TheWaveguide Low-passasíaer óvirkur hluti sem er sérstaklega hannaður fyrir örbylgjuofn og millimetra-bylgjutíðnisvið. Hlutverk bylgjuleiðara lág-rásarsíu fyrir sinusbylgjur er að leyfa sinusbylgjum fyrir neðan-skerutíðnina að fara í gegn með nánast engri dempun, á sama tíma deyfir eða blokkar sinusbylgjur fyrir ofan-skerutíðnina. Þessi eiginleiki stafar af þeirri staðreynd að uppbygging hans styður aðeins útbreiðslu rafsegulbylgju í tilteknum hamum og mismunandi stillingar samsvara mismunandi-slökkvitíðni.
Grunnaðgerðir og meginreglur
- Fyrir sinusbylgjur með tíðni sem er lægri en-skerutíðnin fc, hegðar sían sér sem sendingarrás með litlum-tapi og merkið fer í gegnum nánast enga röskun.
- Þegar tíðnin er hærri en fc fer sían inn á stöðvunarbandið, merkið er verulega dempað, amplitude lækkar hratt og bylgjuformið brenglast verulega eða jafnvel hverfur.
- Þessi eiginleiki og byggingarfæribreytur síunnar, mismunandi hönnun mun leiða til mismunandi-skerðingartíðni og breytingabandseiginleika.
Hönnun og uppbygging
- Bylgjuleiðara lág-lágrásarsíur eru venjulega samsettar úr einum eða fleiri hlutum af rétthyrndum eða hringlaga bylgjuleiðurum af tiltekinni stærð og þær nýta sér stöðvunareiginleika bylgjuleiðaranna til að ná fram tíðnivali.
- Algengar uppbyggingar eru meðal annars þrepaviðnám lág-passasíur, þétta-hlaðnar lág-lágrásasíur o.s.frv., sem stilla-skerutíðni og út-af-bandsbælingu með því að breyta þversniði bylgjuleiðarans. eða að kynna rafstýrða íhluti.
Tæknilegar áskoranir og nýjungar
- Hönnunaráskorunin felst í því að ná bröttu umbreytingarbandi á meðan viðhaldið er lágu innsetningartapi og góðu ávöxtunartapi innan passbandsins.
- Ný hönnun notar oft hallaþversniðsbylgjuleiðara, rafhleðslu eða reglubundna uppbyggingu til að hámarka tíðniviðbrögðin nálægt-skerutíðni.
Umsóknarsviðsmyndir
Waveguide Low-pass filters eru mikið notaðar í örbylgju- og millimetra-bylgjukerfum vegna nákvæmrar tíðniskimunargetu þeirra fyrir sinusbylgjur. Kjarnasviðsmyndir innihalda:
- Ratsjárkerfi: Merki sem ratsjársendir gefur frá sér inniheldur markberann og-hátíðni óviðráðanleg merki. Ef svikamerkin komast inn í loftnetið munu þau trufla ratsjárskynjun á skotmarkinu. Lág-bylgjuleiðarasía er tengd í röð á milli sendisins og loftnetsins, sem gerir 9GHz burðarsínusbylgju kleift að fara í gegnum án þess að tapa á meðan hún hindrar 12GHz villumerki og tryggir greiningarnákvæmni radarsins. Við enda ratsjármóttakarans getur sían hindrað há-truflun að utan og komið í veg fyrir að truflun sinusbylgjan hafi áhrif á móttökunæmni.
- Gervihnattasamskipti: Bæði upphleðslu- og niðurtengimerki gervihnatta eru sinusbylgjur á örbylgjutíðnisviðinu, en rafeindahlutirnir inni í gervihnöttnum geta myndað há-tíðnihljóð. Með því að samþætta bylgjuleiðara lág-síu inn í merkjatengil gervihnöttsins er hægt að koma í veg fyrir að 20GHz hávaða sinusbylgja komist inn í merkjarásina, sem tryggir hreinleika upptengilsins/niðurtengilsins og dregur úr villuhlutfalli samskiptabita. Auk þess gera gervihnattasamskipti mjög miklar kröfur um aflgetu og áreiðanleika búnaðar. Mikið aflþol og langur endingartími eiginleikar bylgjuleiðara lág-síusíu gera þær að kjörnum kostum.
