ওয়েভগাইডের ইম্পিডেন্স ম্যাচিং কীভাবে অর্জন করা যায়? মাইক্রোস্ট্রিপ অ্যান্টেনা তত্ত্বের ট্রান্সমিশন লাইন তত্ত্ব থেকে আমরা জানি যে, সর্বোচ্চ শক্তি সঞ্চালন এবং সর্বনিম্ন প্রতিফলন ক্ষতি অর্জনের জন্য ট্রান্সমিশন লাইনগুলোর নিজেদের মধ্যে অথবা ট্রান্সমিশন লাইন ও লোডের মধ্যে ইম্পিডেন্স ম্যাচিং করতে উপযুক্ত সিরিজ বা প্যারালাল ট্রান্সমিশন লাইন নির্বাচন করা যেতে পারে। মাইক্রোস্ট্রিপ লাইনের ইম্পিডেন্স ম্যাচিং-এর একই নীতি ওয়েভগাইডের ইম্পিডেন্স ম্যাচিং-এর ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য। ওয়েভগাইড সিস্টেমে প্রতিফলনের কারণে ইম্পিডেন্স মিসম্যাচ হতে পারে। যখন ইম্পিডেন্সের অবনতি ঘটে, তখন এর সমাধান ট্রান্সমিশন লাইনের মতোই, অর্থাৎ, প্রয়োজনীয় মান পরিবর্তন করা। মিসম্যাচটি কাটিয়ে ওঠার জন্য ওয়েভগাইডের পূর্ব-গণনাকৃত পয়েন্টগুলোতে ল্যাম্পড ইম্পিডেন্স স্থাপন করা হয়, যার ফলে প্রতিফলনের প্রভাব দূর হয়। ট্রান্সমিশন লাইনে ল্যাম্পড ইম্পিডেন্স বা স্টাব ব্যবহার করা হলেও, ওয়েভগাইডে বিভিন্ন আকারের ধাতব ব্লক ব্যবহার করা হয়।
চিত্র ১: তরঙ্গগাইড আইরিস এবং সমতুল্য বর্তনী, (ক) ধারকীয়; (খ) আবেশীয়; (গ) অনুনাদী।
চিত্র ১-এ বিভিন্ন ধরণের ইম্পিডেন্স ম্যাচিং দেখানো হয়েছে, যা প্রদর্শিত যেকোনো রূপ নিতে পারে এবং ক্যাপাসিটিভ, ইন্ডাকটিভ বা রেজোনেন্ট হতে পারে। এর গাণিতিক বিশ্লেষণ জটিল, কিন্তু ভৌত ব্যাখ্যা তেমন নয়। চিত্রে প্রথম ক্যাপাসিটিভ ধাতব স্ট্রিপটি বিবেচনা করলে দেখা যায় যে, ওয়েভগাইডের উপরের এবং নীচের দেয়ালের মধ্যে যে বিভব (ডমিন্যান্ট মোডে) বিদ্যমান ছিল, তা এখন কাছাকাছি থাকা দুটি ধাতব পৃষ্ঠের মধ্যে বিদ্যমান, ফলে ওই বিন্দুতে ক্যাপাসিট্যান্স বৃদ্ধি পায়। এর বিপরীতে, চিত্র ১খ-এর ধাতব ব্লকটি এমন জায়গায় তড়িৎ প্রবাহের অনুমতি দেয় যেখানে আগে তা প্রবাহিত হতো না। ধাতব ব্লকটি যুক্ত করার ফলে পূর্বে বর্ধিত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের তলে তড়িৎ প্রবাহ ঘটবে। সুতরাং, চৌম্বক ক্ষেত্রে শক্তি সঞ্চয় হয় এবং ওয়েভগাইডের ওই বিন্দুতে ইন্ডাকট্যান্স বৃদ্ধি পায়। এছাড়াও, যদি চিত্র গ-এর ধাতব রিংটির আকৃতি এবং অবস্থান যুক্তিসঙ্গতভাবে ডিজাইন করা হয়, তবে সৃষ্ট ইন্ডাকটিভ রিঅ্যাকট্যান্স এবং ক্যাপাসিটিভ রিঅ্যাকট্যান্স সমান হবে এবং অ্যাপারচারটি প্যারালাল রেজোন্যান্সে থাকবে। এর মানে হলো, প্রধান মোডের ইম্পিডেন্স ম্যাচিং ও টিউনিং খুব ভালো, এবং এই মোডের শান্টিং প্রভাব নগণ্য হবে। তবে, অন্যান্য মোড বা ফ্রিকোয়েন্সি ক্ষীণ হয়ে যাবে, তাই অনুরণনকারী ধাতব রিংটি ব্যান্ডপাস ফিল্টার এবং মোড ফিল্টার উভয় হিসেবেই কাজ করে।
