ওয়েভগাইডের ইম্পিডেন্স ম্যাচিং কীভাবে অর্জন করা যায়? মাইক্রোস্ট্রিপ অ্যান্টেনা তত্ত্বের ট্রান্সমিশন লাইন তত্ত্ব থেকে, আমরা জানি যে ট্রান্সমিশন লাইনের মধ্যে বা ট্রান্সমিশন লাইন এবং লোডের মধ্যে ইম্পিডেন্স ম্যাচিং অর্জনের জন্য উপযুক্ত সিরিজ বা সমান্তরাল ট্রান্সমিশন লাইন নির্বাচন করা যেতে পারে যাতে সর্বাধিক পাওয়ার ট্রান্সমিশন এবং ন্যূনতম প্রতিফলন ক্ষতি অর্জন করা যায়। মাইক্রোস্ট্রিপ লাইনে ইম্পিডেন্স ম্যাচিংয়ের একই নীতি ওয়েভগাইডে ইম্পিডেন্স ম্যাচিংয়ের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য। ওয়েভগাইড সিস্টেমে প্রতিফলনের ফলে ইম্পিডেন্সের অমিল হতে পারে। যখন ইম্পিডেন্সের অবনতি ঘটে, তখন সমাধানটি ট্রান্সমিশন লাইনের মতোই হয়, অর্থাৎ প্রয়োজনীয় মান পরিবর্তন করা। অমিল কাটিয়ে ওঠার জন্য ওয়েভগাইডের পূর্ব-গণনা করা বিন্দুতে লম্পড ইম্পিডেন্স স্থাপন করা হয়, যার ফলে প্রতিফলনের প্রভাব দূর হয়। ট্রান্সমিশন লাইনগুলি লম্পড ইম্পিডেন্স বা স্টাব ব্যবহার করলে, ওয়েভগাইডগুলি বিভিন্ন আকারের ধাতব ব্লক ব্যবহার করে।


চিত্র ১: ওয়েভগাইড আইরিস এবং সমতুল্য সার্কিট, (ক) ক্যাপাসিটিভ; (খ) ইনডাকটিভ; (গ) রেজোন্যান্ট।
চিত্র ১-এ দেখানো যেকোনো রূপ গ্রহণ করে বিভিন্ন ধরণের ইম্পিডেন্স ম্যাচিং দেখানো হয়েছে এবং এটি ক্যাপাসিটিভ, ইনডাকটিভ বা রেজোন্যান্ট হতে পারে। গাণিতিক বিশ্লেষণ জটিল, কিন্তু ভৌত ব্যাখ্যা তা নয়। চিত্রের প্রথম ক্যাপাসিটিভ ধাতব স্ট্রিপটি বিবেচনা করলে দেখা যাবে যে ওয়েভগাইডের উপরের এবং নীচের দেয়ালের মধ্যে বিদ্যমান বিভব (প্রভাবশালী মোডে) এখন দুটি ধাতব পৃষ্ঠের মধ্যে কাছাকাছি অবস্থান করছে, তাই ক্যাপাসিট্যান্স বিন্দু বৃদ্ধি পায়। বিপরীতে, চিত্র ১বি-তে ধাতব ব্লকটি কারেন্টকে সেখানে প্রবাহিত করতে দেয় যেখানে এটি আগে প্রবাহিত হয়নি। ধাতব ব্লক যোগ করার কারণে পূর্বে উন্নত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সমতলে কারেন্ট প্রবাহ থাকবে। অতএব, চৌম্বক ক্ষেত্রে শক্তি সঞ্চয় ঘটে এবং ওয়েভগাইডের সেই বিন্দুতে ইন্ডাক্ট্যান্স বৃদ্ধি পায়। এছাড়াও, চিত্র গ-তে ধাতব রিংয়ের আকৃতি এবং অবস্থান যুক্তিসঙ্গতভাবে ডিজাইন করা হলে, প্রবর্তিত ইন্ডাকটিভ রিঅ্যাক্ট্যান্স এবং ক্যাপাসিটিভ রিঅ্যাক্ট্যান্স সমান হবে এবং অ্যাপারচার সমান্তরাল অনুরণন হবে। এর মানে হল যে প্রধান মোডের ইম্পিডেন্স ম্যাচিং এবং টিউনিং খুবই ভালো, এবং এই মোডের শান্টিং প্রভাব নগণ্য হবে। তবে, অন্যান্য মোড বা ফ্রিকোয়েন্সিগুলি ক্ষয়প্রাপ্ত হবে, তাই অনুরণিত ধাতব রিং একটি ব্যান্ডপাস ফিল্টার এবং একটি মোড ফিল্টার উভয় হিসাবেই কাজ করে।
চিত্র ২: (ক) ওয়েভগাইড পোস্ট; (খ) দুই-স্ক্রু ম্যাচার
