျိုးပြုလုပ်ရန်ဖြစ်သည်။
ပုံ ၃ လှိုင်းလမ်းညွှန်ခုခံမှု ဝန် (က) တစ်ခုတည်း တွားသွားခြင်း (ခ) နှစ်ခုမြောက် တွားသွားခြင်း
အသုံးအများဆုံး resistive termination ကတော့ waveguide ရဲ့အဆုံးမှာတပ်ဆင်ထားတဲ့ lossy dielectric အပိုင်းဖြစ်ပြီး reflections မဖြစ်အောင် (အဖျားကို incoming wave ဘက်ကိုညွှန်ပြပြီး) tapered လုပ်ထားပါတယ်။ ဒီ lossy medium ဟာ waveguide ရဲ့အကျယ်တစ်ခုလုံးကို နေရာယူထားနိုင်သလို၊ ပုံ ၃ မှာပြထားတဲ့အတိုင်း waveguide ရဲ့အဆုံးရဲ့အလယ်ဗဟိုမှာပဲ နေရာယူထားနိုင်ပါတယ်။ taper ဟာ single ဒါမှမဟုတ် double taper ဖြစ်နိုင်ပြီး λp/2 ရဲ့အရှည်ရှိပြီး wavelength စုစုပေါင်းအရှည်နှစ်ခုလောက်ရှိပါတယ်။ ပုံမှန်အားဖြင့် ဖန်လိုမျိုး dielectric plates တွေနဲ့ပြုလုပ်ထားပြီး အပြင်ဘက်မှာ carbon film ဒါမှမဟုတ် water glass နဲ့အုပ်ထားပါတယ်။ high-power applications တွေအတွက်၊ ထိုကဲ့သို့သော terminal တွေမှာ waveguide ရဲ့အပြင်ဘက်မှာ heat sinks တွေထပ်ထည့်နိုင်ပြီး terminal ကိုပို့ပေးတဲ့ power ကို heat sink မှတစ်ဆင့် ဒါမှမဟုတ် forced air cooling မှတစ်ဆင့် dissipate လုပ်နိုင်ပါတယ်။
ပုံ ၄ ရွေ့လျားနိုင်သော vane attenuator
ပုံ ၄ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း Dielectric attenuator များကို ဖြုတ်တပ်နိုင်သည်။ waveguide ၏အလယ်တွင်ထားခြင်းဖြင့် အကြီးမားဆုံး attenuation ကိုပေးစွမ်းမည့် waveguide ၏အလယ်ဗဟိုမှ dominant mode ၏ electric field strength သည် များစွာနိမ့်သောကြောင့် attenuation ကို သိသိသာသာလျှော့ချပေးသည့် အစွန်းများအထိ ဘေးတိုက်ရွှေ့နိုင်သည်။
waveguide မှာ လျော့ပါးမှု:
waveguides များ၏ စွမ်းအင်လျော့ပါးခြင်းတွင် အဓိကအားဖြင့် အောက်ပါရှုထောင့်များ ပါဝင်သည်-
၁။ အတွင်းပိုင်းလှိုင်းလမ်းညွှန် အဆက်မပြတ်မှု သို့မဟုတ် လှိုင်းလမ်းညွှန်အပိုင်းများ မညီမညာဖြစ်ခြင်းမှ ရောင်ပြန်ဟပ်မှုများ
၂။ လှိုင်းလမ်းညွှန်နံရံများတွင် စီးဆင်းနေသော လျှပ်စီးကြောင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ဆုံးရှုံးမှုများ
၃။ ပြည့်နေသော waveguides များတွင် dielectric ဆုံးရှုံးမှုများ
နောက်ဆုံးနှစ်ခုသည် coaxial လိုင်းများရှိ သက်ဆိုင်ရာဆုံးရှုံးမှုများနှင့် ဆင်တူပြီး နှစ်ခုစလုံးသည် အတော်လေးသေးငယ်ပါသည်။ ဤဆုံးရှုံးမှုသည် နံရံပစ္စည်းနှင့် ၎င်း၏ကြမ်းတမ်းမှု၊ အသုံးပြုထားသော dielectric နှင့် ကြိမ်နှုန်း (အရေပြားအကျိုးသက်ရောက်မှုကြောင့်) ပေါ်တွင် မူတည်ပါသည်။ ကြေးဝါပြွန်အတွက် အကွာအဝေးမှာ 5 GHz တွင် 4 dB/100m မှ 10 GHz တွင် 12 dB/100m အထိရှိသော်လည်း အလူမီနီယမ်ပြွန်အတွက် အကွာအဝေးမှာ ပိုနိမ့်ပါသည်။ ငွေဖြင့်အုပ်ထားသော waveguides များအတွက် ဆုံးရှုံးမှုများသည် ပုံမှန်အားဖြင့် 35 GHz တွင် 8dB/100m၊ 70 GHz တွင် 30dB/100m နှင့် 200 GHz တွင် 500 dB/100m နီးပါးဖြစ်သည်။ အထူးသဖြင့် အမြင့်ဆုံးကြိမ်နှုန်းများတွင် ဆုံးရှုံးမှုများကို လျှော့ချရန်အတွက် waveguides များကို ရွှေ သို့မဟုတ် ပလက်တီနမ်ဖြင့် (အတွင်းပိုင်း) ချထားလေ့ရှိသည်။
အထက်တွင် ဖော်ပြခဲ့သည့်အတိုင်း waveguide သည် high-pass filter အဖြစ် လုပ်ဆောင်သည်။ waveguide ကိုယ်တိုင်က lossless ဖြစ်သော်လည်း cutoff frequency အောက်ရှိ frequency များသည် ပြင်းထန်စွာ လျော့ပါးသွားသည်။ ဤလျော့ပါးမှုသည် ပျံ့နှံ့မှုထက် waveguide ပါးစပ်တွင် reflection ကြောင့်ဖြစ်သည်။
လှိုင်းလမ်းညွှန်ချိတ်ဆက်မှု:
လှိုင်းလမ်းညွှန်အပိုင်းအစများ သို့မဟုတ် အစိတ်အပိုင်းများကို ချိတ်ဆက်သောအခါ လှိုင်းလမ်းညွှန်ချိတ်ဆက်မှုသည် အနားကွပ်များမှတစ်ဆင့် ဖြစ်ပေါ်လေ့ရှိသည်။ ဤအနားကွပ်၏ လုပ်ဆောင်ချက်မှာ ချောမွေ့သော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာချိတ်ဆက်မှုနှင့် သင့်လျော်သော လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများ၊ အထူးသဖြင့် ပြင်ပရောင်ခြည်နည်းပါးခြင်းနှင့် အတွင်းပိုင်းရောင်ပြန်ဟပ်မှုနည်းပါးခြင်းတို့ကို သေချာစေရန်ဖြစ်သည်။
အနားကွပ်:
Waveguide flanges များကို မိုက်ခရိုဝေ့ဆက်သွယ်ရေး၊ ရေဒါစနစ်များ၊ ဂြိုလ်တုဆက်သွယ်ရေး၊ အင်တင်နာစနစ်များနှင့် သိပ္ပံနည်းကျသုတေသနတွင် ဓာတ်ခွဲခန်းပစ္စည်းကိရိယာများတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြသည်။ ၎င်းတို့ကို မတူညီသော waveguide အပိုင်းများကို ချိတ်ဆက်ရန်၊ ယိုစိမ့်မှုနှင့် ဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှုများကို ကာကွယ်ရန်နှင့် မြင့်မားသော ယုံကြည်စိတ်ချရသော ထုတ်လွှင့်မှုနှင့် ကြိမ်နှုန်းလျှပ်စစ်သံလိုက်လှိုင်းများ၏ တိကျသောနေရာချထားမှုကို သေချာစေရန် waveguide ၏ တိကျသော ချိန်ညှိမှုကို ထိန်းသိမ်းရန် အသုံးပြုကြသည်။ ပုံ ၅ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ပုံမှန် waveguide တွင် အဆုံးတစ်ဖက်စီတွင် flange တစ်ခုရှိသည်။
ပုံ ၅ (က) ရိုးရိုးအနားကွပ်; (ခ) အနားကွပ်ချိတ်ဆက်မှု။
ကြိမ်နှုန်းနိမ့်သောအခါတွင် flange ကို waveguide နှင့် brazed လုပ်ခြင်း သို့မဟုတ် welded လုပ်မည်ဖြစ်ပြီး၊ ကြိမ်နှုန်းမြင့်သောအခါတွင် flatter butt flat flange ကို အသုံးပြုသည်။ အစိတ်အပိုင်းနှစ်ခုကို ချိတ်ဆက်သောအခါ၊ flange များကို အတူတကွ bolt လုပ်ထားသော်လည်း ချိတ်ဆက်မှုတွင် အဆက်ပြတ်မှုများကို ရှောင်ရှားရန် အဆုံးများကို ချောမွေ့စွာ အပြီးသတ်ရမည်။ အစိတ်အပိုင်းများကို ချိန်ညှိမှုအချို့ဖြင့် မှန်ကန်စွာ ချိန်ညှိရန် ပိုမိုလွယ်ကူသည်မှာ ထင်ရှားသည်၊ ထို့ကြောင့် waveguides ငယ်များတွင် ring nut ဖြင့် တပ်ဆင်နိုင်သော threaded flanges များ တပ်ဆင်ထားလေ့ရှိသည်။ ကြိမ်နှုန်းတိုးလာသည်နှင့်အမျှ waveguide coupling ၏ အရွယ်အစားသည် သဘာဝအတိုင်း လျော့ကျသွားပြီး coupling discontinuity သည် signal wavelength နှင့် waveguide အရွယ်အစားနှင့် အချိုးကျစွာ ပိုကြီးလာသည်။ ထို့ကြောင့်၊ ကြိမ်နှုန်းမြင့်သောအခါတွင် discontinuity များသည် ပိုမိုပြဿနာရှိလာပါသည်။
ပုံ ၆ (က) choke coupling ၏ ဖြတ်ပိုင်းပုံ၊ (ခ) choke flange ၏ အဆုံးမြင်ကွင်း
ဤပြဿနာကိုဖြေရှင်းရန်အတွက် ပုံ ၆ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း waveguides များအကြားတွင် ကွာဟချက်ငယ်တစ်ခုချန်ထားနိုင်သည်။ ရိုးရိုး flange နှင့် choke flange တို့ဖြင့် ချိတ်ဆက်ထားသော choke coupling တစ်ခု။ ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော အဆက်ပြတ်မှုများကို ပြန်လည်ဖြည့်ဆည်းရန်အတွက်၊ ပိုမိုတင်းကျပ်သော fitting connection ရရှိရန် choke flange တွင် L-shaped cross-section ပါရှိသော circular choke ring ကို အသုံးပြုသည်။ သာမန် flanges များနှင့်မတူဘဲ choke flanges များသည် frequency ကို အာရုံခံနိုင်စွမ်းရှိသော်လည်း၊ အကောင်းဆုံးဒီဇိုင်းသည် SWR သည် 1.05 ထက်မပိုသော သင့်တင့်လျောက်ပတ်သော bandwidth (center frequency ၏ 10%) ကို သေချာစေနိုင်သည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၄ ခုနှစ်၊ ဇန်နဝါရီလ ၁၅ ရက်
