ویو گائیڈز کی مائبادا مماثلت کیسے حاصل کی جائے؟ مائیکرو اسٹریپ انٹینا تھیوری میں ٹرانسمیشن لائن تھیوری سے، ہم جانتے ہیں کہ ٹرانسمیشن لائنوں کے درمیان یا ٹرانسمیشن لائنوں اور بوجھ کے درمیان مائبادی مماثلت کو حاصل کرنے کے لیے مناسب سیریز یا متوازی ٹرانسمیشن لائنوں کا انتخاب کیا جا سکتا ہے تاکہ زیادہ سے زیادہ پاور ٹرانسمیشن اور کم از کم عکاسی کے نقصان کو حاصل کیا جا سکے۔ مائیکرو اسٹریپ لائنوں میں مائبادا مماثلت کا وہی اصول ویو گائیڈز میں مائبادا مماثلت پر لاگو ہوتا ہے۔ ویو گائیڈ سسٹم میں عکاسی مائبادا کی مماثلت کا باعث بن سکتی ہے۔ جب مائبادا بگڑتا ہے، تو حل وہی ہوتا ہے جو ٹرانسمیشن لائنوں کا ہوتا ہے، یعنی مطلوبہ قدر کو تبدیل کرنا lumped impedance کو ویو گائیڈ میں پہلے سے کیلکولیٹ پوائنٹس پر رکھا جاتا ہے تاکہ اس کی مطابقت کو دور کیا جا سکے، اس طرح انعکاس کے اثرات کو ختم کر دیا جاتا ہے۔ جب کہ ٹرانسمیشن لائنیں lumped impedances یا stubs کا استعمال کرتی ہیں، ویو گائیڈ مختلف شکلوں کے دھاتی بلاکس کا استعمال کرتی ہیں۔
شکل 1: ویو گائیڈ irises اور مساوی سرکٹ، (a) Capacitive؛ (b) inductive؛ (c) resonant.
شکل 1 مختلف قسم کے مائبادا مماثلت کو ظاہر کرتا ہے، دکھائے گئے فارموں میں سے کسی کو بھی لے کر اور capacitive، inductive یا resonant ہو سکتا ہے۔ ریاضیاتی تجزیہ پیچیدہ ہے، لیکن جسمانی وضاحت نہیں ہے۔ اعداد و شمار میں پہلی capacitive دھاتی پٹی پر غور کرتے ہوئے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ویو گائیڈ کی اوپری اور نیچے کی دیواروں کے درمیان موجود پوٹینشل (غالب موڈ میں) اب دو دھاتی سطحوں کے درمیان قریب قریب موجود ہے، اس لیے گنجائش ہے پوائنٹ بڑھتا ہے. اس کے برعکس، شکل 1b میں دھاتی بلاک کرنٹ کو وہاں بہنے کی اجازت دیتا ہے جہاں یہ پہلے نہیں بہہ رہا تھا۔ دھاتی بلاک کے اضافے کی وجہ سے پہلے سے بہتر الیکٹرک فیلڈ جہاز میں کرنٹ بہاؤ ہوگا۔ لہذا، توانائی کا ذخیرہ مقناطیسی میدان میں ہوتا ہے اور ویو گائیڈ کے اس مقام پر انڈکٹنس بڑھ جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، اگر شکل c میں دھات کی انگوٹھی کی شکل اور پوزیشن کو معقول طریقے سے ڈیزائن کیا گیا ہے، تو متعارف کرایا گیا انڈکٹو ری ایکٹنس اور کیپسیٹیو ری ایکٹینس برابر ہوں گے، اور یپرچر متوازی گونج ہوگا۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ مین موڈ کی مائبادا میچنگ اور ٹیوننگ بہت اچھی ہے، اور اس موڈ کا شنٹنگ اثر نہ ہونے کے برابر ہوگا۔ تاہم، دیگر طریقوں یا تعدد کو کم کیا جائے گا، لہذا گونجنے والی دھات کی انگوٹھی بینڈ پاس فلٹر اور موڈ فلٹر دونوں کے طور پر کام کرتی ہے۔
شکل 2: (a) ویو گائیڈ پوسٹس؛ (b) دو سکرو میچر
ٹیون کرنے کا ایک اور طریقہ اوپر دکھایا گیا ہے، جہاں ایک بیلناکار دھاتی پوسٹ وسیع اطراف میں سے ایک سے ویو گائیڈ تک پھیلی ہوئی ہے، جس کا اثر دھاتی پٹی جیسا ہوتا ہے جو اس مقام پر lumped reactance فراہم کرنے کے معاملے میں ہوتا ہے۔ دھاتی پوسٹ capacitive یا inductive ہو سکتی ہے، اس پر منحصر ہے کہ یہ ویو گائیڈ میں کتنی دور تک پھیلا ہوا ہے۔ بنیادی طور پر، یہ مماثلت کا طریقہ یہ ہے کہ جب اس طرح کا دھاتی ستون ویو گائیڈ میں تھوڑا سا پھیلتا ہے، تو یہ اس مقام پر ایک capacitive susceptance فراہم کرتا ہے، اور capacitive susceptance اس وقت تک بڑھ جاتا ہے جب تک کہ دخول طول موج کا ایک چوتھائی نہ ہو، اس مقام پر سیریز کی گونج ہوتی ہے۔ . دھاتی پوسٹ کے مزید دخول کے نتیجے میں ایک انڈکٹو سسپٹنس فراہم کیا جاتا ہے جو کہ اندراج کے مکمل ہونے کے ساتھ کم ہوجاتا ہے۔ وسط پوائنٹ کی تنصیب پر گونج کی شدت کالم کے قطر کے الٹا متناسب ہے اور اسے فلٹر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، تاہم، اس صورت میں اسے اعلیٰ ترتیب کے طریقوں کو منتقل کرنے کے لیے بینڈ اسٹاپ فلٹر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ دھاتی پٹیوں کی رکاوٹ کو بڑھانے کے مقابلے میں، دھاتی خطوط کے استعمال کا ایک بڑا فائدہ یہ ہے کہ ان کو ایڈجسٹ کرنا آسان ہے۔ مثال کے طور پر، موثر ویو گائیڈ مماثلت حاصل کرنے کے لیے دو پیچ کو ٹیوننگ ڈیوائس کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔
مزاحم بوجھ اور کم کرنے والے:
کسی بھی دوسرے ٹرانسمیشن سسٹم کی طرح، ویو گائیڈز کو بعض اوقات کامل امپیڈینس میچنگ اور ٹیونڈ بوجھ کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ آنے والی لہروں کو بغیر کسی عکاسی کے مکمل طور پر جذب کیا جا سکے اور فریکوئنسی غیر حساس ہو۔ اس طرح کے ٹرمینلز کے لیے ایک ایپلی کیشن یہ ہے کہ سسٹم پر طاقت کی مختلف پیمائشیں بغیر کسی طاقت کو کیے بغیر کریں۔
شکل 3 ویو گائیڈ ریزسٹنس لوڈ(a) سنگل ٹیپر(b) ڈبل ٹیپر
سب سے عام مزاحمتی ٹرمینیشن ویو گائیڈ کے آخر میں نصب نقصان دہ ڈائی الیکٹرک کا ایک حصہ ہے اور ٹیپرڈ (آنے والی لہر کی طرف اشارہ کرتے ہوئے) تاکہ عکاسی نہ ہو۔ یہ نقصان دہ میڈیم ویو گائیڈ کی پوری چوڑائی پر قبضہ کر سکتا ہے، یا یہ ویو گائیڈ کے اختتام کے صرف مرکز پر قبضہ کر سکتا ہے، جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ ٹیپر سنگل یا ڈبل ٹیپر ہو سکتا ہے اور عام طور پر اس کی لمبائی λp/2 ہوتی ہے، تقریباً دو طول موج کی کل لمبائی کے ساتھ۔ عام طور پر ڈائی الیکٹرک پلیٹوں جیسے شیشے سے بنی ہوتی ہے، باہر کاربن فلم یا پانی کے گلاس سے لیپت ہوتی ہے۔ ہائی پاور ایپلی کیشنز کے لیے، اس طرح کے ٹرمینلز میں ویو گائیڈ کے باہر ہیٹ سنک شامل کیے جا سکتے ہیں، اور ٹرمینل تک پہنچائی جانے والی بجلی کو ہیٹ سنک کے ذریعے یا زبردستی ایئر کولنگ کے ذریعے ختم کیا جا سکتا ہے۔
شکل 4 حرکت پذیر وین ایٹینیویٹر
ڈائی الیکٹرک اٹنیوئٹرز کو ہٹنے کے قابل بنایا جا سکتا ہے جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔ ویو گائیڈ کے بیچ میں رکھے ہوئے، اسے ویو گائیڈ کے مرکز سے بعد میں منتقل کیا جا سکتا ہے، جہاں یہ کناروں تک سب سے زیادہ کشندگی فراہم کرے گا، جہاں کشندگی بہت کم ہو گئی ہے۔ چونکہ غالب موڈ کی برقی فیلڈ کی طاقت بہت کم ہے۔
ویو گائیڈ میں توجہ:
ویو گائیڈز کی توانائی کی کشندگی میں بنیادی طور پر درج ذیل پہلو شامل ہیں:
1. اندرونی ویو گائیڈ کے منقطع یا غلط طریقے سے ویو گائیڈ سیکشنز سے عکاسی۔
2. ویو گائیڈ دیواروں میں کرنٹ بہنے سے ہونے والے نقصانات
3. بھرے ویو گائیڈز میں ڈائی الیکٹرک نقصانات
