การออกแบบสายอากาศเวฟไกด์ต้องเชื่อมโยง ย่านและโหมด ช่องเปิดแผ่คลื่น การแมตช์ทางป้อน และการวัดจริง เวฟไกด์ปิดสำหรับส่งกำลังกับสายอากาศที่แผ่สู่อวกาศมีหน้าที่ต่างกัน การกำหนดความกว้างเป็น 0.7λ หรือเลือกทองแดงอย่างเดียวจึงยังไม่ใช่แบบที่สมบูรณ์
กำหนดการแผ่คลื่นก่อน
ระบุขอบความถี่ โพลาไรเซชัน ทิศทาง พื้นที่ครอบคลุม เกน และกลีบข้าง เลือกว่าจะใช้แผ่โดยตรงหรือป้อนจาน และพิจารณาปลายเปิด ฮอร์น หรืออาเรย์สล็อต
สำหรับตัวป้อนจาน การส่องจาน พลังงานล้นขอบ และศูนย์เฟสอาจสำคัญกว่าเกนเดี่ยวสูงสุดของฮอร์น ต้องรวมมุมใช้งานและทั้งย่าน ไม่ใช่เลือกจาก dBi สูงสุดค่าเดียว
โหมดและขนาดส่วนส่งคลื่น
เวฟไกด์สี่เหลี่ยมอากาศที่มีความกว้างภายใน a และสูง b โดย a > b มีโหมดพื้นฐานทั่วไปเป็น TE10 ความถี่ตัดคือ fc = c/(2a) เงื่อนไข f > fc เทียบได้กับ a > λ0/2
นี่เป็นเงื่อนไขการแพร่ได้ ไม่ใช่ขนาดที่เหมาะที่สุดทุกกรณี ตรวจโหมดลำดับสูงและย่านใช้งานจริงด้วย WR-90 ขนาดภายใน 22.86 × 10.16 mm ตัดที่ประมาณ 6.56 GHz และใช้ทั่วไปที่ 8.2–12.4 GHz
ความยาวคลื่นในท่อคือ λg = λ0/√[1−(fc/f)²] สำหรับ WR-90 ที่ 10 GHz ได้ประมาณ 39.7 mm ต่างจากอวกาศว่างประมาณ 30 mm อย่าใช้แทนกันในระยะป้อนและเฟส
เวฟไกด์วงรีมีหน้าตัดและโหมดของตนเอง ไม่ควรนำแกนยาวแทน a แล้วถือว่าความถี่ตัดเหมือนท่อสี่เหลี่ยม ใช้การวิเคราะห์และข้อมูลของโครงสร้างนั้น
ปลายเปิด ฮอร์น และสล็อต
ปลายเปิดแผ่คลื่นได้แต่ก็เกิดการสะท้อน ฮอร์นขยายหน้าตัดโดยความยาวและมุมบานมีผลต่อเฟสที่ปาก การขยายปากของฮอร์นสั้นไม่รับรองว่าเกนจะเพิ่มตามพื้นที่โดยตรง
อาเรย์สล็อตต้องปรับความยาว ทิศทาง ตำแหน่ง และการคัปปลิง จำนวนสล็อตอย่างเดียวไม่พอ ต้องรวมเฟสป้อน โหลดปลายและการคัปปลิงระหว่างช่องด้วย ระยะ λ/2 ในอวกาศว่างไม่ใช่กฎสำหรับทุกรูปแบบ
คำนวณพื้นที่ปากเบื้องต้น
ประมาณเกนได้จาก G ≈ 4πηA/λ² ตัวอย่างสมมติที่ 10 GHz, A = 0.10 × 0.08 m² และประสิทธิภาพปาก η = 0.60 ให้ประมาณ 18.3 dBi
ตัวอย่างนี้ไม่ใช่การรับรองผลิตภัณฑ์ขนาดเดียวกัน ประสิทธิภาพขึ้นกับแบบและการป้อน ขณะที่รูปแบบและโพลาไรเซชันยังต้องตรวจแยก ปากวงกลมไม่ได้สร้างโพลาไรเซชันวงกลมโดยอัตโนมัติ
การป้อนและการจำลอง
กำหนดโหมดและระนาบอ้างอิงจริงของพอร์ตเวฟไกด์หรือชุดแปลงโคแอกเซียล รวมการสูญเสียโลหะและไดอิเล็กทริก รอยต่อ และสิ่งรอบข้างที่สำคัญ ตรวจการลู่เข้าของเมชและนิยามพอร์ต
การปรับเฉพาะ S11 อาจพลาดทิศทางแผ่หรือประสิทธิภาพ เปรียบเทียบการแมตช์ เกน กลีบข้าง และองค์ประกอบโพลาไรเซชันตรงข้ามทั้งย่าน พร้อมตรวจความไวต่อขนาดและข้อผิดพลาดประกอบ
ผลิตและวัด
ตรวจผิวภายใน ครีบโลหะ หน้าสัมผัส และแนวประกอบ ความบริสุทธิ์ทองแดงหรือ 0.1 dB/m ค่าเดียวใช้รับรองทุกรูปทรงไม่ได้ เลือกชั้นชุบและพื้นผิวให้เหมาะกับการนำไฟฟ้าและสภาพแวดล้อม
VNA วัดการแมตช์พอร์ต ส่วนเกนและรูปแบบต้องวัดการแผ่คลื่น สำหรับปากใหญ่ทางไฟฟ้า ใช้ R ≳ 2D²/λ เป็นแนวทางหนึ่งของสนามไกล โดยยังต้องพิจารณาสนามทดสอบ สายอากาศอีกฝั่งและข้อผิดพลาดที่ยอมรับได้
ตรวจรับชุดสำเร็จ
| ด้าน | ตรวจ |
|---|---|
| RF | ย่าน การสะท้อน และระนาบอ้างอิง |
| การแผ่ | เกน โพลาไรเซชัน ระนาบหลักและกลีบข้าง |
| กลไก | ปาก ความยาว รอยต่อและพิกัดขนาด |
| ใช้งาน | กำลังเฉลี่ยและพีก อุณหภูมิและการติดตั้ง |
การวัดกำลังต่ำไม่แทนการรับรองกำลังสูงหรือสภาพแวดล้อมทั้งหมด อ้างอิง สมการเวฟไกด์ และหลักการ ฮอร์น กับ สล็อต
