24GHz waveguide transition

Lite research angående 24GHz vågledarövergångar

Många har försökt tillverka dessa tidigare - så kan det vara ett möjligt projekt att genomföra?

Det finns "Schina"tillverkade övergångar till ett betydligt lägre pris än de etablerade märkestillverkarna. Men om man behöver 4st övergångar är frågan om det är görbart att tillverka 4st övergångar själv med en lägre budget och mindre precision, dvs. funktionen är ju bara för 24GHz och inte intressant över ett stort bredbandigt register där data ska vara så jämna som möjligt.

Det finns (förenklat) två övergångar som skulle vara bra att ha, den mekaniskt mest tilltalande är in-line övergången vilket förenklar och gör en installation med raka korta koaxkablar.

Om man förutsätter aluminium som byggmaterial kan man förstå att de flesta gör den vinklade vågledarövergångsversionen med tanke på dess fördelar att bygga och justera in VSWR, att jämföras med den in-line vågledarövergångsversionen innehållande "böjt knä" proben som blir mer komplicerad att prova ut och justera VSWR.

En vinklad övergång gör att en rakt kontakterad koax blir längre då radie på koaxböjarna begränsar.

Som exempel har koax UT141 -1dB loss på 76mm längd, koax UT085 -1.7dB på samma längd.

I en ideal värld så är 24GHz modulerna i ett radio gjorda så att alla koaxkontakter är placerade och kan förbindas med dubbel-hane koaxkontakter MEN

vanligtvis är koaxkontakterna placerade efter kretskortlayout

Många tänker kanske, men använd istället SMA vinkelkoaxkontakter!

Japp - det går ju om man accepterar den högre transmission loss och VSWR som vinkelkontakter har på 24GHz ijfm. rakt kontakterade SMA kontakter.

Det finns också varianter, med helt andra probar.......som verkar mer komplicerade och svårare att tillverka och justera

Med den vinklade versionen kan man använda en SMA kontakt och dess mittledare samt addera skruvar för att justera VSWR

Teori är att problängden är en 3/16-dels våglängd lång

och att avståndet till vågledarväggen är 1/2 av vågledarens smala mått

Praktiska prov 2006 visar att denna problängd och avstånd till vägg ger bäst anpassning och lägsta förluster i övergången

Praktiska prov 1988 visar lite andra mått - och kanske kan ses som historia då det är oklart och man då optimerade för lägsta förlust/bästa anpassning  - men det fungerade helt klart med dessa måtten redan då.

En annan version där man löder in rigid koaxkabel och använder dielektrikum över hela mittledaren får lite andra mått  -samt att två sida-vid-sida monterade koaxer används som -3dB? divider mellan mixer och respektive RX och TX port
För denna konstruktion krävs en lödbar metall - inte aluminium

WR42 är en vanlig dimension för 24GHz byggnationer och moduler med vågledarutgång

Min tanke var att använda ett solitt aluminiumblock och göra vågledarkammaren, SMA kontakt och avstämningsskruvar

Liknande konstruktioner finns därute på nätet och har simulerats i HP FSS 3D solver av ON4CDQ 2001.

Det man ser där är att för 24.1GHz så ger en tjockare prob (tjockare än SMA mittledarens egna mått) bättre anpassning, samt att en justering av längden krävs allt eftersom tjockleken varierar.
Mer än -20dB anpassning uppvisar med denna metod och är mer än vad jag förväntar uppnå - helt OK!
.
Ett riktvärde i en ovanstående konstruktion  - blir prob diametern 2.2mm, längden 3.0mm samt att proben har en radie i ändan på 0.65mm
Noteras att vid en fräsoperation kan radien vid vågledarväggen vara 1.5mm utan att påverka anpassningen nämnvärt.

Nästa Steg

QEX artikeln och ON4 artikel har olika problemlösningar och man kan välja nåt av dessa två alternativ.
Enklast är 1.27mm diameter då SMA kontakten har detta mått och resultaten är bra.
Har man mätutrustning och vill optimera så långt det går kan man välja den tjockare diametern och prov ut detta.
Jag har ingen möjlighet att bestämma returnloss på 24GHz så det blir att lita på att de mekaniska mått som  redan finns utprovade av andra radioamatörer.