Table of Contents
ขีดจำกัดช่วงความถี่
ท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมได้รับการออกแบบมาให้ทำงานภายในช่วงความถี่ที่เฉพาะเจาะจง และการเลือกขนาดที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ไม่ดีหรือการสูญเสียสัญญาณ ช่วงความถี่ที่ใช้งานได้ของท่อนำคลื่นถูกกำหนดโดย ความถี่คัตออฟ—ความถี่ต่ำสุดที่สัญญาณสามารถแพร่กระจายได้ สำหรับท่อนำคลื่น WR-90 มาตรฐาน (22.86 มม. × 10.16 มม.) ความถี่คัตออฟต่ำสุดคือ 6.56 GHz ในขณะที่ ขีดจำกัดทางปฏิบัติสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 18 GHz เนื่องจากการรบกวนของโหมดลำดับที่สูงกว่า นอกเหนือจากนี้ การลดทอนสัญญาณจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว—โดยทั่วไป 0.1 dB/ม. ที่ 10 GHz แต่เพิ่มขึ้นเป็น 0.5 dB/ม. ที่ 18 GHz หากคุณพยายามใช้ท่อนำคลื่น WR-90 ที่ 5 GHz (ต่ำกว่าคัตออฟ) สัญญาณจะสลายตัวแบบเอ็กซ์โพเนนเชียล โดยสูญเสีย 90% ของกำลังภายใน 1 เมตร ในทางกลับกัน การผลักดันให้เกิน 20 GHz เสี่ยงต่อการแพร่กระจายแบบหลายโหมด ทำให้เกิด การบิดเบือนของเฟสและประสิทธิภาพลดลง 15-20%
โหมดเด่น (TE₁₀) กำหนดแถบการทำงานหลัก แต่ท่อนำคลื่นยังมี ช่วงความถี่ที่แนะนำ ที่ประสิทธิภาพเหมาะสมที่สุด ตัวอย่างเช่น ท่อนำคลื่น WR-112 (28.5 มม. × 12.6 มม.) รองรับ 7.05 GHz ถึง 15 GHz แต่ผู้ผลิตส่วนใหญ่แนะนำให้รักษาสัญญาณให้อยู่ระหว่าง 7.5 GHz ถึง 14 GHz เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียที่มากเกินไป หากคุณต้องการ การทำงานแบบดูอัลแบนด์ (เช่น 8 GHz และ 12 GHz) WR-75 (19.05 มม. × 9.53 มม., 10-15 GHz) อาจเหมาะสมกว่า เนื่องจากมี การลดทอนต่ำกว่า (~0.07 dB/ม. ที่ 12 GHz) เมื่อเทียบกับท่อนำคลื่นที่ใหญ่กว่าที่ทำงานที่ความถี่เดียวกัน
ขนาดของท่อนำคลื่นจะแปรผกผันกับความถี่—ความถี่ที่สูงขึ้นต้องใช้ท่อนำคลื่นที่เล็กลง WR-10 (2.54 มม. × 1.27 มม.) ทำงานที่ 75-110 GHz แต่ความคลาดเคลื่อนในการผลิตมีความสำคัญ แม้แต่ ความผิดพลาด 0.05 มม. ในความกว้างก็สามารถเปลี่ยนความถี่คัตออฟได้ 1-2% สำหรับ การใช้งานคลื่นมิลลิเมตร (30-300 GHz) ท่อนำคลื่นเช่น WR-3 (0.864 มม. × 0.432 มม.) ถูกนำมาใช้ แต่ การลดทอนของมันเพิ่มขึ้นเป็น 2-3 dB/ม. ที่ 100 GHz เนื่องจากการขรุขระของพื้นผิวและการสูญเสียโอห์มมิก
หากระบบของคุณทำงานใกล้กับ ขีดจำกัดสูงสุดของช่วงท่อนำคลื่น ให้พิจารณา เทคนิคการระงับโหมด เช่น ผนังลูกฟูกหรือท่อนำคลื่นแบบสัน ตัวอย่างเช่น WR-62 แบบสัน (15.8 มม. × 7.9 มม.) ขยายแบนด์วิดท์ที่ใช้งานได้จาก 12.4-18 GHz เป็น 10-22 GHz แต่ต้องแลกมาด้วย การสูญเสียการแทรกที่สูงขึ้น (~0.15 dB/ม. ที่ 18 GHz เทียบกับ 0.1 dB/ม. ใน WR-62 มาตรฐาน)
