Коаксиально-волноводный переход связывает поле коаксиальной линии с предусмотренной модой волновода. Например, он позволяет подключить коаксиальный измерительный прибор к волноводной детали. Его функция — возбуждение моды и согласование, а не только механическое соединение отверстий.
TEM в коаксиальной линии и TE в волноводе
Идеальная коаксиальная линия с однородным заполнением поддерживает TEM без ненулевой нижней геометрической частоты отсечки. Обычный полый металлический волновод с одним замкнутым проводящим контуром поддерживает TE- и TM-моды, но не такой TEM.
В прямоугольном волноводе с воздухом основной модой обычно является TE10. Зонд может связываться с электрическим полем, петля — с магнитным; конкретная геометрия зависит от распределения поля.
Отсечка и рабочий диапазон
Для TE10 частота отсечки fc = c/(2a), где a — большая внутренняя сторона. WR-90 имеет размеры 22,86 × 10,16 mm и отсечку около 6,56 GHz; обычный рабочий диапазон составляет 8,2–12,4 GHz.
Ниже отсечки нет обычного распространения этой моды в идеальной однородной секции. На более высоких частотах могут распространяться дополнительные моды. Переход оценивают в заданной полосе с определёнными модами.
Отсутствие такой нижней отсечки TEM у коаксиальной части не означает, что весь переход работает на постоянном токе. Волновод и дополнительные элементы сохраняют свои ограничения.
Зонд, задняя стенка и согласование
Длина и положение зонда, расстояние до замыкающей стенки и согласующие элементы влияют на характеристику. Четверть длины волны — начальная оценка для некоторых конструкций, а не универсальный размер.
Для TE10 λg = λ0/√[1−(fc/f)²]. В WR-90 при 10 GHz получается около 39,7 mm, тогда как свободная длина волны составляет около 30,0 mm.
Краевые поля и реальный зонд меняют оптимальную электрическую длину. Учитывайте материалы, соединения и граничные условия. Механическое расстояние нельзя выбирать по свободной длине волны без анализа структуры.
Импеданс поля и опорные 50 Ω
Коаксиальный порт может иметь опорное сопротивление 50 Ω. Волновое сопротивление TE-поля в воздушном волноводе равно η/√[1−(fc/f)²] и зависит от частоты.
Для WR-90 при 10 GHz оно около 499 Ω. Это не просто то же сопротивление клемм, что в коаксиальной линии. При чтении S-параметров должны быть согласованы опорные величины и нормировка мод.
Что показывает измерение перехода
Измеряйте отражение и передачу во всей полосе. КСВ ниже 1,2 и конкретные потери могут быть требованиями, но не гарантированными свойствами всех переходов.
Разъём, волновод, возбуждающая структура и поверхности ограничивают весь узел. Хороший разъём сам по себе не доказывает низкие потери или нужный диапазон.
При соединении двух переходов навстречу друг другу результат зависит от многократных отражений и промежуточной секции. Измеренные потери нельзя всегда просто делить пополам.
Мощность и установка
Определите среднюю и пиковую мощность, давление, температуру и отражение нагрузки. Зонд, изолятор или разъём могут ограничивать мощность раньше самой трубы. Малосигнальная проверка не подтверждает любой уровень мощности.
Проверьте фланец, совмещение, ориентацию и механическую нагрузку. Лабораторный RF-переход не заменяет кабельный модем или преобразователь протокола: его действие электромагнитное.
Исходные данные для подключения
- Частоты и требуемая мода.
- Коаксиальный интерфейс, сопротивление и контакты.
- Сечение, фланец и монтаж.
- Отражение, потери и плоскости измерения.
- Мощность и условия среды.
Уравнения волновода объясняют отсечку и дисперсию. Сравнивайте коаксиально-волноводные переходы по полной спецификации и фактическим устройствам с обеих сторон.
