Hohlleiter zu Koax Adapter

Koaxialkabel sind elektrische Kabel mit drei oder mehr Schichten: ein Leitermaterial innerhalb einer Isolierschicht, die von einer rohrförmigen Abschirmung umgeben ist. Wellenleiter sind Strukturen, die verschiedene Arten von Wellen leiten und lenken. Eine Wellenleiterkomponente einer bestimmten Dimension wird verwendet, um elektromagnetische Wellen einer bestimmten Frequenz auszubreiten. Einige Wellenleiter werden auch in integrierten Schaltkreisen verwendet. Wellenleiter-zu-Koaxial-Adapter bestehen aus einer Wellenleiterkomponente, die in den Wellenleiterschlauch passt und mit einem Flansch endet, und einer Koaxialsondenbaugruppe mit einem Koaxialadapter und Anschlussteilen. Der Koaxialkabeladapter wird typischerweise durch eine Wand des Wellenleiteradaptergehäuses abgegriffen. Dieses Beispiel zeigt einen HFWorks-Entwurf eines Adapters für einen rechteckigen Wellenleiter zum koaxialen Übergang bei 2,4 GHz.

Abbildung 1 - Geometrie der Koaxialantenne

Es ist bekannt, dass Wellenleiter wie Hochpassfilter funktionieren, da sie durch eine Grenzfrequenz gekennzeichnet sind, die durch das Dispersionsverhältnis bestimmt wird, das der Wellenzahl k auferlegt wird. Wir können dies in den simulierten Ergebnissen sehen, da einige Frequenzen unterhalb eines bestimmten Grenzwerts zurückgewiesen werden.

Das Design des Adapters ergibt sich aus der Konzeption und Optimierung einer Reihe von Dimensionsvariablen, die in dieser Abbildung dargestellt sind:

Abbildung 2 - Der einfache Übergang

Simulation

Durch diese Simulation sollten wir in der Lage sein, die Eigenschaften des Übergangs zwischen modelliertem Koaxialkabel und Wellenleiter zu analysieren: den Leistungsverlust, den Rückflussverlust sowie Nahfelddiagramme in der E- und H-Ebene. Wir werden in der Lage sein, den animierten Übergang in 3D zwischen den koaxialen Wellen und den Wellen, die sich im Hohlraum des Wellenleiters ausbreiten, zu visualisieren.

Eingabegrößen und Randbedingungen

Der Wellenleiter hat einen Hohlraum mit Luft, der den Stiel des Koaxialleiters umgibt, an dessen Boden sich der Eingangsanschluss befindet. Wir weisen der offenen Seite des Wellenleiters einen zweiten Port zu. Wir betrachten die Leiter und die leitenden Wände des Wellenleiters als PEC.

Ergebnisse

Das Smith-Diagramm zeigt die Rückflussdämpfung der Verbindung zwischen dem Koaxialträger und dem Wellenleiter von 2 bis 4 GHz. Wir können die Kurve glatter machen, indem wir einen kleineren Frequenzschritt anwenden.

Abbildung 3 - Rückkehrverlust des Übergangs an beiden Ports

Abbildung 4 - Wellenausbreitung in der Antenne bei 2,33 GHz (Vorder- und Rechtsansicht)

Diese Aufnahmen zeigen die nahe Verteilung des elektrischen Feldes im Adapter zwischen Wellenleiter und Koax. Die zweite Ansicht entspricht einer Oberflächenbeschneidung: Diese Funktion wird in HFWorks bereitgestellt, um die E- und H-Feldverteilungen in den inneren Teilen der Struktur zu untersuchen.