يعد تصميم مرشح الدليل الموجي منخفض التمرير مهمة معقدة ولكنها مجزية، خاصة بالنسبة لموردي مرشحات الدليل الموجي مثلنا. في منشور المدونة هذا، سنتعمق في الجوانب الرئيسية لتصميم مرشح الدليل الموجي منخفض التمرير، بدءًا من المبادئ الأساسية وحتى خطوات التنفيذ العملية.
فهم أساسيات مرشحات الدليل الموجي
تعد مرشحات الدليل الموجي مكونات مهمة في أنظمة الموجات الميكروية والموجات المليمترية. يتم استخدامها للتحكم في تدفق الموجات الكهرومغناطيسية، مما يسمح لترددات معينة بالمرور بينما تحجب ترددات أخرى. يسمح مرشح الدليل الموجي منخفض التمرير، كما يوحي الاسم، للترددات الموجودة أسفل تردد قطع معين بالمرور ويخفف من الترددات الموجودة فوقه.
يعتمد تشغيل مرشح الدليل الموجي على خصائص الأدلة الموجية، وهي الهياكل التي توجه الموجات الكهرومغناطيسية. يمكن أن تدعم أدلة الموجات أوضاعًا مختلفة للانتشار، ويؤثر اختيار الوضع على أداء المرشح. بالنسبة لمرشحات الترددات المنخفضة، غالبًا ما يكون الوضع السائد هو الوضع TE₁₀ في أدلة الموجات المستطيلة.
اعتبارات التصميم الرئيسية
تردد القطع
يعد تردد القطع أهم معلمة في تصميم مرشح الدليل الموجي منخفض التمرير. يحدد الحدود بين نطاق المرور ونطاق التوقف. لحساب تردد القطع، نستخدم الصيغة التالية لدليل موجي مستطيل في وضع TE₁₀:
[f_ {c} = \ frac {c} {2a}]
حيث (f_{c}) هو تردد القطع، (c) هو سرعة الضوء في الفضاء الحر ((c = 3\times10^{8}\ m/s)) و(a) هو البعد الأوسع للدليل الموجي المستطيل.
على سبيل المثال، إذا كان لدينا دليل موجي مستطيل مع (a = 22.86\ mm)، فإن تردد القطع (f_{c}=\frac{3\times10^{8}}{2\times0.02286}\approx6.56\ GHz).
التوهين
التوهين هو معلمة حاسمة أخرى. إنه يقيس مدى فعالية المرشح في حظر الترددات في نطاق التوقف. يتم تحديد التوهين عادةً بالديسيبل (dB) عند تردد معين أعلى من تردد القطع. يجب أن يتمتع مرشح الدليل الموجي الجيد للتمرير المنخفض بتوهين عالي في نطاق التوقف لتقليل تسرب الترددات غير المرغوب فيها.
فقدان الإدراج
فقدان الإدراج هو فقدان قوة الإشارة عند إدخال المرشح في خط النقل. في نطاق المرور، نريد أن تكون خسارة الإدراج منخفضة قدر الإمكان لضمان نقل الإشارة بكفاءة. يتأثر فقدان الإدراج بعوامل مثل خصائص المواد للدليل الموجي، وتصميم عناصر المرشح، وتفاوتات التصنيع.
خطوات التصميم
الخطوة 1: تعريف المواصفات
الخطوة الأولى في تصميم مرشح الدليل الموجي منخفض التمرير هي تحديد المواصفات. يتضمن ذلك تحديد تردد القطع، والتوهين المطلوب في نطاق التوقف، والحد الأقصى المسموح به لخسارة الإدخال في نطاق التمرير، ونطاق تردد التشغيل.
على سبيل المثال، إذا كنا نصمم مرشح دليل موجي للتمرير المنخفض لنظام اتصالات، فقد تكون المواصفات: تردد القطع (f_{c}=10\ جيجا هرتز)، وتوهين لا يقل عن 30 ديسيبل عند (12\ جيجا هرتز)، وخسارة إدخال أقل من 0.5 ديسيبل في نطاق المرور من DC إلى (10\ جيجا هرتز).
الخطوة 2: اختيار الدليل الموجي
استنادا إلى تردد القطع، نحن بحاجة إلى تحديد حجم الدليل الموجي المناسب. وكما ذكرنا سابقًا، يرتبط تردد القطع بأبعاد الدليل الموجي. يمكننا استخدام أحجام الدليل الموجي القياسية لتبسيط عملية التصميم والتصنيع.