চিত্র ২:(ক) ওয়েভগাইড পোস্ট;(খ) দুই-স্ক্রু ম্যাচিং
টিউন করার আরেকটি পদ্ধতি উপরে দেখানো হয়েছে, যেখানে একটি নলাকার ধাতব স্তম্ভ এর একটি প্রশস্ত দিক থেকে ওয়েভগাইডের মধ্যে প্রসারিত হয় এবং ঐ বিন্দুতে ল্যাম্পড রিঅ্যাকট্যান্স প্রদানের ক্ষেত্রে একটি ধাতব স্ট্রিপের মতোই প্রভাব ফেলে। ধাতব স্তম্ভটি ক্যাপাসিটিভ বা ইন্ডাকটিভ হতে পারে, এটি ওয়েভগাইডের মধ্যে কতটা প্রসারিত হয়েছে তার উপর নির্ভর করে। মূলত, এই ম্যাচিং পদ্ধতিটি হলো, যখন এই ধরনের একটি ধাতব স্তম্ভ ওয়েভগাইডের মধ্যে সামান্য প্রসারিত হয়, তখন এটি ঐ বিন্দুতে একটি ক্যাপাসিটিভ সাসসেপ্ট্যান্স প্রদান করে, এবং এই ক্যাপাসিটিভ সাসসেপ্ট্যান্স বাড়তে থাকে যতক্ষণ না এর অনুপ্রবেশ প্রায় একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের এক-চতুর্থাংশ হয়। এই বিন্দুতে, সিরিজ রেজোন্যান্স ঘটে। ধাতব স্তম্ভটির আরও অনুপ্রবেশের ফলে একটি ইন্ডাকটিভ সাসসেপ্ট্যান্স তৈরি হয় যা এর প্রবেশ আরও সম্পূর্ণ হওয়ার সাথে সাথে হ্রাস পায়। মধ্যবিন্দুতে স্থাপনের সময় রেজোন্যান্সের তীব্রতা স্তম্ভটির ব্যাসের ব্যস্তানুপাতিক এবং এটি একটি ফিল্টার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে এক্ষেত্রে এটি উচ্চতর মোডগুলিকে প্রেরণ করার জন্য একটি ব্যান্ড স্টপ ফিল্টার হিসাবে ব্যবহৃত হয়। ধাতব স্ট্রিপের ইম্পিড্যান্স বাড়ানোর তুলনায়, ধাতব স্তম্ভ ব্যবহারের একটি প্রধান সুবিধা হলো এগুলো সহজে সামঞ্জস্য করা যায়। উদাহরণস্বরূপ, কার্যকর ওয়েভগাইড ম্যাচিং অর্জনের জন্য দুটি স্ক্রু টিউনিং ডিভাইস হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
রোধক লোড এবং অ্যাটেনিউয়েটর:
অন্যান্য যেকোনো ট্রান্সমিশন সিস্টেমের মতোই, ওয়েভগাইডগুলোকে প্রতিফলন ছাড়াই আগত তরঙ্গ সম্পূর্ণরূপে শোষণ করতে এবং ফ্রিকোয়েন্সি-অসংবেদনশীল হতে কখনও কখনও নিখুঁত ইম্পিডেন্স ম্যাচিং এবং টিউনড লোডের প্রয়োজন হয়। এই ধরনের টার্মিনালের একটি প্রয়োগ হলো প্রকৃতপক্ষে কোনো শক্তি বিকিরণ না করেই সিস্টেমের বিভিন্ন পাওয়ার পরিমাপ করা।
চিত্র ৩ ওয়েভগাইড রেজিস্ট্যান্স লোড (ক) একক টেপার (খ) দ্বৈত টেপার
সবচেয়ে সাধারণ রোধক টার্মিনেশন হলো ওয়েভগাইডের প্রান্তে স্থাপিত একটি লসি ডাইইলেকট্রিক অংশ, যা প্রতিফলন এড়ানোর জন্য ক্রমশ সরু করা থাকে (এর অগ্রভাগ আগত তরঙ্গের দিকে নির্দেশিত থাকে)। এই লসি মাধ্যমটি ওয়েভগাইডের সম্পূর্ণ প্রস্থ জুড়ে থাকতে পারে, অথবা এটি কেবল ওয়েভগাইডের প্রান্তের কেন্দ্রেও থাকতে পারে, যেমনটি চিত্র ৩-এ দেখানো হয়েছে। এই সরুকরণ একক বা দ্বৈত হতে পারে এবং সাধারণত এর দৈর্ঘ্য λp/2 হয়, যার মোট দৈর্ঘ্য প্রায় দুটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সমান। এটি সাধারণত কাচের মতো ডাইইলেকট্রিক প্লেট দিয়ে তৈরি হয়, যার বাইরের দিকে কার্বন ফিল্ম বা ওয়াটার গ্লাসের প্রলেপ থাকে। উচ্চ-ক্ষমতার প্রয়োগের জন্য, এই ধরনের টার্মিনালগুলিতে ওয়েভগাইডের বাইরে হিট সিঙ্ক যুক্ত করা যেতে পারে এবং টার্মিনালে সরবরাহ করা শক্তি হিট সিঙ্কের মাধ্যমে বা জোরপূর্বক বায়ু শীতলীকরণের মাধ্যমে অপসারিত করা যায়।
চিত্র ৪ চলনযোগ্য ভেইন অ্যাটেনিউয়েটর
চিত্র ৪-এ দেখানো অনুযায়ী ডাইইলেকট্রিক অ্যাটেনিউয়েটর অপসারণযোগ্য করে তৈরি করা যায়। ওয়েভগাইডের মাঝখানে স্থাপন করে এটিকে কেন্দ্র থেকে পার্শ্বীয়ভাবে প্রান্ত পর্যন্ত সরানো যায়; কেন্দ্রে এটি সর্বাধিক অ্যাটেনিউয়েশন প্রদান করে, আর প্রান্তে অ্যাটেনিউয়েশন ব্যাপকভাবে হ্রাস পায়, কারণ সেখানে প্রধান মোডের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রাবল্য অনেক কম থাকে।
ওয়েভগাইডে অ্যাটেনুয়েশন:
ওয়েভগাইডের শক্তি হ্রাস প্রধানত নিম্নলিখিত বিষয়গুলো অন্তর্ভুক্ত করে:
১. অভ্যন্তরীণ ওয়েভগাইড অসংলগ্নতা বা ভুলভাবে সারিবদ্ধ ওয়েভগাইড অংশ থেকে প্রতিফলন
২. ওয়েভগাইড প্রাচীরে বিদ্যুৎ প্রবাহের কারণে সৃষ্ট ক্ষতি
৩. পূর্ণ তরঙ্গ নির্দেশিকায় পরাবৈদ্যুতিক ক্ষতি
শেষের দুটি কোঅ্যাক্সিয়াল লাইনের অনুরূপ লসের মতোই এবং উভয়ই তুলনামূলকভাবে কম। এই লস দেয়ালের উপাদান ও তার অমসৃণতা, ব্যবহৃত ডাইইলেকট্রিক এবং ফ্রিকোয়েন্সির (স্কিন এফেক্টের কারণে) উপর নির্ভর করে। পিতলের কন্ডুইটের ক্ষেত্রে, এর পরিসর ৫ গিগাহার্টজে ৪ ডিবি/১০০মি থেকে ১০ গিগাহার্টজে ১২ ডিবি/১০০মি পর্যন্ত, কিন্তু অ্যালুমিনিয়াম কন্ডুইটের ক্ষেত্রে এই পরিসর আরও কম। রূপার প্রলেপযুক্ত ওয়েভগাইডের জন্য, লস সাধারণত ৩৫ গিগাহার্টজে ৮ ডিবি/১০০মি, ৭০ গিগাহার্টজে ৩০ ডিবি/১০০মি এবং ২০০ গিগাহার্টজে প্রায় ৫০০ ডিবি/১০০মি হয়ে থাকে। লস কমানোর জন্য, বিশেষ করে সর্বোচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে, ওয়েভগাইডগুলোকে কখনও কখনও (অভ্যন্তরীণভাবে) সোনা বা প্ল্যাটিনাম দিয়ে প্রলেপ দেওয়া হয়।
যেমনটা আগেই উল্লেখ করা হয়েছে, ওয়েভগাইডটি একটি হাই-পাস ফিল্টার হিসেবে কাজ করে। যদিও ওয়েভগাইডটি নিজে কার্যত লসহীন, কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সির নিচের ফ্রিকোয়েন্সিগুলো তীব্রভাবে ক্ষীণ হয়ে যায়। এই ক্ষীণতা প্রসারণের কারণে নয়, বরং ওয়েভগাইডের মুখে প্রতিফলনের কারণে ঘটে থাকে।
ওয়েভগাইড কাপলিং:
ওয়েভগাইডের বিভিন্ন অংশ বা উপাদান একসাথে যুক্ত করার সময় সাধারণত ফ্ল্যাঞ্জের মাধ্যমে ওয়েভগাইড কাপলিং ঘটে থাকে। এই ফ্ল্যাঞ্জের কাজ হলো একটি মসৃণ যান্ত্রিক সংযোগ এবং উপযুক্ত বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য, বিশেষ করে কম বাহ্যিক বিকিরণ ও কম অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন নিশ্চিত করা।
