L’impedenza d’onda di una guida rettangolare dipende da modo, frequenza, sezione e mezzo. Nel TE10 di WR-90 riempita d’aria vale circa 499 Ω a 10 GHz. È una relazione fra campi trasversi, non una resistenza da confrontare direttamente in serie con i 50 Ω di un coassiale.
Impedenza d’onda e riferimento di porta
Per un singolo modo si definisce un rapporto fra campo elettrico e corrispondente campo magnetico trasverso. In una guida cava non esiste un’unica definizione a due terminali di tensione e corrente valida per ogni scopo.
Le linee equivalenti e i parametri S richiedono quindi una normalizzazione dichiarata. Un adattatore coassiale–guida realizza accoppiamento e adattamento modale, non soltanto un collegamento fra due numeri reali.
La formula TE
Nel modello uniforme ideale senza perdite, sopra il taglio, ZTE = ωμ/β = η/√[1 − (fc/f)²], con η = √(μ/ε). Nell’aria η è circa 377 Ω.
Equivalentemente ZTE = ηλg/λ, usando la lunghezza d’onda nel mezzo. Avvicinandosi al taglio dall’alto, il valore ideale cresce.
Per TM l’andamento è diverso
ZTM = β/(ωε) = η√[1 − (fc/f)²]. Vicino al taglio dall’alto diminuisce. La formula TE non va estesa a tutti i modi.
In una guida rettangolare i modi TM richiedono entrambi gli indici positivi. TM10 non è un modo del modello ideale considerato.
Esempio WR-90
Le dimensioni interne sono a = 22,86 mm e b = 10,16 mm. Il taglio TE10 è c/(2a) ≈ 6,557 GHz. La quota b non compare in questa formula specifica, ma influisce su altri modi e altre prestazioni.
| Frequenza | Impedenza d’onda |
|---|---|
| 8,2 GHz | Circa 627 Ω. |
| 10 GHz | Circa 499 Ω. |
| 12,4 GHz | Circa 444 Ω. |
Non è quindi corretto attribuire a tutta questa banda un intervallo fisso 480–520 Ω. A frequenze superiori possono diventare rilevanti altri modi; ottenere un numero dalla formula TE10 non dimostra l’idoneità del componente.
Sotto taglio e nel prodotto reale
Sotto taglio il campo è evanescente, non un’ordinaria onda propagante. L’impedenza assume forma reattiva secondo la convenzione adottata. Non trasformare una radice negativa in un valore reale usando arbitrariamente il valore assoluto.
Con perdite, riempimenti non uniformi, curve e giunzioni servono modelli più completi. Le proprietà della superficie e gli elementi collegati influenzano trasmissione e riflessione.
Differenza d’impedenza e riflessione
In una linea semplice con riferimento reale Z e carico reale 1,1Z, Γ = (1,1 − 1)/(1,1 + 1) ≈ 0,0476. La potenza riflessa è circa 0,227%. Una differenza del 10% non significa sempre oltre il 20% di riflessione.
Neppure questa formula scalare descrive automaticamente un gradino complesso di guida. Sovrapposizione dei campi e modi superiori devono essere considerati mediante analisi elettromagnetica e parametri S appropriati.
Dati di misura
Documenta banda, modi, calibrazione, normalizzazione e terminazioni. Il riferimento mostrato dal VNA non è automaticamente la misura diretta del rapporto E/H interno.
Le equazioni della guida e le dimensioni standard aiutano a distinguere il modello dall’intervallo garantito del prodotto.