টিউন করার আরেকটি উপায় উপরে দেখানো হয়েছে, যেখানে একটি নলাকার ধাতব পোস্ট প্রশস্ত দিকগুলির একটি থেকে ওয়েভগাইডে প্রসারিত হয়, সেই বিন্দুতে lumped বিক্রিয়া প্রদানের ক্ষেত্রে ধাতব স্ট্রিপের মতো একই প্রভাব ফেলে। ধাতব পোস্টটি ক্যাপাসিটিভ বা ইন্ডাক্টিভ হতে পারে, এটি ওয়েভগাইডে কতদূর প্রসারিত তার উপর নির্ভর করে। মূলত, এই মিলিং পদ্ধতিটি হল যখন এই ধরনের একটি ধাতব স্তম্ভ ওয়েভগাইডে সামান্য প্রসারিত হয়, তখন এটি সেই বিন্দুতে একটি ক্যাপাসিটিভ সাসপেন্স প্রদান করে এবং ক্যাপাসিটিভ সাসপেন্স বৃদ্ধি পায় যতক্ষণ না অনুপ্রবেশ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রায় এক চতুর্থাংশ হয়। এই সময়ে, সিরিজ রেজোন্যান্স ঘটে। ধাতব পোস্টের আরও অনুপ্রবেশের ফলে একটি ইন্ডাক্টিভ সাসপেন্স প্রদান করা হয় যা সন্নিবেশ আরও সম্পূর্ণ হওয়ার সাথে সাথে হ্রাস পায়। মিডপয়েন্ট ইনস্টলেশনে অনুরণনের তীব্রতা কলামের ব্যাসের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক এবং এটি একটি ফিল্টার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে, এই ক্ষেত্রে এটি উচ্চতর ক্রম মোড প্রেরণের জন্য ব্যান্ড স্টপ ফিল্টার হিসাবে ব্যবহৃত হয়। ধাতব স্ট্রিপগুলির প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধির তুলনায়, ধাতব পোস্ট ব্যবহারের একটি প্রধান সুবিধা হল যে এগুলি সামঞ্জস্য করা সহজ। উদাহরণস্বরূপ, দক্ষ ওয়েভগাইড ম্যাচিং অর্জনের জন্য দুটি স্ক্রু টিউনিং ডিভাইস হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
প্রতিরোধী লোড এবং অ্যাটেনুয়েটর:
অন্য যেকোনো ট্রান্সমিশন সিস্টেমের মতো, ওয়েভগাইডগুলিকে কখনও কখনও নিখুঁত ইম্পিডেন্স ম্যাচিং এবং টিউনড লোডের প্রয়োজন হয় যাতে প্রতিফলন ছাড়াই আগত তরঙ্গ সম্পূর্ণরূপে শোষণ করা যায় এবং ফ্রিকোয়েন্সি সংবেদনশীল না হয়। এই ধরনের টার্মিনালগুলির জন্য একটি প্রয়োগ হল সিস্টেমে বিভিন্ন শক্তি পরিমাপ করা যা আসলে কোনও শক্তি বিকিরণ না করেই করা হয়।
চিত্র ৩ ওয়েভগাইড রেজিস্ট্যান্স লোড(ক) সিঙ্গেল টেপার(খ) ডাবল টেপার
সবচেয়ে সাধারণ প্রতিরোধী টার্মিনেশন হল ওয়েভগাইডের শেষে স্থাপিত ক্ষতিকারক ডাইলেক্ট্রিকের একটি অংশ এবং টেপার করা (আগত তরঙ্গের দিকে অগ্রভাগ নির্দেশ করে) যাতে প্রতিফলন না ঘটে। এই ক্ষতিকারক মাধ্যমটি ওয়েভগাইডের সম্পূর্ণ প্রস্থ দখল করতে পারে, অথবা এটি ওয়েভগাইডের শেষের কেন্দ্র দখল করতে পারে, যেমন চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে। টেপারটি একক বা দ্বিগুণ টেপার হতে পারে এবং সাধারণত λp/2 দৈর্ঘ্যের হয়, যার মোট দৈর্ঘ্য প্রায় দুটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য। সাধারণত কাচের মতো ডাইলেক্ট্রিক প্লেট দিয়ে তৈরি, যা বাইরে কার্বন ফিল্ম বা জলের গ্লাস দিয়ে আবৃত থাকে। উচ্চ-শক্তি প্রয়োগের জন্য, এই ধরনের টার্মিনালগুলিতে ওয়েভগাইডের বাইরে তাপ সিঙ্ক যুক্ত করা যেতে পারে এবং টার্মিনালে সরবরাহ করা শক্তি তাপ সিঙ্কের মাধ্যমে বা জোরপূর্বক বায়ু শীতলকরণের মাধ্যমে বিচ্ছুরিত করা যেতে পারে।