ফ্ল্যাঞ্জ:
মাইক্রোওয়েভ যোগাযোগ, রাডার সিস্টেম, স্যাটেলাইট যোগাযোগ, অ্যান্টেনা সিস্টেম এবং বৈজ্ঞানিক গবেষণার পরীক্ষাগার সরঞ্জামগুলিতে ওয়েভগাইড ফ্ল্যাঞ্জ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি ওয়েভগাইডের বিভিন্ন অংশকে সংযুক্ত করতে, লিকেজ ও ইন্টারফেরেন্স প্রতিরোধ করতে এবং ওয়েভগাইডের সঠিক অ্যালাইনমেন্ট বজায় রাখতে ব্যবহৃত হয়, যা উচ্চ নির্ভরযোগ্য সঞ্চালন এবং ফ্রিকোয়েন্সি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের নির্ভুল অবস্থান নিশ্চিত করে। একটি সাধারণ ওয়েভগাইডের প্রতিটি প্রান্তে একটি করে ফ্ল্যাঞ্জ থাকে, যেমনটি চিত্র ৫-এ দেখানো হয়েছে।
চিত্র ৫ (ক) প্লেইন ফ্ল্যাঞ্জ; (খ) ফ্ল্যাঞ্জ কাপলিং।
কম ফ্রিকোয়েন্সিতে ফ্ল্যাঞ্জটি ওয়েভগাইডের সাথে ব্রেজ বা ওয়েল্ড করা হয়, আর বেশি ফ্রিকোয়েন্সিতে একটি অপেক্ষাকৃত চ্যাপ্টা বাট ফ্ল্যাট ফ্ল্যাঞ্জ ব্যবহার করা হয়। যখন দুটি অংশ যুক্ত করা হয়, তখন ফ্ল্যাঞ্জগুলো বোল্ট দিয়ে একসাথে আটকানো হয়, কিন্তু সংযোগে অসংগতি এড়ানোর জন্য এর প্রান্তগুলো অবশ্যই মসৃণভাবে শেষ করতে হবে। কিছু সমন্বয়ের মাধ্যমে উপাদানগুলোকে সঠিকভাবে সারিবদ্ধ করা স্পষ্টতই সহজ, তাই ছোট ওয়েভগাইডগুলোতে কখনও কখনও থ্রেডেড ফ্ল্যাঞ্জ লাগানো থাকে যা একটি রিং নাট দিয়ে একসাথে স্ক্রু করে লাগানো যায়। ফ্রিকোয়েন্সি বাড়ার সাথে সাথে ওয়েভগাইড কাপলিংয়ের আকার স্বাভাবিকভাবেই কমে যায় এবং সিগন্যালের তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও ওয়েভগাইডের আকারের অনুপাতে কাপলিংয়ের অসংগতি আরও বড় হতে থাকে। ফলে, বেশি ফ্রিকোয়েন্সিতে এই অসংগতিগুলো আরও বেশি সমস্যাজনক হয়ে ওঠে।
চিত্র ৬ (ক) চোক কাপলিং-এর প্রস্থচ্ছেদ; (খ) চোক ফ্ল্যাঞ্জের প্রান্তীয় দৃশ্য
এই সমস্যা সমাধানের জন্য, ওয়েভগাইডগুলোর মধ্যে একটি ছোট ফাঁক রাখা যেতে পারে, যেমনটি চিত্র ৬-এ দেখানো হয়েছে। একটি চোক কাপলিং হলো একটি সাধারণ ফ্ল্যাঞ্জ এবং একটি চোক ফ্ল্যাঞ্জকে একসাথে সংযুক্ত করে গঠিত। সম্ভাব্য বিচ্ছিন্নতা পূরণের জন্য, আরও দৃঢ় সংযোগ নিশ্চিত করতে চোক ফ্ল্যাঞ্জে একটি L-আকৃতির প্রস্থচ্ছেদযুক্ত বৃত্তাকার চোক রিং ব্যবহার করা হয়। সাধারণ ফ্ল্যাঞ্জের মতো নয়, চোক ফ্ল্যাঞ্জগুলো ফ্রিকোয়েন্সি সংবেদনশীল, কিন্তু একটি অপ্টিমাইজড ডিজাইন একটি যুক্তিসঙ্গত ব্যান্ডউইথ (সম্ভবত কেন্দ্র ফ্রিকোয়েন্সির ১০%) নিশ্চিত করতে পারে, যার উপর SWR ১.০৫ অতিক্রম করে না।
পোস্ট করার সময়: ১৫-জানুয়ারি-২০২৪