للحصول على تردد قطعي قدره (10\ جيجا هرتز) يمكننا الرجوع إلى جداول حجم الدليل الموجي. يمكن أن يكون للدليل الموجي المستطيل المناسب أبعاد (أ = 15.8\ مم) و (ب = 7.9\ مم).
الخطوة 3: تصميم عنصر التصفية
هناك عدة أنواع من عناصر المرشح التي يمكن استخدامها في مرشح الدليل الموجي منخفض التمرير، مثل القزحية الحثية، والقزحية السعوية، ومقاطع المعاوقة المتدرجة.
القزحية الحثية عبارة عن أغشية معدنية رفيعة توضع عبر الدليل الموجي. أنها تقدم مفاعلة استقرائية ويمكن استخدامها للتحكم في تردد القطع والتوهين. من ناحية أخرى، تقدم القزحيات السعوية مفاعلة سعوية. تتكون مقاطع المعاوقة المتدرجة من أقسام من الدليل الموجي ذات أبعاد مقطعية مختلفة، والتي يمكن استخدامها أيضًا لتحقيق خصائص الترشيح المطلوبة.
لتصميم عناصر المرشح، يمكننا استخدام برامج المحاكاة الكهرومغناطيسية مثل CST Microwave Studio أو Ansys HFSS. تتيح لنا أدوات البرامج هذه تصميم مرشح الدليل الموجي وتحسين معلمات التصميم للوفاء بالمواصفات.
على سبيل المثال، إذا كنا نستخدم القزحية الحثية، فيمكننا تغيير عرض وسمك القزحية في المحاكاة للعثور على القيم المثالية لتردد القطع والتوهين المطلوبين.
الخطوة 4: التصنيع والاختبار
بمجرد الانتهاء من التصميم، فإن الخطوة التالية هي تصنيع مرشح الدليل الموجي منخفض التمرير. يتضمن ذلك تصنيعًا دقيقًا للدليل الموجي وعناصر التصفية. يجب أن تتأكد عملية التصنيع من أن أبعاد الدليل الموجي وعناصر المرشح تقع ضمن التفاوتات المحددة.
بعد التصنيع، يجب اختبار الفلتر للتحقق من أدائه. يمكننا استخدام محللي الشبكة لقياس فقدان الإدخال والتوهين وخسارة العودة للمرشح. إذا كان الأداء المقاس لا يتوافق مع المواصفات، فقد نحتاج إلى إجراء بعض التعديلات على التصميم أو عملية التصنيع.
عروضنا كمورد لمرشحات الدليل الموجي
كمورد لمرشحات الدليل الموجي، لدينا خبرة واسعة في تصميم وتصنيع مرشحات الدليل الموجي ذات التمرير المنخفض. تم تصميم منتجاتنا لتلبية أعلى معايير الأداء والموثوقية.
نحن نقدم مجموعة واسعة منمرشح تمرير منخفض للدليل الموجيمع ترددات قطع مختلفة ومستويات التوهين. مرشحاتنا مناسبة لمختلف التطبيقات، بما في ذلك أنظمة الرادار وأنظمة الاتصالات والاتصالات عبر الأقمار الصناعية.
بالإضافة إلى مرشحات الترددات المنخفضة، فإننا نقدم أيضًامرشح X الفرقةومرشح تمرير الموجة للدليل الموجي. تم تصميم مرشحات النطاق X الخاصة بنا للتطبيقات في نطاق تردد النطاق X (8 - 12 جيجا هرتز)، وتسمح مرشحات تمرير نطاق الدليل الموجي الخاصة بنا بمرور نطاق محدد من الترددات أثناء حظر الآخرين.
تواصل معنا للمشتريات
إذا كنت مهتمًا بمرشحات الدليل الموجي الخاصة بنا، فنحن ندعوك إلى الاتصال بنا للشراء. يمكن لفريق الخبراء لدينا أن يزودك بمعلومات فنية مفصلة ويساعدك على اختيار المرشح الأكثر ملاءمة لتطبيقك. سواء كنت بحاجة إلى مرشح قياسي أو حل مصمم خصيصًا، فنحن ملتزمون بتلبية احتياجاتك.
مراجع
- بوزار، دم (2011). هندسة الميكروويف. جون وايلي وأولاده.
- كولين، ري (2001). أسس هندسة الميكروويف. ماكجرو هيل.