চিত্র ৪ চলমান ভ্যান অ্যাটেনুয়েটর
চিত্র ৪-এ দেখানো ডাইইলেকট্রিক অ্যাটেনুয়েটরগুলিকে অপসারণযোগ্য করা যেতে পারে। ওয়েভগাইডের মাঝখানে স্থাপন করা হলে, এটি ওয়েভগাইডের কেন্দ্র থেকে পার্শ্বীয়ভাবে সরানো যেতে পারে, যেখানে এটি সর্বাধিক অ্যাটেনুয়েশন প্রদান করবে, প্রান্তগুলিতে, যেখানে অ্যাটেনুয়েশন অনেক কমে যায় কারণ ডমিনেন্ট মোডের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি অনেক কম।
ওয়েভগাইডে অ্যাটেন্যুয়েশন:
ওয়েভগাইডের শক্তি হ্রাসের মধ্যে প্রধানত নিম্নলিখিত দিকগুলি অন্তর্ভুক্ত থাকে:
১. অভ্যন্তরীণ তরঙ্গগাইড বিচ্ছিন্নতা বা ভুলভাবে সারিবদ্ধ তরঙ্গগাইড বিভাগ থেকে প্রতিফলন
2. ওয়েভগাইড দেয়ালে প্রবাহিত কারেন্টের কারণে ক্ষতি
৩. ভরা ওয়েভগাইডে ডাইইলেকট্রিক লস
শেষ দুটি সমাক্ষরেখার অনুরূপ ক্ষতির অনুরূপ এবং উভয়ই তুলনামূলকভাবে কম। এই ক্ষতি প্রাচীরের উপাদান এবং এর রুক্ষতা, ব্যবহৃত ডাইইলেক্ট্রিক এবং ফ্রিকোয়েন্সি (ত্বকের প্রভাবের কারণে) এর উপর নির্ভর করে। পিতলের নালীর জন্য, 5 GHz এ 4 dB/100m থেকে 10 GHz এ 12 dB/100m পর্যন্ত পরিসীমা, তবে অ্যালুমিনিয়াম নালীর জন্য, পরিসীমা কম। রূপালী-আবৃত তরঙ্গগাইডের জন্য, ক্ষতি সাধারণত 35 GHz এ 8dB/100m, 70 GHz এ 30dB/100m এবং 200 GHz এ 500 dB/100m এর কাছাকাছি হয়। ক্ষতি কমাতে, বিশেষ করে সর্বোচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে, তরঙ্গগাইডগুলিকে কখনও কখনও (অভ্যন্তরীণভাবে) সোনা বা প্ল্যাটিনাম দিয়ে প্রলেপ দেওয়া হয়।
যেমনটি আগেই উল্লেখ করা হয়েছে, ওয়েভগাইড একটি হাই-পাস ফিল্টার হিসেবে কাজ করে। যদিও ওয়েভগাইড নিজেই কার্যত ক্ষতিহীন, কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সির নীচের ফ্রিকোয়েন্সিগুলি মারাত্মকভাবে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। এই ক্ষয়টি ওয়েভগাইড মুখে প্রতিফলনের কারণে হয়, প্রচারের কারণে নয়।
ওয়েভগাইড কাপলিং:
ওয়েভগাইড কাপলিং সাধারণত ফ্ল্যাঞ্জের মাধ্যমে ঘটে যখন ওয়েভগাইডের টুকরো বা উপাদানগুলি একসাথে যুক্ত করা হয়। এই ফ্ল্যাঞ্জের কাজ হল একটি মসৃণ যান্ত্রিক সংযোগ এবং উপযুক্ত বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য নিশ্চিত করা, বিশেষ করে কম বাহ্যিক বিকিরণ এবং কম অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন।