- Örbylgjuprófunarkerfi: Í örbylgjumerkjagjöfum, litrófsgreiningartækjum og öðrum prófunarbúnaði eru lág-bylgjuleiðarasíur notaðar til að "hreinsa" prófunarmerkin. Til dæmis, þegar merkigjafi gefur frá sér sinusbylgju upp á 1GHz, getur það fylgt harmoniskt merki upp á 5GHz. Ef það er notað beint til að prófa tæki mun það leiða til frávika í prófunarniðurstöðum. Með því að tengja lág-bylgjuleiðarasíu með 3GHz skurðartíðni- við úttaksenda merkjagjafans er hægt að fjarlægja 5GHz harmonikk, halda 1GHz sinusbylgjunni sem notuð er til að prófa hreinni og tryggja nákvæmni prófunargagnanna.
Tæknilegar áskoranir og framtíðarleiðbeiningar
Með þróun örbylgjutækninnar í átt að hærri tíðnisviðum og smærri tækjum mun tækninýjungin í bylgjuleiðara lágum-lágrásasíum einbeita sér að eftirfarandi leiðbeiningum:
- Ný efnisumsókn: Há-ofurleiðni og metaefni: Viðnám há-ofurleiðandi efna við háan hita er nálægt núlli í lágum-hitaumhverfi. Þegar þeir eru notaðir til að búa til innri veggi bylgjuleiðara er hægt að minnka ohmska tapið innan passbandsins niður í minna en 0,1dB, sem bætir verulega flutningsskilvirkni lág-sínusbylgna, sem gerir þær hentugar fyrir aðstæður sem eru viðkvæmar fyrir tapi. Metaefni geta náð sérstökum rafsegulfræðilegum eiginleikum eins og "neikvæðum rafstuðul" og "neikvæð segulgegndræpi" með því að hanna einingarbyggingar og búist er við að þau brjóti í gegnum-skerutíðnimörk hefðbundinna bylgjuleiðara. Til dæmis, með því að hanna bylgjuleiðara fyllta með efnisefnum getur-skerutíðnin minnkað niður fyrir 500MHz á meðan haldið er í smækkun bylgjuleiðarastærðarinnar og stækkað notkunartíðnisvið síunnar.
- Samþætting og fjöl-virkni: Lág-bylgjuleiðarasíur í framtíðinni munu þróast í átt að „marg-samþættingu tækja“, til dæmis, samþætta síur með bylgjuleiðaraaflskiljum, einangrunarbúnaði og öðrum íhlutum á sama rafræna undirlaginu til að mynda „samþætta örbylgjueiningu“ sem minnkar ekki aðeins stærð búnaðarins á milli íhlutanna heldur dregur einnig úr tengingartapinu. Að auki er hægt að hanna „endurstillanlega bylgjuleiðara lág-passasíu“ - með því að fella inn stýranlega íhluti eins og piezoelectric keramik og RF MEMS rofa innan bylgjuleiðarans, stærð bylgjuleiðarans eða dielectric færibreytur er hægt að stilla til að ná fram kraftmikilli stillingu á skera-af tíðni, sem uppfyllir kröfur fjölbandskerfa.
- Mikil aðlögunarhæfni umhverfisins: Fyrir öfgakenndar aðstæður eins og djúpgeimkönnun og kjarnorkuiðnaðinn er nauðsynlegt að auka enn frekar umhverfisþol síunnar -, til dæmis með því að nota geislunar-þolin málmefni til að láta bylgjuleiðarhúsið standast skemmdir geimgeisla á byggingunni; Hannaðu „miðlungs-lausa“ bylgjuleiðarabyggingu til að koma í veg fyrir öldrun eða niðurbrot miðilsins í háum-hita og háum-þrýstingsumhverfi, sem tryggir að sían geti enn stöðugt síað sinusbylgjur á hitabilinu -200 gráður til + 500 gráður og í háum geislaskammtaumhverfi.
Niðurstaða
Waveguide Low-passasíurná „sértækri sendingu og lokun“ á sinusbylgjum með mismunandi tíðni með því að stjórna útbreiðslueiginleikum rafsegulhama. Þeir eru lykilþættir í örbylgjuofni og millimetra-bylgjukerfum til að tryggja merkjagæði og bæla truflun. Með stöðugri nýsköpun tækninnar mun frammistaða hennar hvað varðar tíðnival, smæðingu og umhverfisaðlögunarhæfni halda áfram að batna og veita stuðning við -afkastameiri há-tíðnikerfi.
Tilvísun
1."Waveguide Low-Pass Filter Design and Analysis," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 62, No. 11, bls. 2829-2838, 2014.
2.Pozar, DM, "Microwave Engineering," 4. útgáfa, John Wiley & Sons, 2012.
3."Low-Pass Filter Design Using Waveguide Structures," Progress in Electromagnetics Research C, Vol. 25, bls. 1-12, 2011.