ในการ ใช้งานกำลังสูง (เช่น เรดาร์ที่ 10 kW) ขีดจำกัดความถี่ก็ส่งผลต่อ การกระจายความร้อน ด้วย WR-284 (72.14 มม. × 34.04 มม., 2.6-3.95 GHz) สามารถจัดการ กำลังสูงสุดได้ถึง 3 MW แต่ถ้าใช้ที่ 4.5 GHz (เกินคัตออฟ) อาจเกิดการอาร์คและ อุณหภูมิผนังสูงขึ้น 50% ตรวจสอบ เอกสารข้อมูลของผู้ผลิต เสมอ—ท่อนำคลื่นบางรุ่นได้รับการจัดอันดับสำหรับ แบนด์วิดท์ที่กว้างขึ้น 10-20% ภายใต้สภาวะควบคุม แต่ปัจจัยในโลกแห่งความเป็นจริง เช่น การเยื้องศูนย์ของหน้าแปลน (การเยื้องศูนย์ 0.1 มม. สามารถเพิ่มการสูญเสีย 0.2 dB) และ ความชื้นเข้าสู่ (เพิ่มการลดทอน 5-10%) สามารถจำกัดขีดจำกัดที่ใช้งานได้
สำหรับ การออกแบบที่ขึ้นอยู่กับความถี่ที่แม่นยำ ให้จำลองท่อนำคลื่นใน HFSS หรือ CST เพื่อจำลอง พารามิเตอร์ S, การหน่วงเวลากลุ่ม และผลกระทบของการกระจาย ก่อนสรุปขนาด การเปลี่ยนความกว้างของท่อนำคลื่น 1% สามารถเปลี่ยนความเร็วเฟสได้ 0.5% ซึ่งมีความสำคัญใน เสาอากาศแบบเฟสอาเรย์ ที่ ข้อผิดพลาดของเฟส ±5° ลดความแม่นยำในการกำหนดทิศทางของลำแสง
ความกว้างเทียบกับความสูงของท่อนำคลื่น
ความกว้าง (a) และความสูง (b) ของท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมส่งผลโดยตรงต่อ ความถี่คัตออฟ, การจัดการพลังงาน และความสมบูรณ์ของสัญญาณ สำหรับ ท่อนำคลื่น WR-90 มาตรฐาน (22.86 มม. × 10.16 มม.) อัตราส่วนความกว้างต่อความสูง (a/b) คือ 2.25 ซึ่งสร้างสมดุลระหว่าง การลดทอนต่ำ (0.1 dB/ม. ที่ 10 GHz) และ การทำงานแบบโหมดเดียว (โหมดเด่น TE₁₀ สูงสุด 18 GHz) หากความกว้างแคบเกินไป—เช่น 15 มม. แทนที่จะเป็น 22.86 มม.—ความถี่คัตออฟจะเพิ่มขึ้นจาก 6.56 GHz เป็น 10 GHz ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้สำหรับ สัญญาณ S-band (2-4 GHz) ในทางกลับกัน การลดความสูงจาก 10.16 มม. เป็น 5 มม. เพิ่ม ความหนาแน่นของกระแสผนัง 40% ทำให้ การสูญเสียโอห์มมิกสูงขึ้น 15-20% ที่ 12 GHz
ความถี่คัตออฟโหมดเด่น (TE₁₀) (fc) ถูกกำหนดโดยความกว้าง (a):
f_c = \frac{c}{2a}
โดยที่ c = ความเร็วแสง (3×10⁸ ม./วินาที) ตัวอย่างเช่น:
| ประเภทท่อนำคลื่น | ความกว้าง (มม.) | ความสูง (มม.) | คัตออฟ (GHz) | ความถี่สูงสุด (GHz) | การลดทอน (dB/ม. @ 10 GHz) |
|---|---|---|---|---|---|
| WR-284 | 72.14 | 34.04 | 2.08 | 3.95 | 0.03 |
| WR-90 | 22.86 | 10.16 | 6.56 | 18.0 | 0.10 |
| WR-42 | 10.67 | 4.32 | 14.05 | 26.5 | 0.30 |