ফ্ল্যাঞ্জ:
ওয়েভগাইড ফ্ল্যাঞ্জগুলি বৈজ্ঞানিক গবেষণায় মাইক্রোওয়েভ যোগাযোগ, রাডার সিস্টেম, স্যাটেলাইট যোগাযোগ, অ্যান্টেনা সিস্টেম এবং ল্যাবরেটরি সরঞ্জামগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি বিভিন্ন ওয়েভগাইড বিভাগগুলিকে সংযুক্ত করতে, লিকেজ এবং হস্তক্ষেপ প্রতিরোধ নিশ্চিত করতে এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্য ট্রান্সমিশন এবং ফ্রিকোয়েন্সি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের সুনির্দিষ্ট অবস্থান নিশ্চিত করতে ওয়েভগাইডের সুনির্দিষ্ট সারিবদ্ধতা বজায় রাখতে ব্যবহৃত হয়। চিত্র 5-এ দেখানো হিসাবে, একটি সাধারণ ওয়েভগাইডের প্রতিটি প্রান্তে একটি ফ্ল্যাঞ্জ থাকে।


চিত্র ৫ (ক) প্লেইন ফ্ল্যাঞ্জ; (খ) ফ্ল্যাঞ্জ কাপলিং।
কম ফ্রিকোয়েন্সিতে ফ্ল্যাঞ্জটি ব্রেজ করা হবে বা ওয়েভগাইডের সাথে ঝালাই করা হবে, যখন উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে একটি ফ্ল্যাট বাট ফ্ল্যাট ফ্ল্যাঞ্জ ব্যবহার করা হবে। যখন দুটি অংশ সংযুক্ত করা হয়, তখন ফ্ল্যাঞ্জগুলি একসাথে বোল্ট করা হয়, তবে সংযোগে বিচ্ছিন্নতা এড়াতে প্রান্তগুলি মসৃণভাবে শেষ করতে হবে। কিছু সমন্বয়ের মাধ্যমে উপাদানগুলিকে সঠিকভাবে সারিবদ্ধ করা স্পষ্টতই সহজ, তাই ছোট ওয়েভগাইডগুলিতে কখনও কখনও থ্রেডেড ফ্ল্যাঞ্জ থাকে যা একটি রিং নাট দিয়ে একসাথে স্ক্রু করা যেতে পারে। ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধির সাথে সাথে, ওয়েভগাইড কাপলিং এর আকার স্বাভাবিকভাবেই হ্রাস পায় এবং সিগন্যাল তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং ওয়েভগাইড আকারের অনুপাতে কাপলিং বিচ্ছিন্নতা বড় হয়ে যায়। অতএব, উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে বিচ্ছিন্নতা আরও ঝামেলাপূর্ণ হয়ে ওঠে।

চিত্র ৬ (ক) চোক কাপলিং এর ক্রস সেকশন; (খ) চোক ফ্ল্যাঞ্জের শেষ দৃশ্য
এই সমস্যা সমাধানের জন্য, ওয়েভগাইডগুলির মধ্যে একটি ছোট ফাঁক রেখে দেওয়া যেতে পারে, যেমন চিত্র 6-এ দেখানো হয়েছে। একটি সাধারণ ফ্ল্যাঞ্জ এবং একটি চোক ফ্ল্যাঞ্জ একসাথে সংযুক্ত একটি চোক কাপলিং। সম্ভাব্য বিচ্ছিন্নতার জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য, একটি শক্ত ফিটিং সংযোগ অর্জনের জন্য চোক ফ্ল্যাঞ্জে একটি L-আকৃতির ক্রস-সেকশন সহ একটি বৃত্তাকার চোক রিং ব্যবহার করা হয়। সাধারণ ফ্ল্যাঞ্জগুলির বিপরীতে, চোক ফ্ল্যাঞ্জগুলি ফ্রিকোয়েন্সি সংবেদনশীল, তবে একটি অপ্টিমাইজড ডিজাইন একটি যুক্তিসঙ্গত ব্যান্ডউইথ (সম্ভবত কেন্দ্র ফ্রিকোয়েন্সির 10%) নিশ্চিত করতে পারে যার উপর SWR 1.05 এর বেশি হয় না।
পোস্টের সময়: জানুয়ারী-১৫-২০২৪