محول خط النقل المتوازي ثنائي التردد مع الأحمال المعقدة

أهمية التطرق الى محول خط النقل المتوازي ثنائي التردد

يعد محول خط النقل (TLT) مكوناُ أساسياً في نظام الترددات الراديوية و الميكروويف، وبالنسبة لتردد معين؛ فإنه يمكنه تحويل ممانعة تحميل المصدر إلى ممانعة حمل طرفي مختلفة وتقديم أقصى طاقة في نفس الوقت، ووفقاً لمتطلبات التطبيق المختلفة؛ فإن موانع الإدخال أو الإخراج من ترانزستورات الطاقة أو الهوائيات أو مقسمات الطاقة أو البالونات ليست دائماً مقاومة تحميل حقيقية، كما أن هناك حاجة إلى (TLTs) المرنة لتتناسب مع أنواع مختلفة من الممانعة المعقدة.

حيث يمكن استخدام قسم واحد فقط من خط الإرسال (TL) ليس فقط لمطابقة الممانعة الواقعية، ولكن أيضاً لمطابقة الممانعة المعقدة إلى المعقدة في عملية أحادية النطاق، وبالتركيز على مطابقة الممانعة الواقعية إلى الواقعية نفسها، عن طريق إضافة أقسام (TL) متتالية إضافية، كما يمكن تصميم أقسام (TL) المتتالية لتشغيل النطاق المزدوج أو أداء النطاق العريض.

ومع زيادة عدد أقسام (TL) المتتالية؛ فإنه يمكن تحقيق النطاقات المتعددة، وعلاوة على ذلك؛ فإنه لا يمكن تصميم أقسام (TL) المتتالية متعددة النطاقات لتطبيق الممانعة الحقيقية فحسب، ولكن أيضاً لتطبيق الممانعة المعقدة.

إن (TLT) المقترنة هي طوبولوجيا المحولات الأساسية الأخرى، وبالمقارنة مع طوبولوجيا (TLT) المتتالية؛ فإنه يمكن أن توفر (TLTs) المقترنة متغيرات إضافية يمكن استخدامها لمطابقة النطاق العريض وكتل التيار المستمر وحجم الدائرة الكهربائية المدمجة والتطبيق متعدد النطاقات، ونظراً لأن قوة الاقتران القابلة للتصميم لـ (TLT) المقترنة محدودة للغاية، كما يُفضل تحويل الأجزاء المفتوحة أو القصيرة (OS / SS) في التصميم.

بحيث يمكن بسهولة تنفيذ تطبيقات أحادية النطاق أو ثنائية النطاق أو حتى تطبيقات متعددة النطاق، وذلك  بالنظر إلى احتياجات “النطاق الترددي” الدقيقة، كما تم الإبلاغ أيضاً عن عدة أنواع مختلفة من محولات ترشيح النطاق الترددي ومتطلبات النظام المختلفة.

نطاق الممانعة الكهربائية القابلة للتخصيص مع الأحمال المعقدة

نظراً للحد من نطاقات الممانعات المميزة القابلة للتخصيص (أو الأطوال الكهربائية)؛ فإن القيم القابلة للتصميم مختلفة تمامًا بالنسبة للطوبولوجيا المتنوعة، وبالتالي؛ فهي طريقة مهمة جداً وفعالة للتمييز بين أداء الدوائر، وعلى سبيل المثال، يمكن استخدامه لتقييم:

• النطاق القابل للتصميم لنسبة الحمل الطرفي في تطبيقات.

• (TLT) في عرض النطاق الترددي لتطبيقات المرشح.

• النطاق المحدد لنسبة التردد في الدوائر ثنائية التردد الكهربائي.

وبالمقارنة مع صيغ القيد الغامضة المشتقة من مطابقة الشرط؛ فإن المناطق المسموح بها والممنوعة، بحيث يمكن أن توفر حداً مرئياً تماماً على “مخطط سميث”، والذي يمكن فصل النطاقات القابلة للتخصيص وغير القابلة للتصميم بوضوح.

في الآونة الأخيرة، تم الإبلاغ عن محول خط نقل متوازي ثنائي التردد (PTLT) للأحمال الطرفية الحقيقية، وهو يتكون فقط من محولات (TL) متوازية ذات أطوال مادية مختلفة، ومن خلال تحليل نسبة الأطوال الفيزيائية؛ فإنه يتم رسم خرائط للمناطق المربعة القابلة للتخصيص على مستوى الطول الكهربائي.

معادلات التصميم الخاصة بمحول خط النقل المتوازي ثنائي التردد

يوضح الشكل التالي الهيكل المقترح لمحطة (PTLT) ثنائية التردد، وعلى الرغم من إدخال نفس الهيكل  لتطبيقات الأحمال الكهربائية الطرفية الحقيقية؛ فقد تم الإبلاغ مؤخراً عن التحليل ثنائي التردد لنهج رسم الخرائط ثلاثية الأبعاد لتطبيق الأحمال الطرفية المعقدة في هذا الطرح.

ففي الشكل التالي هناك (Z1) و (Z2) عبارة عن ممانعات مميزة للخط (1) والخط (2) على التوالي وأطوالهما الفيزيائية هي (l1) و (l2)، حيث تم تعريف (l1> l2)، كما أن (β) يدل على انتشار ثابت من (TLs)، وذلك للتشغيل ثنائي التردد، كما يتم تعريف ترددين تصميم على أنهما (f1) و (f2)، حيث (f1 <f2) ونسبة التردد (u = f2 / f1).

كذلك؛ فإن (1) و (2) هما ثوابت الانتشار عند (f1) و (f2) على التوالي، وأخيراً؛ فإنه يمكن كتابة حملتين طرفيتين معقدتين كـ [ZS = R + jX]، حيث [ZS1 = R1 + jX1] عند (f1) و [ZS2 = R2 + jX2] عند (f2) على التوالي.، بحيث تم تعريف الحمل الطرفي (ZL = 50Ω).

وأخيراً تم تقديم محول خط نقل موازي بأحمال طرفية معقدة لتصميم ثنائي التردد، كما تم تلخيص أربعة أنماط مختلفة لرسم الخرائط للمناطق القابلة للتصميم حديثاً على مستوى (EL-EL) في ظل ظروف حالات مختلفة من الأحمال الطرفية المعقدة، وذلك من خلال إضافة محور (FR) عمودي إضافي، كما يمكن بسهولة رسم النطاقات المصممة لنسبة التردد في المكعب ثلاثي الأبعاد على نظام إحداثيات (FR-EL-EL).

كما يطابق نهج رسم الخرائط ثلاثي الأبعاد المرئي الحمل الطرفي المعقد لمحول خط النقل المتوازي بترددين مختلفين، وذلك بالنسبة إلى نمط معين، ميزت الحدود بوضوح النطاقات القابلة للتصميم وغير القابلة للتصميم، وللتحقق من ذلك؛ فإنه تم تصميم وتصنيع وقياس مثالين، كما تمت مطابقة نتائج المحاكاة والقياس بشكل جيد للغاية.