ท่อนำคลื่นที่กว้างขึ้น (a สูงขึ้น) รองรับ ความถี่ต่ำกว่า แต่เสี่ยงต่อ การแพร่กระจายแบบหลายโหมด หากความสูง (b) ไม่ได้ปรับขนาดอย่างเหมาะสม ตัวอย่างเช่น WR-112 (28.5 มม. × 12.6 มม.) ทำงานได้ดีที่ 7-15 GHz แต่ถ้าความสูงลดลงเหลือ 8 มม. โหมด TE₂₀ จะปรากฏเหนือ 12 GHz ทำให้เกิด การสูญเสียพลังงาน 10-15% เนื่องจากการรบกวนของโหมด
ความสูง (b) ส่งผลต่อการจัดการพลังงานและการสูญเสีย:
- ท่อนำคลื่นที่สูงขึ้น (b ใหญ่ขึ้น) ลด ความหนาแน่นของกระแสผนัง ทำให้ การสูญเสียโอห์มมิกต่ำลง ~8% ต่อการเพิ่มความสูง 1 มม. ที่ 10 GHz
- อย่างไรก็ตาม ความสูงที่มากเกินไป (เช่น b > a/2) สามารถแนะนำ โหมด TE₀₁ ลดความบริสุทธิ์ของสัญญาณ อัตราส่วน a/b ที่เหมาะสมที่สุดคือ 2.0-2.5 สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่
ความคลาดเคลื่อนในการผลิตมีความสำคัญ:
- ความผิดพลาด ±0.05 มม. ในความกว้าง เปลี่ยน fc โดย ~0.5% แต่ความผิดพลาดเดียวกันในความสูงส่งผลต่อ การลดทอน 3-5% เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงการกระจายสนาม
- สำหรับ ท่อนำคลื่นคลื่นมิลลิเมตร (WR-3, 0.864 มม. × 0.432 มม.) แม้แต่ ความเบี่ยงเบน 0.01 มม. ก็สามารถทำให้เกิด การสูญเสียสูงขึ้น 15% ที่ 100 GHz
การจัดการพลังงานปรับขนาดตามพื้นที่หน้าตัด:
- WR-90 (22.86 มม. × 10.16 มม.) จัดการ กำลังเฉลี่ย 1.5 kW ที่ 10 GHz แต่ WR-62 (15.8 มม. × 7.9 มม.) ที่มี พื้นที่เล็กกว่า 40% ถูกจำกัดที่ 800 W
- สำหรับ เรดาร์แบบพัลส์ (สูงสุด 100 kW) WR-284 (72.14 มม. × 34.04 มม.) เป็นที่ต้องการ—ความกว้างที่ใหญ่กว่าลดความหนาแน่นของสนามไฟฟ้า ป้องกัน การอาร์คที่แรงดันสูง
ข้อแลกเปลี่ยนสำหรับการออกแบบที่กะทัดรัด:
หากมีพื้นที่จำกัด (เช่น การสื่อสารผ่านดาวเทียม) WR-42 (10.67 มม. × 4.32 มม.) ประหยัด ปริมาตร 60% เทียบกับ WR-90 แต่ประสบ การสูญเสียสูงกว่า 3 เท่า สำหรับ เครื่องรับสัญญาณรบกวนต่ำ WR-75 (19.05 มม. × 9.53 มม.) เสนอ ทางสายกลาง—การสูญเสีย 0.07 dB/ม. ที่ 12 GHz ด้วย ขนาดเล็กกว่า 50% กว่า WR-112
ความสามารถในการจัดการพลังงาน
ความสามารถในการจัดการพลังงาน ของท่อนำคลื่นกำหนดว่าสามารถส่งพลังงาน RF ได้มากน้อยเพียงใดโดยไม่เกิด การอาร์ค, ความร้อนสูงเกินไป หรือการเสื่อมของสัญญาณ ตัวอย่างเช่น ท่อนำคลื่น WR-90 มาตรฐาน (22.86 มม. × 10.16 มม.) สามารถจัดการ กำลังต่อเนื่อง 1.5 kW ที่ 10 GHz แต่จะลดลงเหลือ 500 W ที่ 18 GHz เนื่องจากการ สูญเสียโอห์มมิกที่เพิ่มขึ้น (0.5 dB/ม. เทียบกับ 0.1 dB/ม. ที่ 10 GHz) หากคุณผลักดันให้เกินขีดจำกัดเหล่านี้—เช่น 2 kW ที่ 12 GHz—ความเข้มของสนามไฟฟ้าใกล้ผนังแคบเกิน 3 kV/ซม. เสี่ยงต่อ การพังทลายในอากาศแห้ง ในระบบแบบพัลส์ (เช่น เรดาร์) กำลังสูงสุดมีความสำคัญมากกว่า: WR-284 (72.14 มม. × 34.04 มม.) รองรับ กำลังสูงสุด 3 MW ที่ 3 GHz แต่มี กำลังเฉลี่ยเพียง 50 kW ก่อนที่ การขยายตัวทางความร้อน (0.05 มม./°C) จะทำให้การจัดแนวหน้าแปลนผิดรูป
