Nola lortu uhin-giden inpedantzia-egokitzapena? Mikrostrip antenen teorian agertzen den transmisio-lerroaren teoriatik, badakigu serieko edo paraleloko transmisio-lerro egokiak hauta daitezkeela transmisio-lerroen arteko edo transmisio-lerroen eta kargen arteko inpedantzia-egokitzapena lortzeko, potentzia-transmisio maximoa eta islapen-galera minimoa lortzeko. Mikrostrip lineetan inpedantzia-egokitzapenaren printzipio bera aplikatzen zaio uhin-gidetan inpedantzia-egokitzapenari. Uhin-gida sistemetako islapenek inpedantzia-desegokitzapenak sor ditzakete. Inpedantzia-hondatzea gertatzen denean, irtenbidea transmisio-lerroetan bezalakoa da, hau da, beharrezko balioa aldatzea. Inpedantzia multzokatua uhin-gidan aurrez kalkulatutako puntuetan jartzen da desegokitzapena gainditzeko, eta horrela islapenen efektuak ezabatzen dira. Transmisio-lerroek inpedantzia multzokatuak edo mozketak erabiltzen dituzten bitartean, uhin-gidek forma desberdinetako metalezko blokeak erabiltzen dituzte.
1. irudia: Uhin-gidaren irisak eta zirkuitu baliokidea, (a) Kapazitiboa; (b) Induktiboa; (c) Erresonantea.
1. irudiak inpedantzia-egokitzapen mota desberdinak erakusten ditu, erakusten diren edozein formatan, eta kapazitiboa, induktiboa edo erresonantea izan daiteke. Analisi matematikoa konplexua da, baina azalpen fisikoa ez. Irudiko lehen kapazitibo metalikozko banda kontuan hartuta, ikus daiteke uhin-gidaren goiko eta beheko hormen artean zegoen potentziala (modu nagusian) orain hurbilago dauden bi metalezko gainazalen artean dagoela, beraz, kapazitantzia puntua handitzen da. Aldiz, 1b irudiko metalezko blokeak korrontea lehen ez zen lekuetan isurtzea ahalbidetzen du. Korronte-fluxua egongo da aurretik hobetutako eremu elektrikoaren planoan metalezko blokea gehitzeagatik. Beraz, energia-biltegiratzea eremu magnetikoan gertatzen da eta uhin-gidaren puntu horretan induktantzia handitzen da. Gainera, c irudiko metalezko eraztunaren forma eta posizioa arrazoiz diseinatzen badira, sartutako erreaktantzia induktibo eta erreaktantzia kapazitiboa berdinak izango dira, eta irekidura erresonantzia paraleloa izango da. Horrek esan nahi du modu nagusiaren inpedantzia-egokitzapena eta sintonizazioa oso onak direla, eta modu honen shunt efektua hutsala izango dela. Hala ere, beste modu edo maiztasun batzuk ahuldu egingo dira, beraz, erresonantzia duen metalezko eraztunak banda-iragazki eta modu-iragazki gisa jokatzen du.
2. irudia: (a) uhin-gidarien zutoinak; (b) bi torlojuko parekatzailea
Beste modu bat goian erakusten da, non metalezko zutabe zilindriko bat alde zabaletako batetik uhin-gidaren barrura hedatzen den, metalezko zerrenda baten efektu bera izanik, puntu horretan erreaktantzia multzokatua emanez. Metalezko zutabea kapazitiboa edo induktiboa izan daiteke, uhin-gidaren barrura zenbat hedatzen den arabera. Funtsean, egokitze-metodo hau honako hau da: metalezko zutabe hori uhin-gidaren barrura pixka bat hedatzen denean, suszeptantzia kapazitiboa ematen du puntu horretan, eta suszeptantzia kapazitiboa handitzen da sartzea uhin-luzeraren laurden bat izan arte. Puntu horretan, serie-erresonantzia gertatzen da. Metalezko zutabearen sartze gehiagok suszeptantzia induktibo bat sortzen du, eta txertatzea osatuagoa den heinean gutxitzen da. Erdiko instalazioan erresonantzia-intentsitatea alderantziz proportzionala da zutabearen diametroarekiko eta iragazki gisa erabil daiteke, hala ere, kasu honetan banda-gelditze iragazki gisa erabiltzen da ordena altuagoko moduak transmititzeko. Metalezko zerrenden inpedantzia handitzearekin alderatuta, metalezko zutabeak erabiltzearen abantaila nagusia da erraz doitzen direla. Adibidez, bi torloju erabil daitezke doitzeko gailu gisa uhin-gidaren egokitze eraginkorra lortzeko.
Karga erresistenteak eta atenuatzaileak:
Beste edozein transmisio-sistema bezala, uhin-gidek batzuetan inpedantzia-egokitzapen perfektua eta karga sintonizatuak behar dituzte sarrerako uhinak isladarik gabe guztiz xurgatzeko eta maiztasunarekiko sentikorrak ez izateko. Terminal horien aplikazio bat sisteman hainbat potentzia-neurketa egitea da, potentziarik irradiatu gabe.
