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Tra le decisioni fondamentali che i progettisti RF e a microonde devono prendere vi è la necessità di scegliere tra una tecnologia coassiale o una a guida d'onda. Questa scelta influenzerà le prestazioni, le dimensioni, il costo e la capacità in frequenza del sistema. I cavi coassiali sono facili da utilizzare e coprono un intervallo di frequenze più ampio, mentre le guide d'onda offrono un’alta efficienza alle elevate frequenze e ai livelli di potenza. A LINKWORLD , l'azienda vanta oltre 20 anni di esperienza nel settore RF e ciò ci consente di fornire consulenza obiettiva riguardo alle due tecnologie. Questa guida illustrerà quattro motivi per cui tale decisione deve essere presa.
Intervallo di frequenza e larghezza di banda
La frequenza di utilizzo riflette normalmente la tecnologia più adatta. Questi componenti coassiali a banda larga raggiungono la loro frequenza massima nominale. I moderni connettori di precisione con design da 1,00 mm possono operare fino a 110 GHz. La frequenza di taglio di un cavo coassiale dipende tuttavia dal diametro: maggiore è il diametro del cavo coassiale, maggiore è l'ordine della modalità (ad esempio, cavo coassiale schiumato da 1/2 pollice fino a 9 GHz e da 1-1/4 pollici fino a circa 3,3 GHz).
Le guide d'onda sono strutture limitate in banda, in grado di trasmettere energia soltanto al di sopra di una determinata frequenza di taglio. Ogni dimensione supporta una specifica banda (ad esempio, la guida d'onda WR-42 supporta la banda 18,0–26,5 GHz). Alle frequenze superiori a 70 GHz, le guide d'onda sono sempre state utilizzate. Linkworld assiste i clienti nella scelta di componenti coassiali a banda larga e di guide d'onda ottimizzate per banda, in base alle loro esigenze di frequenza.
Perdita d'inserzione ed efficienza di trasmissione
Alle alte frequenze, la perdita di trasmissione sarà fortemente influenzata dal fenomeno della guida d'onda, in particolare su cavi più lunghi. Le guide d'onda presentano una perdita molto inferiore rispetto ai cavi coassiali. Anche un cavo coassiale di buona qualità perde circa 1 dB/m a 10 GHz, ma oltre i 60 GHz tale perdita supera i 10 dB/m. Alle frequenze di 60 GHz, la differenza è addirittura di 200 volte: le guide d'onda presentano una perdita di soli 0,05 dB/m. Ciò avviene perché le guide d'onda riducono al minimo le perdite nei conduttori (grazie alla distribuzione della corrente su pareti ampie) ed eliminano efficacemente le perdite dielettriche (grazie alla propagazione nell’aria).
Questa differenza risulta particolarmente significativa nelle connessioni punto-punto: ad esempio, a 2 GHz con un cavo coassiale da 7/8 pollici, l’attenuazione è pari a 6,1 dB/100 m, mentre con una guida d’onda ellittica essa scende a 1,2 dB/100 m. Gli assemblaggi a bassa perdita di Linkworld sono progettati per minimizzare l’attenuazione in funzione della frequenza, della distanza e del budget di potenza.
Capacità di gestione della potenza
La gestione della potenza rappresenta inoltre un punto significativo di differenziazione, in particolare per quanto riguarda i sistemi radar e le trasmissioni. Le guide d’onda sono vantaggiose grazie alle loro elevate capacità di trasmissione di potenza, dovute alla loro struttura robusta e all’assenza di materiali dielettrici soggetti a rottura. La costruzione in metallo cavo offre migliori prestazioni in termini di conducibilità termica e di rischio di rottura dielettrica, poiché elimina la ridotta distanza tra i conduttori tipica dei cavi coassiali.
Poiché i componenti coassiali implicano essenzialmente una limitazione della distanza tra i conduttori, la resistenza all’arco è vincolata dalla ristretta separazione tra i conduttori (in particolare ad alta quota); inoltre, i componenti dielettrici sono soggetti a guasto in condizioni di potenza elevata prolungata. Le guide d’onda costituiscono l’unica soluzione possibile nelle applicazioni che richiedono potenze di picco dell’ordine delle decine di chilowatt o potenze in onda continua nell’ordine delle centinaia di watt. Linkworld produce entrambe le tecnologie per soddisfare specifiche esigenze di potenza.
Integrazione fisica e complessità del sistema
La scelta è generalmente dettata da ragioni pragmatiche. È molto più semplice e flessibile utilizzare componenti coassiali: possono essere deviati intorno agli ostacoli, interrotti sul campo mediante connettori standard e montati su schede a circuito stampato (PCB). Le interfacce coassiali offrono un’elevata velocità di ripristino della configurazione e la loro natura a banda larga semplifica la gestione dell’inventario.
L’installazione delle guide d’onda richiede molto spazio: pesano di più, sono più ingombranti e necessitano di particolare attenzione meccanica (si pensi al carico del vento sulle torri). È fondamentale rispettare scrupolosamente i raggi minimi di curvatura e prestare estrema cura durante l’installazione, in particolare per quanto riguarda l’allineamento dei flangi e la tenuta stagna contro l’umidità. Tuttavia, per tratti brevi e rettilinei, le guide d’onda non hanno confronti. In Linkworld, gli insiemi personalizzati vengono installati tenendo conto delle specifiche esigenze di installazione.
La copertura in frequenza, le perdite, la gestione della potenza e l'integrazione rappresentano i compromessi tra guida d'onda e tecnologia coassiale. La tecnologia coassiale è comoda e flessibile in termini di banda larga ed è pertanto adatta a frequenze moderate e basse potenze. Le guide d'onda presentano proprietà di perdita superiori e una maggiore densità di potenza, risultando quindi impiegate nelle frequenze millimetriche e nei sistemi ad alta potenza. La scelta della soluzione più appropriata sarà supportata dal team di specialisti dell'azienda Linkworld, che opera con entrambe le tecnologie da 20 anni. Contattateci per comunicarci le vostre esigenze.