الموجات الدقيقة
إن مفهوم الموجات الدقيقة ينطبق على الإشارات الكهربائية ذات الترددات المحصورة بين 300HZ إلى 300MHZ غير أنه بالسنبة لتقنية الأتصالات فإن الموجات الدقيقة عادة ما تخص النطاق الترددي مابين 1GHZ إلى 30GHZ .
مع العلم أن طول الموجة مرتبط بتردد الموجة حسب العلاقة التالية
حيث C هي سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية وتساوي
عادة ما تتقسم الترددات المستعملة في تقنية الأتصالات في نطاقات محدةة معروفة باختصار حرفية ترمز إلى قيمة التردد , ويتضح من الجدول السابق أن نطاق الموجات الميكرويف محصورة بين L إلى M حسب الترميز القديم ومن D إلى K حسب الترميز الجديد .
أي أن طول الموجات المستعملة في هذا المجال تتراوح من طول الموجة
هذا يعني أن العناصر المتعارف عليها في الإلكترونيات وطريقة حساب الدوائر المتكونة منها بواسطة التيار والجهد لم تعد مجدية نظرا لقصر الموجة بالسنبة للعنصر , مثل المقاومة المستعملة في الدوائر الإلكترونية ذات الترددات المنخفضة والتي طولها مع أرجلها حوالي 3cm أي عدة مرات طول الموجة السنتمترية , يعني أن التيار والجهد على هذا العنصر ليس له نفس القيمة على طول العنصر حيث قد يكون الجهد في نقطة ما على هذا العنصر موجبا بينما يكون في نقطة أخرى على نفس العنصر سالبا , كما هو مبين بالشكل أدناه
بالإضافة إلى ذلك فإن أرجل المقاومة الموضحة في الشكل أعلاه يقارب طولها ربع طول الموجة وبالتالي فإنها تلعب دور هوائي مشع للمجالات الكهرومغناطيسية التي تؤثر في العناصر المجاورة في الدائرة على اللوح المطبوع وكذلك على الأجهزة القريبة من الدائرة , مما يؤدي إلى أخطاء في عمل الدائرة وتشويش للأجهزة المجاورة , قد يؤدي هذا إلى الإشعاع إلى ضرر أيضا بالأشخاص القريبين من هذا الإشعاع وحتى التوصيلات الميكرويف تأخذ أطوالها بعين الأعتبار وتعتبر من عناصر دوائر الميكرويف .
لهذا كله نستعمل في تقنية الميكرويف طريقة مختلفة لحساب الدوائر وعناصر مختلفة عما هو مستعمل في الترددات المنخفضة .
...................................................................................................................................
خطوط النقل
تقوم المولادت الكهربائية بنقل الطاقة الكهربائية المنتجة في المعامل وتمر عبر مئات الكيلو مترات أو حتى آلاف منها إذا كانت الشبكة الكهربية دولية , وهنالك بعض الدول التي تتصل بالمشاريع الكهربائية فيما بينهما .
أجزاء خطوط النقل :-
1- خطوط النقل ذو السلكين
نتيجة لارتفاع ترددات المايكرويف فإن خط النقل ذو السلكين المتعارف عليه في الهاتف مثلا وفي الصوتيات لا يمكن استعماله في الميكرويف لفقده العالي نتيجة إشعاعه وتأثره بالمجالات الكهرومغناطيسية الخارجية .
نتيجة للترددات العالية إن التيار الذي يمر في الناقل ينزاح إلى المحيط الخارجي أو القشرة الخارجية لمقطع الناقل وهذا ما يعرف بظاهرة الجلد (skin effect) . فانحصار التيار في أطراف مقطع الناقل يسبب ارتفاع المقاومة وبالتالي ازدياد الفقد ولذلك لا يصلح الخط النقال ذو السلكين للإشارات ذات التردد التي يفوق ترددها f=100MHZ .
