หน้าแปลนนำคลื่นเป็นตัวเชื่อมต่อสำหรับเชื่อมต่อส่วนต่างๆ ของนำคลื่นและโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับหน้าแปลนท่อ — โดยนำคลื่นในบริบทของบทความนี้หมายถึงท่อโลหะกลวงสำหรับ พลังงาน ไมโครเวฟหน้าสัมผัสของหน้าแปลนอาจเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส วงกลม หรือ (โดยเฉพาะสำหรับนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดใหญ่^{[ 1 ]}หรือลดความสูง) รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า การเชื่อมต่อระหว่างหน้าแปลนคู่หนึ่งมักทำด้วยสลักเกลียว สี่ตัวขึ้นไป แม้ว่ากลไกทางเลือกอื่นๆ เช่น ปลอกเกลียว อาจถูกนำมาใช้ในกรณีที่ต้องการประกอบและถอดประกอบอย่างรวดเร็ว^{[ 1 ]} บางครั้งมีการใช้ เดือยเพิ่มเติมจากสลักเกลียว เพื่อให้แน่ใจว่าการจัดแนวถูกต้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับนำคลื่นขนาดเล็กมาก

คุณสมบัติหลักของการเชื่อมต่อท่อนำคลื่น ได้แก่ การกันอากาศหรือไม่ การยอมให้ท่อนำคลื่นรับแรงดันได้ และ การเชื่อมต่อ แบบสัมผัสหรือแบบเหนี่ยวนำซึ่งนำไปสู่การใช้หน้าแปลนสามประเภทสำหรับท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมแต่ละขนาด

สำหรับท่อนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า มีหน้าแปลนมาตรฐานที่แข่งขันกันอยู่หลายแบบซึ่งไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้อย่างสมบูรณ์^{[ 2 ]}นอกจากนี้ยังมีการออกแบบหน้าแปลนมาตรฐานสำหรับท่อนำคลื่นแบบสันคู่ ความสูงลดลง สี่เหลี่ยมจัตุรัส และวงกลม

บรรยากาศภายในชุดประกอบท่อนำคลื่นมักถูกอัดแรงดัน เพื่อป้องกันความชื้นเข้า หรือเพื่อเพิ่มแรงดันพังทลายในท่อนำคลื่นและเพิ่มกำลังไฟฟ้าที่สามารถรับได้ การอัดแรงดันจำเป็นต้องให้ข้อต่อทั้งหมดในท่อนำคลื่นปิดสนิท ซึ่งโดยทั่วไปจะทำได้โดยใช้โอริง ยาง ที่วางอยู่ในร่องบนหน้าของหน้าแปลนอย่างน้อยหนึ่งด้านที่ประกอบเป็นข้อต่อแต่ละข้อ หน้าแปลนแบบมีปะเก็น หน้าแปลนแบบ มีปะเก็ น/ฝาครอบหรือ หน้าแปลน แบบอัดแรงดัน (เช่นเดียวกับทางด้านขวาของรูปที่ 2) สามารถระบุได้จากร่องวงกลมเดี่ยวที่รองรับโอริง จำเป็นต้องมีหน้าแปลนประเภทนี้เพียงหนึ่งด้านในแต่ละข้อต่อแบบอัดแรงดันเท่านั้น ส่วนอีกด้านหนึ่งอาจมีหน้าเรียบ (เช่นเดียวกับในรูปที่ 1) หน้าแปลนแบบไม่มีร่องนี้เรียกว่าหน้าแปลนแบบมีฝาครอบหน้า แปลน แบบเรียบหรือหน้าแปลน แบบอัดแรงดันไม่ได้

นอกจากนี้ ยังสามารถสร้างซีลกันอากาศระหว่างหน้าแปลนที่ไม่สามารถรับแรงดันได้สองอัน โดยใช้ปะเก็นแบนที่ทำจากวัสดุอีลาสโตเมอร์นำไฟฟ้า ชนิดพิเศษ หน้าแปลนปิดเรียบสองอันอาจประกบกันได้โดยไม่ต้องใช้ปะเก็นดังกล่าว แต่การเชื่อมต่อจะไม่สามารถรับแรงดันได้

