Волноводный переход соединяет разные геометрии или способы возбуждения. Проектирование начинается с мод на обоих портах, полосы, отражения, потерь и механических ограничений. Потери менее 0,05 дБ и момент 6 Н·м не являются общими требованиями к каждому переходу.
Определить преобразование
Переход может соединять разные прямоугольные сечения, прямоугольное и круглое либо коаксиал и волновод. Не всегда достаточно представить две скалярные импедансные величины: распределение поля принципиально важно.
Укажите рабочие частоты, моды, поляризацию при необходимости и опорные плоскости. Проверьте возможность распространения нужной моды с обеих сторон в требуемой полосе.
Отсечка и высшие моды
Для прямоугольного волновода с воздухом и внутренней шириной a отсечка TE10 равна c/(2a). Для WR-90 это около 6,56 ГГц, при обычном рабочем диапазоне 8,2–12,4 ГГц. Отсечка и рекомендованный предел эксплуатации различаются.
Неоднородность возбуждает также локальные эванесцентные поля и высшие моды. Не каждая такая компонента переносит мощность далеко от перехода, но она может влиять на согласование.
Ступень, плавный профиль или возбуждающая структура
Ступенчатая конструкция компактна, но может нуждаться в дополнительных элементах согласования. Плавный профиль распределяет изменение вдоль участка; сравнивают несколько вариантов по полосе и модам.
Для коаксиально-волноводной связи выбирают зонд, петлю или другой способ. Положение, ориентация и заднее окончание существенны; универсального расстояния в четверть волны для любой геометрии нет.
Удлинение может уменьшить определённые отражения, но увеличивает габариты и проводниковый путь. Оценивайте компромисс, а не только длину.
Электромагнитная модель
- Представьте существенные сечения, стыки, скругления и материалы.
- Задайте порты, моды и согласованные нормировки.
- Включите потери для расчёта реальной диссипации.
- Проверьте сходимость сетки и чувствительность результата.
- Рассмотрите частоты и комбинации допусков.
Минимальный S11 в одной точке может скрыть ухудшение на краю полосы. В многомодовом устройстве мощность вне требуемой выходной моды может отражаться, переходить в другие моды или рассеиваться в тепло.
Совпадение результатов двух размеров сетки — одна из проверок, а не самостоятельное подтверждение правильности материалов и граничных условий.
Передача, фаза и задержка
В двухпортовом случае с соответствующими ссылками S21 описывает передачу, а S11 — отражение. Укажите, записаны ли потери положительной величиной или представлен отрицательный S21 в дБ.
Для широкополосного сигнала важно изменение фазы. Групповая задержка τg = −dφ/dω требует непрерывной фазы и определённых опорных плоскостей. Постоянная задержка отличается от её неравномерности по частоте.
Изготовление, тепло и сборка
Проверьте радиусы инструмента, заусенцы, поверхности, покрытия и соединения. Допуски задаются RF-чувствительностью и интерфейсом, а не одним названием CNC или электроформования.
Температура изменяет размеры и свойства. Единой границы 50°C, после которой всем переходам нужно одинаковое решение, нет. Используйте среднюю и пиковую мощность, охлаждение и среду проекта.
Фланцы, уплотнения и крепёж собирают по требованиям модели. Один момент затяжки может быть ошибочным для разных винтов и размеров.
Прототип и верификация
Калибруйте VNA на нужных плоскостях либо характеризуйте необходимые адаптеры. Измеряйте всю полосу, повторяемость сочленения и соответствие модели фактической детали.
Два перехода, соединённые вместе, могут быть полезной испытательной конфигурацией. Но делить общие потери пополам без учёта отражений и отличий деталей нельзя автоматически.
Волноводные уравнения и S-параметры помогают определить методику. Дополните её требуемыми испытаниями мощности и среды: малосигнальный VNA не заменяет их.