2- الكوابل المحورية
يتكون الكيبل المحوري من ناقل داخلي عادة من النحاس لجودة ناقليته للتيار الكهربائي وجدواه الأقتصادية وحوله ناقل خارجي على شكل أسطوانة مجوفة من النحاس أيضا أو من الألمنيوم حيث يكون محورها الناقل الداخلي ويفصل بين الناقلين وسط عازل إما الهواء أو مادة بلاستيكية البوليتلان مثلا وهذا الوسط هو الذي يؤثر في خصائص الخط المحوري .
أنواع الكوابل المحوية :-
1- نوع متين (Rigid) يطلق عليه اسم الكيبل الهوائي .
2- نوع لين (Flexible) ويكون الوسط الفاصل بين الناقل الداخلي والخارجي .
من مزايا الكوابل المحورية نتيجة للالتفاف الناقل الخارجي حول الداخلي فإن إشعاع المجالات المغناطيسية نحو الخارج مضمحل وبالتالي فإن الفقد يكون منخفضا . وتوضح الكوابل المحورية عادة للميكرويف عادة بمعاوقة ذاتية تساوي أومz= 50 .
هو عبارة عن كيبل محوري مفتوح بحيث يكون الناقل الخارجي مستو وهو قاعدة أرضية للناقل الداخلي المعزول عنه بالوسط العازل ذي السماحية النسبية .
فالميكروستريب : عبارة عن شريط ناقل مطبوع فوق سطح لوحة عازلة ذات سماحية نسبة مرتفعة وسطحها الآخر يمثل قاعدة أرضية ناقلة .
عند توصيل إشارة ذات تردد عالي ميكرويف بالميكروستريب فإنه يتولد بين الشريط الناقل والقاعدة مجال كهرومغناطيسي من نوع أو شبيه جدا بنمط مايعرف ب (Transverse Electro Magnetic (TEM أي الموجات الكهرومغناطسية المستعرضة التي تنتشر على طول الميكروستريب الشكل التالي
ومن مزايا المايكروستريب أنه يمكن من تصميم الدوائر ميكرويف صغيرة الحجم مما يسمح لوع عناصر لدائرة وخط النقل على لوحة مطبوعة واحدة وهو ما يطلق عليىه تقنية (Micowave Monolitlye Integrated Circuit (MMIC التي تستعمل في أجهزة الاتصالات الحديثة مثل الجوال وأجهزة استقبال الاتصالات عبر الأقمار الصناعية كذلك يمكن توليد هوائيات في نطاق الميكرويف .
4- الدليل الموجي
في الترددات العالية للميكرويف يمكن استعمال أنابيب معدنية فارغة لنقل الموجات (بسبب ظاهرة الجلد (Skin effect) . تنتشر الموجة داخل الأنبوب عن طريق الأنعكاسات المتتالية على جدرانه ويسمى هذا الأنبوب الذي يقود الموجات الدليل الموجي عادة تستعمل الأنابيب ذات مقاطع بسيطة إما مستطيلة أو دائرية أو بيضاوية (بيضاوية المقطع) وتكون إما صلبة أو لينة .
وحتى يمكن انتشار الموجة في الدليل الموجي يجب أن يكون تردد الموجة مرتبط بأبعاد المقطع فكلما ارتفع التردد صغر حجم الدليل الموجي ولهذا السبب يكون استعمال الدليل الموجي في بداية من الترددات 3GHZ وما فوق حيث ينتهي استعمال الكيبل المحوري لعلو الفقد فيه .
أما بالنسبة للدليل الموجي الذي وسطه الهواء ولا يحتوي على عازل فإن الفقد فيه قليل وخاصة إذا ما استعمل ناقل جيد لجدرانه ومن مميزاته نظرا لعدم وجود عازل داخلي في الدليل الموجي فإنه قادر على نقل قدرة أعلى مما هو الحال بالنسبة للكوابل المحورية لعدم وجود خطر القفز الوميضي وتبلغ قدرة الدليل الموجي حوالي أضعاف قدرة الناقل المحوري يتميز أيضا الدليل الموجي بالنسبة للكوابل المحورية حيث يمكن توصيل موجات ذات تردد عالي تصل إلى ما فوق 220GHZ .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق