أبعاد الدليل الموجي المستطيل: ثلاث خطوات للحساب والاختيار

الأبعاد الأساسية للدليل الموجي المستطيل هي العرض الداخلي والارتفاع الداخلي، ويرمز إليهما بـa وb. عادة يكون a > b، ويعتمد الاختيار على النطاق وقطع النمط الأساسي والأنماط الأعلى. لا تستبدل أبعاد التجويف بأبعاد الجسم الخارجي أو الفلنجة.

قراءة تسمية المقاس

يشير رقم WR الشائع إلى عرض اسمي بوحدات جزء من مئة بوصة. في WR-90 يكون a = 0.90 in = 22.86 mm، والارتفاع b = 10.16 mm. الارتفاع ليس نصف العرض تماما؛ راجع جدول الأبعاد الموافق.

لا يحدد الرقم وحده المادة أو سمك الجدار أو الفلنجة أو الإحكام أو قدرة التحمل. ولا يعني الرقم 90 أن تردد التشغيل 90 GHz.

الخطوة الأولى: تحديد النطاق لا المركز فقط

عند 10 GHz يمكن أن يكون WR-90 مرشحا، بنطاق شائع 8.2–12.4 GHz. إذا كانت للإشارة حزمة ترددية، تحقق من وقوعها كلها ضمن مجال المكونات. افحص المسار شاملا الانحناءات والمحولات والنوافذ والمرشحات.

الشرط a > λ₀/2 يعني فقط تجاوز قطع النمط الأساسي. نصف الموجة الحرة عند 10 GHz نحو 15 mm. أما 22.86 mm فهو عرض المقاس، وليس نصف طول الموجة عند ذلك التردد.

الخطوة الثانية: حساب القطع والأنماط الأعلى

في النموذج المستطيل المثالي المملوء بالهواء، تردد القطع للأنماط المسموح بها هو f_c,mn = (c/2)√[(m/a)² + (n/b)²]. وللنمط TE10 تصبح العلاقة f_c = c/(2a).

أدخل الأبعاد بالمتر وc ≈ 299792458 m/s لتحصل على التردد بالهرتز. تحقق من الأنماط المسموح بها قبل استخدام الأرقام في المعادلة.

مثال الأبعاد الداخلية 22.86 × 10.16 mm

النمط	تردد القطع التقريبي
TE10	6.56 GHz
TE20	13.11 GHz
TE01	14.75 GHz

لا يظهر الارتفاع في صيغة قطع النمط الأساسي، لكنه يؤثر في الأنماط الأعلى. لا يصح اختياره اعتباطيا أو جعله نصف العرض في جميع المقاسات. النطاق الموصى به يتضمن اعتبارات عملية؛ لا توجد قاعدة عامة لخفض الحد الأعلى لكل منتج بنسبة 25%.

الخطوة الثالثة: الطول الموجي الموجه والشروط الميكانيكية

فوق القطع، يعطي النموذج المثالي λ_g = λ₀/√[1 − (f_c/f)²]. في المقاس المذكور عند 10 GHz يكون طول الموجة الحرة نحو 30.0 mm والموجهة نحو 39.7 mm. لا تحدد طول تركيب المطابقة من الموجة الحرة وحدها.

لا ينتج من هذه الحسابات تلقائيا الفقد لكل متر أو قدرة التحمل. قيّم الموصلية والسطح والهندسة والانحناءات والحرارة والضغط بصورة منفصلة. افحص الفلنجات والتمركز والأختام ومساحة التركيب.

منع أخطاء الإدخال

• افصل الأبعاد الداخلية عن الخارجية.
• حوّل المليمتر إلى متر والغيغاهرتز إلى هرتز بصورة صحيحة.
• راجع شروط الأنماط؛ لا توجد TM10 غير صفرية في الدليل المستطيل المجوف المعتاد.
• لا تطبق صيغة الهواء البسيطة مباشرة على تعبئة عازلة أو بنية ذات حواف داخلية.
• تجاوز القطع عند نقطة واحدة لا يضمن الفقد أو نقاء النمط في الحزمة كلها.

بيانات الاختيار النهائي

اجمع النطاق والمقاس والأبعاد والطول والانحناءات وفلنجتي الطرفين والمادة والتشطيب والفقد والانعكاس وشروط القدرة. تُحدد التفاوتات من الأداء والواجهة، لا من قيمة عامة لكل الأحجام.

راجع رياضيات الأدلة الموجية للصيغ والنطاقات، وقارن الأدلة القياسية من Dolph Microwave وفق المتطلبات نفسها.