3. irudia uhin-gidaren erresistentzia-karga (a) konikotasun bakarra (b) konikotasun bikoitza
Erresistentzia-terminal ohikoena uhin-gidaren muturrean instalatutako eta konifikatutako (punta sarrerako uhinera begira duela) galera-dielektriko zati bat da, islapenak ez eragiteko. Galera-ingurune honek uhin-gidaren zabalera osoa har dezake, edo uhin-gidaren muturraren erdigunea bakarrik, 3. irudian erakusten den bezala. Konifikazioa konikotasun bakarra edo bikoitza izan daiteke eta normalean λp/2 luzera du, guztira bi uhin-luzera ingurukoa. Normalean beira bezalako plaka dielektrikoz egina dago, kanpoaldean karbono-filmez edo ur-beiraz estalita. Potentzia handiko aplikazioetarako, terminal horiei bero-hustugailuak gehi dakizkieke uhin-gidaren kanpoaldean, eta terminalera ematen den potentzia bero-hustugailuaren bidez edo aire behartuko hozte bidez xahutu daiteke.
4. irudia Paleta mugikorreko atenuatzailea
Dielektriko atenuadoreak kendu daitezke 4. irudian erakusten den bezala. Uhin-gidaren erdian jarrita, alboetara mugitu daitezke uhin-gidaren erdigunetik, non atenuazio handiena emango duen, ertzetara, non atenuazioa asko murrizten den, modu nagusiaren eremu elektrikoaren indarra askoz txikiagoa baita.
Uhin-gidan deuseztatzea:
Uhin-gidarien energia-ahultzeak honako alderdi hauek hartzen ditu barne, batez ere:
1. Barneko uhin-gidaren etenaldietatik edo uhin-gidaren atal deslerrokatuetatik sortutako islapenak
2. Uhin-gidarien paretetan zehar doan korronteak eragindako galerak
3. Uhin-gida beteetan galera dielektrikoak
Azken biak lerro koaxialetan dauden galeraren antzekoak dira eta biak nahiko txikiak dira. Galera hau hormaren materialaren eta haren zimurtasunaren, erabilitako dielektrikoaren eta maiztasunaren araberakoa da (azal efektuagatik). Letoizko hodietarako, tartea 4 dB/100m-tik 5 GHz-ra bitartekoa da 12 dB/100m-ra 10 GHz-ra, baina aluminiozko hodietarako, tartea txikiagoa da. Zilarrez estalitako uhin-giden kasuan, galerak normalean 8dB/100m dira 35 GHz-tan, 30dB/100m 70 GHz-tan eta 500 dB/100m-tik gertu 200 GHz-tan. Galerak murrizteko, batez ere maiztasun altuenetan, uhin-gidak batzuetan (barrutik) urrez edo platinoz estaltzen dira.
Aurretik aipatu bezala, uhin-gidak goi-paseko iragazki gisa jokatzen du. Uhin-gida bera ia galerarik gabekoa den arren, mozketa-maiztasunaren azpiko maiztasunak asko ahultzen dira. Ahultze hori uhin-gidaren ahoan islatzeagatik gertatzen da, ez hedapenagatik.
Uhin-gidaren akoplamendua:
Uhin-gidaren akoplamendua normalean briden bidez gertatzen da, uhin-gidaren piezak edo osagaiak elkarrekin lotzen direnean. Brida honen funtzioa konexio mekaniko leuna eta propietate elektriko egokiak bermatzea da, bereziki kanpoko erradiazio baxua eta barne islapen baxua.
Brida:
Uhin-gidaren bridak oso erabiliak dira mikrouhin-komunikazioetan, radar-sistemetan, satelite bidezko komunikazioetan, antena-sistemetan eta ikerketa zientifikoko laborategiko ekipamenduetan. Uhin-gidaren atal desberdinak konektatzeko, ihesak eta interferentziak saihesteko eta uhin-gidaren lerrokatze zehatza mantentzeko erabiltzen dira, maiztasun-uhin elektromagnetikoen transmisio fidagarria eta kokapen zehatza bermatzeko. Uhin-gida tipiko batek brida bat du mutur bakoitzean, 5. irudian erakusten den bezala.
5. irudia (a) brida laua; (b) brida-akoplamendua.
Maiztasun baxuagoetan, brida uhin-gidari soldaduraz edo soldadura bidez lotuko zaio, eta maiztasun altuagoetan, berriz, brida laua eta laua erabiltzen da. Bi pieza lotzen direnean, bridak torlojuz lotzen dira, baina muturrak leunki akabatu behar dira konexioan etenak ekiditeko. Jakina, errazagoa da osagaiak behar bezala lerrokatzea doikuntza batzuekin, beraz, uhin-gida txikiagoak batzuetan brida haridunak dituzte, eraztun-azkoin batekin torlojutu daitezkeenak. Maiztasuna handitzen den heinean, uhin-gidaren akoplamenduaren tamaina txikitzen da naturalki, eta akoplamendu-etenuna handiagoa da seinalearen uhin-luzeraren eta uhin-gidaren tamainaren arabera. Hori dela eta, maiztasun altuagoetako etenak arazo gehiago sortzen dira.
6. irudia (a) Txoke-akoplamenduaren zeharkako sekzioa; (b) Txoke-bridaren muturreko ikuspegia
Arazo hau konpontzeko, tarte txiki bat utz daiteke uhin-giden artean, 6. irudian erakusten den bezala. Txoke-akoplamendu bat, brida arrunt batez eta elkarrekin konektatutako txoke-brida batez osatua. Eten posibleak konpentsatzeko, L formako zeharkako sekzioa duen txoke-eraztun zirkular bat erabiltzen da txoke-bridan, konexio estuagoa lortzeko. Brida arruntak ez bezala, txoke-bridak maiztasunarekiko sentikorrak dira, baina diseinu optimizatu batek banda-zabalera arrazoizkoa berma dezake (erdiko maiztasunaren % 10 agian), eta horren gainean SWR-ak ez du 1,05 gainditzen.
Argitaratze data: 2024ko urtarrilaren 15a