กฎสำคัญ: การจัดการพลังงานปรับขนาดตาม หน้าตัดท่อนำคลื่น เพิ่มความกว้างเป็นสองเท่า และคุณจะเพิ่มกำลังสูงสุดเป็นสี่เท่า—แต่เฉพาะเมื่อการระบายความร้อนและความคลาดเคลื่อนของวัสดุอนุญาต
แรงดันไฟฟ้าสลาย เป็นคอขวดแรก สำหรับ WR-112 (28.5 มม. × 12.6 มม.) สนาม E-field สูงสุดทางทฤษฎีก่อนการอาร์คคือ 4.2 kV/ซม. ที่ระดับน้ำทะเล แต่ปัจจัยในโลกแห่งความเป็นจริง เช่น ความขรุขระของพื้นผิว (Ra > 0.8 µm) หรือความชื้น (ความชื้น 50%) สามารถลดสิ่งนี้ลงได้ 20-30% นั่นเป็นเหตุผลที่ ระบบ 10 kW อุตสาหกรรม มักใช้ ท่อนำคลื่นอัดความดัน (ไนโตรเจน 2-3 บรรยากาศ) เพิ่มเกณฑ์เป็น 6 kV/ซม. และอนุญาตให้ ส่งพลังงานสูงขึ้น 15%
ขีดจำกัดทางความร้อนก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ท่อนำคลื่น WR-90 ทองแดงที่ใช้ 1 kW ที่ 10 GHz จะเห็น อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 15°C ที่ศูนย์กลางของผนังกว้าง หาก อุณหภูมิแวดล้อมเกิน 40°C การสูญเสียการแทรกจะเพิ่มขึ้น 8% ต่อ 10°C เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความต้านทาน สำหรับ ลิงก์ดาวเทียมกำลังสูง (5 kW, 8 GHz) ท่อนำคลื่นอะลูมิเนียมที่มี แผงระบายความร้อนในตัว รักษาระดับอุณหภูมิให้ต่ำกว่า 60°C ป้องกัน การบิดงอทางความร้อน 0.1 มม. ที่ทำให้ข้อต่อไม่ตรงแนว
การเลือกวัสดุมีบทบาทสำคัญ:
- ท่อนำคลื่นเคลือบเงิน ลดการสูญเสียโอห์มมิกโดย 30% เทียบกับทองแดงเปลือย ทำให้ พลังงานสูงขึ้น 20% ก่อนที่ขีดจำกัดทางความร้อนจะเริ่มทำงาน
- สแตนเลส (สำหรับระบบสุญญากาศ) จัดการ 500°C โดยไม่มีการผิดรูป แต่ ความต้านทานสูงกว่า 5 เท่า หมายถึง การจัดอันดับพลังงานครึ่งหนึ่ง ของทองแดงที่ 10 GHz
พัลส์เทียบกับ CW สร้างความแตกต่างอย่างมาก:
- WR-62 (15.8 มม. × 7.9 มม.) จัดอันดับสำหรับ 800 W ต่อเนื่อง สามารถจัดการ พัลส์ 50 kW (1 µs, รอบการทำงาน 1%) ได้เนื่องจาก ความร้อนกระจายก่อนสะสม
- แต่ถ้า ความกว้างของพัลส์เกิน 10 µs ความร้อนเฉพาะที่ 50 kW จะละลายการเคลือบเงิน ภายใน 100 รอบ
ความถี่ส่งผลกระทบต่อการจัดการพลังงานที่ไม่เป็นเชิงเส้น:
- ที่ 2 GHz WR-340 (86.36 มม. × 43.18 มม.) ให้ 10 kW อย่างง่ายดาย—การสูญเสียเพียง 0.02 dB/ม.