กระแสไฟฟ้าไหลอยู่บนพื้นผิวด้านในของท่อนำคลื่น และต้องไหลผ่านรอยต่อระหว่างท่อนำคลื่นเหล่านั้น หากต้องการให้พลังงานไมโครเวฟผ่านจุดเชื่อมต่อโดยไม่เกิดการสะท้อนหรือการสูญเสีย

การ เชื่อมต่อ แบบสัมผัสเกิดขึ้นจากการรวมกันของปะเก็นและหน้าแปลนปิด และในอุดมคติแล้วจะสร้างพื้นผิวด้านในที่ต่อเนื่องจากท่อนำคลื่นหนึ่งไปยังอีกท่อหนึ่ง โดยไม่มีรอยแตกที่รอยต่อที่จะขัดขวางกระแสไฟฟ้าบนพื้นผิว ปัญหาของการเชื่อมต่อแบบนี้คือ ความไม่สมบูรณ์ในการผลิต สิ่งสกปรก หรือความเสียหายใดๆ บนพื้นผิวของหน้าแปลนจะทำให้เกิดรอยแตกการเกิดประกายไฟของกระแสไฟฟ้าข้ามรอยแตกจะทำให้เกิดความเสียหายเพิ่มเติม การสูญเสียพลังงาน และอาจทำให้เกิดประกายไฟจากด้านหนึ่งของท่อนำคลื่นไปยังอีกด้านหนึ่ง ทำให้เกิดการลัดวงจรได้

การ เชื่อมต่อ โช้คเกิดขึ้นจากการจับ คู่หน้า แปลนโช้ค หนึ่งอันกับหน้าแปลนฝาครอบ (หรือปะเก็น/ฝา ครอบ) หนึ่งอัน บริเวณตรงกลางของหน้าหน้าแปลนโช้คจะเว้าเข้าไปเล็กน้อยเพื่อไม่ให้สัมผัสกับหน้าของหน้าแปลนฝาครอบ แต่แยกออกจากกันด้วยช่องว่างแคบๆ บริเวณที่เว้าเข้าไปนั้นถูกล้อมรอบด้วยร่องโช้คที่ ลึก (หรือร่องลึก ) ที่ตัดเข้าไปในหน้าของหน้าแปลน หน้าแปลนโช้คใช้เฉพาะกับท่อนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า และสามารถรับแรงดันได้เสมอ โดยมีร่องปะเก็นล้อมรอบ^{[ 3 ]}ร่องโช้ค การมีร่องวงกลมสองร่องที่อยู่ตรงกลางทำให้หน้าแปลนโช้คสามารถจดจำได้ง่าย หน้าแปลนด้านซ้ายในรูปที่ 2 คือหน้าแปลนโช้ค

การนำหน้าแปลนโช้คสองอันมาต่อกันนั้นถือว่าไม่ถูกต้อง เพราะช่องว่างที่เกิดขึ้นระหว่างหน้าแปลนจะมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของที่ตั้งใจไว้ และผลที่ได้จะคล้ายกับการมีรอยต่อสองจุดในตัวนำทางแทนที่จะเป็นจุดเดียว ในกรณีที่ไม่มีหน้าแปลนโช้คที่ไม่สามารถรับแรงดันได้ หน้าแปลนทั้งหมดจะแบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ หน้าแปลนโช้ค หน้าแปลนปะเก็น/ฝาครอบ และหน้าแปลนฝาครอบ