آخری دو سماکشی لائنوں میں متعلقہ نقصانات سے ملتے جلتے ہیں اور دونوں نسبتاً چھوٹے ہیں۔ یہ نقصان دیوار کے مواد اور اس کی کھردری، استعمال شدہ ڈائی الیکٹرک اور فریکوئنسی (جلد کے اثر کی وجہ سے) پر منحصر ہے۔ پیتل کی نالی کے لیے، رینج 5 GHz پر 4 dB/100m سے 10 GHz پر 12 dB/100m تک ہے، لیکن ایلومینیم نالی کے لیے، حد کم ہے۔ سلور لیپت ویو گائیڈز کے لیے، نقصانات عام طور پر 35 GHz پر 8dB/100m، 70 GHz پر 30dB/100m، اور 200 GHz پر 500 dB/100m کے قریب ہیں۔ نقصانات کو کم کرنے کے لیے، خاص طور پر سب سے زیادہ تعدد پر، ویو گائیڈ کو بعض اوقات سونے یا پلاٹینم سے چڑھایا جاتا ہے (اندرونی طور پر)۔
جیسا کہ پہلے ہی بتایا گیا ہے، ویو گائیڈ ایک ہائی پاس فلٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ اگرچہ ویو گائیڈ خود عملی طور پر بے نقصان ہے، کٹ آف فریکوئنسی سے نیچے کی فریکوئنسیوں کو شدید طور پر کم کیا جاتا ہے۔ یہ کشندگی پھیلاؤ کے بجائے ویو گائیڈ منہ میں عکاسی کی وجہ سے ہے۔
ویو گائیڈ کپلنگ:
ویو گائیڈ کپلنگ عام طور پر فلینجز کے ذریعے ہوتا ہے جب ویو گائیڈ کے ٹکڑے یا اجزاء آپس میں جڑے ہوتے ہیں۔ اس فلینج کا کام ایک ہموار مکینیکل کنکشن اور مناسب برقی خصوصیات کو یقینی بنانا ہے، خاص طور پر کم بیرونی تابکاری اور کم اندرونی عکاسی۔
فلینج:
Waveguide flanges بڑے پیمانے پر سائنسی تحقیق میں مائکروویو کمیونیکیشنز، ریڈار سسٹمز، سیٹلائٹ کمیونیکیشنز، اینٹینا سسٹمز اور لیبارٹری کے آلات میں استعمال ہوتے ہیں۔ ان کا استعمال مختلف ویو گائیڈ سیکشنز کو جوڑنے، رساو اور مداخلت کو یقینی بنانے، اور اعلی قابل اعتماد ترسیل اور فریکوئنسی برقی مقناطیسی لہروں کی درست پوزیشننگ کو یقینی بنانے کے لیے ویو گائیڈ کی درست سیدھ کو برقرار رکھنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ایک عام ویو گائیڈ کے ہر سرے پر ایک فلینج ہوتا ہے، جیسا کہ شکل 5 میں دکھایا گیا ہے۔
شکل 5 (a) سادہ فلینج؛ (b) فلینج کپلنگ۔
کم تعدد پر فلینج کو بریز یا ویو گائیڈ پر ویلڈ کیا جائے گا، جب کہ زیادہ فریکوئنسیوں پر فلٹر بٹ فلیٹ فلینج استعمال کیا جاتا ہے۔ جب دو حصوں کو جوڑ دیا جاتا ہے تو، فلینجز کو ایک ساتھ بولٹ کیا جاتا ہے، لیکن کنکشن میں تعطل سے بچنے کے لیے سروں کو آسانی سے ختم کرنا ضروری ہے۔ کچھ ایڈجسٹمنٹ کے ساتھ اجزاء کو درست طریقے سے سیدھ میں کرنا واضح طور پر آسان ہے، لہذا چھوٹے ویو گائیڈز بعض اوقات تھریڈڈ فلینجز سے لیس ہوتے ہیں جنہیں رنگ نٹ کے ساتھ مل کر خراب کیا جا سکتا ہے۔ جیسے جیسے فریکوئنسی بڑھتی ہے، ویو گائیڈ کپلنگ کا سائز قدرتی طور پر کم ہو جاتا ہے، اور جوڑے کا وقفہ سگنل کی طول موج اور ویو گائیڈ سائز کے تناسب سے بڑا ہو جاتا ہے۔ لہذا، اعلی تعدد پر وقفے زیادہ پریشان کن ہو جاتے ہیں.
شکل 6 (a)چوک کپلنگ کا کراس سیکشن؛ (b)چوک فلانج کا آخری منظر
اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، ویو گائیڈز کے درمیان ایک چھوٹا سا خلا چھوڑا جا سکتا ہے، جیسا کہ شکل 6 میں دکھایا گیا ہے۔ ایک چوک کپلنگ جس میں ایک عام فلینج اور ایک چوک فلانج ایک ساتھ جڑے ہوئے ہوتے ہیں۔ ممکنہ تعطل کی تلافی کے لیے، ایک سخت فٹنگ کنکشن حاصل کرنے کے لیے چوک فلینج میں L-شکل کے کراس سیکشن کے ساتھ ایک سرکلر چوک رنگ استعمال کیا جاتا ہے۔ عام فلینجز کے برعکس، چوک فلینجز فریکوئنسی حساس ہوتے ہیں، لیکن ایک بہتر ڈیزائن ایک معقول بینڈوتھ (شاید سینٹر فریکوئنسی کا 10%) یقینی بنا سکتا ہے جس پر SWR 1.05 سے زیادہ نہیں ہوتا ہے۔
پوسٹ ٹائم: جنوری 15-2024
