Волноводное соединение требует совместимости мод, геометрии, определения портов и нагрузок. Металлический волновод не имеет универсального сопротивления 50 Ω. Коаксиальная опора VNA не равна автоматически отношению полей в волноводе.
Какой импеданс рассматривается
Для TE в идеальном воздушном волноводе ZTE = η0/√[1−(fc/f)²]. Это отношение определённых электрической и магнитной компонент. Эквивалентные напряжение и ток модального порта требуют установленной нормировки.
Для WR-90 отсечка TE10 близка к 6,56 GHz, а ZTE на 10 GHz — примерно 499 Ω. Из этого не следует, что резистор 499 Ω согласует любой стык.
Формула Γ = (ZL−Z0)/(ZL+Z0) требует подходящего описания линии и нагрузки. Подстановка двух полевых импедансов не полностью описывает соединение разных сечений.
Стык меняет распределение поля
Ступени, щели, смещение и диэлектрические детали образуют неоднородности. Помимо основной моды возникают локальные эванесцентные поля, а при подходящей частоте — другие распространяющиеся моды.
Плавный переход или элемент согласования может уменьшить отражение в расчётной полосе. Длина, форма и моды оцениваются вместе. Скачок размером больше λ/4 не означает обязательно полное отражение.
Металлический RF-тракт и оптическое полое волокно требуют разных моделей. Схожее слово «волновод» не задаёт общих правил их соединения.
Тройник — многопортовая сеть
При трёх и более портах входное отражение зависит также от нагрузок остальных портов. Полная матрица рассеяния информативнее одного сопротивления.
Взаимный трёхпорт без потерь с одной распространяющейся модой на порт не может быть согласован одновременно на всех трёх портах. Потери, дополнительные порты или другая архитектура меняют условия.
Magic Tee — четырёхпортовый гибрид 180°. В идеале суммарный порт возбуждает два коллинеарных порта синфазно, разностный — с относительной фазой 180°. Нумерацию и реальное согласование уточняют по модели.
Return loss и КСВН
Для определённого модального порта RL = −20 log10|Γ|, КСВН = (1+|Γ|)/(1−|Γ|). Большая положительная возвратная потеря означает меньшее отражение; S11 в dB имеет противоположный знак.
RL = 20 dB означает |Γ| = 0,1, отражённую мощность 1% и КСВН около 1,222. Если проект требует такую границу, пишут RL ≥ 20 dB или S11 ≤ −20 dB.
КСВН 1,25 соответствует примерно 1,23% отражения, а 1,75 — 7,44%. Разница около 6,20 процентного пункта, не универсальные 12% мощности. Непереотражённая энергия может перейти в тепло или другие выходы.
Изготовление и монтаж
Проверяйте сечение, фланцы, контакт, ориентацию и уплотнение по чертежу. Состояние поверхности, покрытие и термическую деформацию задают исходя из функции.
Единый момент затяжки, золотоникелевый слой или шероховатость для всех частот не являются обоснованными правилами. Тепловизор не заменяет размерный и RF-контроль.
Измерение и поиск причины
Калибруйте до указанных плоскостей подходящим волноводным методом. Терминируйте неиспользуемые порты, проверяйте повторное соединение и независимую контрольную меру.
TRL исправляет ошибки измерительной системы, а не физический дефект стыка. Временное преобразование при нужных условиях помогает найти неоднородность, но не доказывает само по себе чистоту моды 98%.
Малосигнальные параметры S не заменяют мощностное, тепловое или газовое испытание. Сообщайте полосу, нагрузки, нормировку, неопределённость и условия.
Основы: распространение в волноводах и Magic Tee. Оценивайте соединение по предусмотренным модам и нагрузкам.