- ท่อนำคลื่นเดียวกันที่ 8 GHz ประสบ การสูญเสีย 0.15 dB/ม. บังคับให้ ลดพลังงาน 30% (สูงสุด 7 kW) เพื่อหลีกเลี่ยง การหลีกหนีความร้อน
การลดพิกัดในโลกแห่งความเป็นจริงเป็นสิ่งที่ต้องทำ:
ผู้ผลิตอ้างว่า ”สูงสุด 1.5 kW” สำหรับ WR-90 แต่หลังจากพิจารณา:
- การเยื้องศูนย์หน้าแปลน (ช่องว่าง 0.1 มม. เพิ่มการสูญเสีย 0.3 dB)
- การเกิดออกซิเดชันของพื้นผิว (เพิ่มการสูญเสีย 5% ต่อปี)
- VSWR >1.2 (สะท้อนพลังงาน 10% เพิ่ม E-field ภายใน)
การลดทอนและระดับการสูญเสีย
การลดทอนในท่อนำคลื่นกำหนดว่าสัญญาณพลังงานสูญเสียไปกี่เดซิเบลต่อเมตร—สำคัญสำหรับการ ลิงก์ทางไกล, เรดาร์ และการสื่อสารผ่านดาวเทียม ท่อนำคลื่น WR-90 มาตรฐาน (22.86 มม. × 10.16 มม.) มี การสูญเสีย 0.1 dB/ม. ที่ 10 GHz แต่จะพุ่งสูงถึง 0.5 dB/ม. ที่ 18 GHz เนื่องจากการ ผลกระทบของผิวหนังและความขรุขระของพื้นผิว หากระบบของคุณใช้ WR-90 ยาว 20 เมตรที่ 18 GHz คุณจะสูญเสีย 10 dB (90% ของพลังงาน) เพียงแค่การสูญเสียท่อนำคลื่น เปรียบเทียบกับ WR-112 (28.5 มม. × 12.6 มม.) ซึ่งเสนอ 0.07 dB/ม. ที่ 10 GHz—ประหยัด พลังงาน 30% ในระยะทางเดียวกัน
ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญ: ทุก 0.01 dB/ม. ที่ลดลงในการสูญเสียประหยัด พลังงาน 1% ใน ระบบ 100 เมตร สำหรับ 5G mmWave (28 GHz) ที่ WR-42 (10.67 มม. × 4.32 มม.) ประสบ 0.3 dB/ม. นี่หมายถึง ตัวทวนสัญญาณ 3 เท่า มากกว่าแถบความถี่ที่ต่ำกว่า
การแยกแหล่งที่มาของการสูญเสียท่อนำคลื่น
1. การสูญเสียโอห์มมิก (ตัวนำ)
เด่นใน ท่อนำคลื่นทองแดง/อะลูมิเนียม ปรับขนาดตาม ความถี่√f และ ความขรุขระของพื้นผิว:
| ประเภทท่อนำคลื่น | ความถี่ (GHz) | วัสดุ | ความขรุขระ (µm) | การสูญเสีย (dB/ม.) |
|---|---|---|---|---|
| WR-90 | 10 | ทองแดง | 0.4 | 0.10 |
| WR-90 | 10 | อะลูมิเนียม | 0.6 | 0.12 |
| WR-42 | 28 | เงิน | 0.2 | 0.25 |
| WR-42 | 28 | ทองแดง | 0.4 | 0.30 |
- การเคลือบเงินขัดเงา ลดการสูญเสียโดย 20% เทียบกับทองแดง ที่ 30 GHz
- การเกิดออกซิเดชันของพื้นผิว (พบได้บ่อยในสภาพอากาศชื้น) เพิ่มการสูญเสีย 5% ต่อปี
2. การสูญเสียไดอิเล็กทริก
เกี่ยวข้องใน ท่อนำคลื่นที่เต็มไปด้วยไดอิเล็กทริก (เช่น ท่อนำคลื่นแบบยืดหยุ่นที่รองรับ PTFE):
- เต็มไปด้วยอากาศ: การสูญเสียไดอิเล็กทริกเกือบเป็นศูนย์ (~0.001 dB/ม.)
