Componente pasive pentru microunde

Tehnica frecventelor foarte inalte, (adica a undelor decimetrice, centrimetrice si milimetrice) cuprinse in gama 0,3 - 300 gigaherti (GHz) a capatat in ultima vreme o dezvoltare rapida, gasindu-si aplicare in cele mai diverse domenii ale tehnicii: in radiocomunicatie prin radiorelee si prin sateliti artificiali, in radiolocatie, in radionavigatie, in radioastronomie, in industrie, biologie, in calculatoarele electronice, etc.

Dupa cum se cunoaste, in tehnica frecventelor relativ joase circuitele sunt formate din rezistoare, bobine si condensatoare, caracterizate prin parametrii R, L, C ; astfel de circuite se numesc circuite cu constante concentrate, deoarece in bobina sau in condensator este concentrat campul electric si magnetic.

La frecventele inalte si foarte inalte, cand lungimea de unda, este mult mai mica decat lungimea circuitului, se poate considera ca circuitul are constantele electrice R, L, C repartizate pe lungimea circuitului.

Componentele electronice ca si echipamentele folosite in tehnica frecventelor foarte inalte se caracterizeaza prin conditii de lucru deosebite, motiv pentru care este nu numai necesara dar si deosebit de importanta tipizarea si standardizarea acestor componente si echipamente.

Componentele electronice utilizate in tehnica frecventelor foarte inalte (microundelor) se impart in componente pasive si in componente active.

In cele ce urmeaza voi face o scurta trecere  in revista a componentelor pasive pentru microunde.

Tipuri constructive

Dupa proprietatile electrice, familia componentelor pasive pentru microunde se divide in:

Componente reciproce (ghiduri, atenuatoare, filtre, circuite de adaptare, defazori etc.)

Componente nereciproce (izolatori, circulatori, giratori).

Constructiv aceste componente se realizeaza in urmatoarele variante tehnologice:

Ghiduri metalice

Componente cu pelicule subtiri sau groase

Componente cu constante concentrate

Ghidurile de unda sunt tuburi din material conductor folosite la transmiterea undelor electromagnetice; tehnologia lor se bazeaza in principal pe mecanica fina.

Ghidurile de unda se clasifica in ghhiduri de unda uniforme si ghiduri de unda neuniforme.

Ghidurile de unda uniforme au sectiuni transversale identice in orice punct pe directia de propagare ( vezi figurile a,b,c). Ghidurile de unda care nu indeplinesc aceasta conditie sunt neuniforme (vezi figurile d,e,f).

Cavitati rezonante. Circuitele rezonante formate din inductante si capacitati nu pot fi folosite in microunde, deoarece, in acest domeniu, inductanta si capacitatea necesare pentru obtinerea frecventei de rezonanta dorita, au valori atat de mici, incat nu pot fi realizate practic sub forma de bobina si condensator.

Acest dezavantaj a condus la realizarea unor componente pasive specifice dispozitivelor rezonante in domeniul microundelor, numite cavitati rezonante.

Cavitatea rezonanta este o suprafata metalica inchisa, in interiorul careia se genereaza un camp electromagnetic.

Cavitatile rezonante au forme paralelipipedice, cilindrice sau coaxiale, atunci cand provin din portiuni de ghid de unda inchise prin pereti transversali, fie forme sferice.

Atenuatoare. Au rolul de a reduce valoarea puterii transmise prin ghiduri si pot fi folosite pentru micsorarea influentei sarcinii asupra functionarii generatoarelor.

Principalele tipuri de atenuatoare pentru microunde sunt: atenuatoare cu ghid (ghidul atenuator se deplaseaza in ghidul principal), atenuatoare rezistive (atenuarea se realizeaza cu ajutorul unui mediu cu pierderi), atenuatoare cu ferita (se realizeaza prin introducerea unor placi subtiri de ferita, de exemplu intr-un ghid dreptunghiular paralel cu peretii laterali; unda electromagnetica, pe masura ce parcurge aceasta portiune de ghid, se atenueaza datorita pierderilor in ferita).

Filtrele. Se realizeaza pentru separarea anumitelor canale in sistemele de comunicatii den domeniul microundelor, cand antenele acestor sisteme (exemplu linie de redioreleu) au o banda larga de frecvente, pentru a transmite sau receptiona simultan programul pe toate canalele prevazute in spectrul de frecventa.

Constructiv se realizeaza filtre cu linii, filtre cu ghiduri si filtre cu cavitati rezonante.

Un interes deosebit prezinta tehnologia de realizare a filtrelor cu linii cu benzi care permite realizarea microminiaturizarii, cresterea sigurantei in functionare, deci constructia de subsisteme profesionale cu larga aplicare in tehnica telecomunicatiilor, tehnica militara si tehnica spatiala. Aceasta tehnologie este aplicabila pentru subsistemele de putere mica, de ordinul watilor si frecvente mai mari de 4 GHz.

Aceste componente pot fi realizate si in tehnica constantelor concentrate, introdusa in ultimii ani ca urmare a posibilitatilor tehnologice de obtinere a unor componente de dimensiuni extrem de reduse astfel incat chiar in unde centrimetrice aceste dimensiuni sunt mult inferioare lungimii de unda. Avantajul principal comparativ cu tehnologia de pelicule (subtiri si groase) consta in reducerea dimensiunilor intrucat in tehnologia "stripe-line" circuitele acordate trebuie sa fie de ordinul l/4, iar componentele concentrate reprezinta o fractiune mult mai mica din lungimea de unda.