- เต็มไปด้วย PTFE (ε=2.1): เพิ่ม 0.02 dB/ม. ที่ 10 GHz แย่ลงเป็น 0.05 dB/ม. ที่ 30 GHz
3. การสูญเสียโหมดลำดับที่สูงกว่า
เกิดขึ้นเมื่อทำงาน ใกล้กับคัตออฟเกินไป หรือ เกินแบนด์วิดท์ที่แนะนำ:
- WR-112 ที่ 7 GHz (ใกล้คัตออฟ 7.05 GHz) มี 0.12 dB/ม. เทียบกับ 0.07 dB/ม. ที่ 10 GHz
- หาก โหมด TE₂₀ ถูกกระตุ้น (เช่น WR-90 ที่ 18 GHz) การสูญเสียจะเพิ่มขึ้น 50% เนื่องจากการบิดเบือนของสนาม
4. การสูญเสียจากการโค้งงอและการเยื้องศูนย์
- การโค้งงอ H-bend 90° ใน WR-90 (R=100 มม.): เพิ่ม 0.2 dB ต่อการโค้งงอ
- การเยื้องศูนย์หน้าแปลน (การเยื้องศูนย์ 0.1 มม.): เพิ่ม 0.3 dB ต่อข้อต่อ
- การบิด (10° มากกว่า 1 ม.): แนะนำ การสูญเสีย 0.15 dB ที่ 10 GHz
สถานการณ์การลดทอนในโลกแห่งความเป็นจริง
- ฟีดดาวเทียม (50 ม. WR-112 @12 GHz):
- การสูญเสียพื้นฐาน: 3.5 dB (0.07 dB/ม. × 50 ม.)
- ด้วย 4 โค้งงอ + 6 หน้าแปลน: +1.8 dB เพิ่มเติม → รวม 5.3 dB (สูญเสียพลังงาน 70%)
- เรดาร์ (10 ม. WR-284 @3 GHz):
- การสูญเสียรวมเพียง 0.2 dB—เหตุผลที่ เรดาร์ L-band ชอบท่อนำคลื่นขนาดใหญ่
เทคนิคการบรรเทา
- การเคลือบเงิน: ประหยัด 0.02 dB/ม. ที่ 10 GHz คืนทุนใน 2 ปี สำหรับ ระบบ 24/7
- การจัดแนวที่แม่นยำ: ความคลาดเคลื่อนของหน้าแปลน ±0.05 มม. รักษาสูญเสียข้อต่อ <0.1 dB
- การโค้งงอที่ราบรื่น: R > 5× ความกว้างของท่อนำคลื่น ลดการสูญเสียการโค้งงอ 3 เท่า
เคล็ดลับระดับโปร: สำหรับ ระบบ 8-12 GHz ที่มีการสูญเสียต่ำ WR-112 ดีกว่า WR-90 30% แต่มีค่าใช้จ่าย แพงกว่า 20% คำนวณ TCO—หลังจาก 5 ปี WR-112 เคลือบเงินประหยัด 5,000 ดอลลาร์ในค่าใช้จ่ายแอมพลิฟายเออร์ เทียบกับ WR-90 ทองแดง
ขนาดมาตรฐานทั่วไป
ท่อนำคลื่นเป็นไปตาม ขนาด WR (Waveguide Rectangular) ที่ได้มาตรฐาน ซึ่งแต่ละขนาดได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับแถบความถี่เฉพาะ WR-90 (22.86 มม. × 10.16 มม.) ครอบคลุม ระบบ X-band (8-12 GHz) ที่มี การสูญเสีย 0.1 dB/ม. ที่ 10 GHz ในขณะที่ WR-284 ขนาดใหญ่ (72.14 มม. × 34.04 มม.) จัดการ เรดาร์ S-band (2-4 GHz) ที่ กำลังสูงสุด 3 MW ระหว่างขั้วเหล่านี้ มีขนาดมาตรฐานมากกว่า 30 ขนาด—เช่น WR-42 (10.67 มม. × 4.32 มม.) สำหรับ Ka-band (26-40 GHz) ที่ การสูญเสีย 0.3 dB/ม. ที่ 28 GHz บังคับให้มีการแลกเปลี่ยนระหว่าง ขนาดและความสมบูรณ์ของสัญญาณ การเลือกขนาดที่ไม่ถูกต้องจะสิ้นเปลือง 20-50% ของงบประมาณ RF ของคุณ ไปกับการสูญเสียที่ไม่จำเป็นหรือฮาร์ดแวร์ที่มีขนาดใหญ่เกินไป
มาตรฐาน IEEE 1785 กำหนดขนาดท่อนำคลื่นเพื่อให้แน่ใจว่า ความเข้ากันได้ของหน้าแปลน, การควบคุมโหมด และประสิทธิภาพที่ทำซ้ำได้ ตัวอย่างเช่น WR-112 (28.5 มม. × 12.6 มม.) ไม่ได้เป็นแบบสุ่ม—คัตออฟ 7.05 GHz ของมันสอดคล้องกับ ดาวเทียม C-band downlinks (4-8 GHz) ในขณะที่ ขีดจำกัดสูงสุด 15 GHz หลีกเลี่ยง โหมด TE₂₀ ที่รบกวนการออกแบบที่กว้างกว่า หากคุณพยายามสร้าง ท่อนำคลื่นแบบกำหนดเองขนาด 25 มม. × 11 มม. คุณจะต้องเผชิญกับ ต้นทุนการตัดเฉือนที่สูงขึ้น 30% และเสี่ยงต่อ VSWR >1.3 จากมุมที่ไม่สมบูรณ์
ความถี่กำหนดขนาด:
แถบความถี่ต่ำ (1-8 GHz): WR-340 (86.36 มม. × 43.18 มม.) สำหรับ คัตออฟ 2.6 GHz จัดการ กำลังต่อเนื่อง 10 kW ในเสาส่งสัญญาณออกอากาศ
แถบความถี่กลาง (8-26 GHz): WR-62 (15.8 มม. × 7.9 มม.) เหมาะกับ เรดาร์ 12-18 GHz สร้างสมดุลระหว่าง การสูญเสีย 0.15 dB/ม. กับ การจัดการพลังงาน 800 W
แถบความถี่สูง (26-110 GHz): WR-10 (2.54 มม. × 1.27 มม.) ให้บริการ อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ 75-110 GHz แต่ ความคลาดเคลื่อน ±0.01 มม. ของมันต้องการ การกัดที่แม่นยำ $500/ม.
ข้อแลกเปลี่ยนด้านพลังงานและการสูญเสีย:
WR-159 (40.4 มม. × 20.2 มม.) สำหรับ 5 GHz WiFi backhaul เสนอ การสูญเสีย 0.05 dB/ม. แต่ ขนาดใหญ่ (ปริมาตร 3x WR-90) ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้จริงสำหรับโดรน ในขณะเดียวกัน WR-15 (3.76 มม. × 1.88 มม.) สำหรับ 50-75 GHz สูญเสีย 1.2 dB/ม. บังคับให้ใช้ ตัวทวนสัญญาณทุก 10 ม. ใน ลิงก์จุดต่อจุด 60 GHz
ปัจจัยต้นทุนในโลกแห่งความเป็นจริง:
WR-90 (ทองแดง): 200/ม. สำหรับเกรดเชิงพาณิชย์, 600/ม. สำหรับทองแดงที่มีความนำไฟฟ้าสูงปราศจากออกซิเจน (OFHC) ที่มี การสูญเสียต่ำกว่า 5%
WR-28 (7.11 มม. × 3.56 มม.): $1,200/ม. เนื่องจากการ ความคลาดเคลื่อน 0.02 มม. ที่จำเป็นสำหรับการ ทำงาน 40 GHz
ท่อนำคลื่นแบบยืดหยุ่น (เทียบเท่า WR-42): ราคาสูงกว่า 3 เท่า ของแบบแข็ง แต่ประหยัด 50,000 ดอลลาร์ในการติดตั้ง ในที่ที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงการโค้งงอได้
ตัวเลือกเก่าเทียบกับสมัยใหม่:
ไซต์เรดาร์เก่า ยังคงใช้ WR-2300 (584 มม. × 292 มม.) สำหรับ 350 MHz สิ้นเปลือง 90% ของพื้นที่แร็ค
เฟสอาเรย์ใหม่ ชอบ WR-12 (3.10 มม. × 1.55 มม.) สำหรับ 60 GHz บรรจุ องค์ประกอบได้มากกว่า 8 เท่า ในพื้นที่เดียวกันเทียบกับ WR-42