ภาพ ตัดขวาง ระนาบ Eของการเชื่อมต่อโช้คที่ประกอบแล้วแสดงอยู่ในรูปที่ 3 นี่คือระนาบที่ตัดผนังกว้างแต่ละด้านของท่อนำคลื่นตามแนวเส้นศูนย์กลาง ซึ่งเป็นจุดที่กระแสพื้นผิวตามยาว—ซึ่งต้องไหลผ่านจุดเชื่อมต่อ—มีความแรงสูงสุด ร่องโช้คและช่องว่างระหว่างหน้าหน้าแปลนรวมกันเป็นกิ่งด้านข้างที่ค่อนข้างคดเคี้ยวไปยังเส้นทางของตัวนำหลัก กิ่งด้านข้างนี้ได้รับการออกแบบให้มีอิมพีแดนซ์อินพุต ต่ำ ณ จุดที่มันพบกับผนังกว้างของท่อนำคลื่น^{[ 3 ]}เพื่อให้กระแสพื้นผิวที่นั่นไม่ถูกกีดขวางโดยช่องว่าง แต่ไหลเข้าและออกจากหน้าหน้าแปลนที่แยกออกจากกัน ในทางกลับกัน ที่ขอบด้านนอกของร่องโช้ค ณ จุดที่หน้าแปลนทั้งสองสัมผัสกัน ร่องจะมีอิมพีแดนซ์อนุกรมสูง ดังนั้นกระแสที่ไหลผ่านจุดสัมผัสจึงลดลงเหลือค่าเล็กน้อย^{[ 3 ]}และอันตรายจากการเกิดประกายไฟข้ามรอยแตกใดๆ ระหว่างหน้าแปลนก็ลดลงเช่นกัน

ที่ความถี่การทำงานของหน้าแปลนโช้ค ความลึกของร่องจะอยู่ที่ประมาณหนึ่งในสี่^{[ 3 ]}ของความยาวคลื่น ซึ่งยาวกว่าหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นในพื้นที่ว่างเล็กน้อยเนื่องจากสนามไฟฟ้าก็แปรผันเมื่อเคลื่อนที่ไปรอบๆ ร่อง โดยมีการเปลี่ยนแปลงขั้วสองครั้ง หรือเป็นคลื่นสมบูรณ์หนึ่งรอบในเส้นรอบวง ดังนั้นร่องจึงประกอบขึ้นเป็นสตับลัดวงจรแบบเรโซแนน ซ์หนึ่งในสี่ของคลื่น และมีอิมพีแดนซ์อินพุตสูง (ในอุดมคติคืออนันต์) ที่ปากร่อง อิมพีแดนซ์สูง นี้ ต่ออนุกรมกับการเชื่อมต่อโลหะกับโลหะระหว่างหน้าแปลน และลดกระแสที่ไหลผ่านให้น้อยที่สุด ระยะห่างจากท่อนำคลื่นหลักผ่านช่องว่างไปยังร่องก็เช่นกันคือหนึ่งในสี่^{[ 3 ]}ของความยาวคลื่นในระนาบ E ดังนั้นช่องว่างจึงก่อตัวเป็นหม้อแปลงหนึ่งในสี่ของคลื่น แปลงอิมพีแดนซ์สูงที่ด้านบนของร่องให้เป็นอิมพีแดนซ์ต่ำ (ในอุดมคติคือศูนย์) ที่ผนังกว้างของท่อนำคลื่น

เนื่องจากการทำงานของการเชื่อมต่อโช้คขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น อิมพีแดนซ์จึงอาจเป็นศูนย์ได้ที่ความถี่สูงสุดหนึ่งความถี่ภายในย่านความถี่การทำงานของท่อนำคลื่น อย่างไรก็ตาม ด้วยการทำให้ช่องว่างแคบมาก^{[ 1 ] [ 3 ]}และร่องโช้คค่อนข้างกว้าง^{[ 1 ]}อิมพีแดนซ์อินพุตสามารถคงไว้น้อยในย่านความถี่กว้าง สำหรับความกว้างของช่องว่างและร่องในสัดส่วนคงที่ อิมพีแดนซ์อินพุตของการเชื่อมต่อจะเป็นสัดส่วนโดยประมาณกับความกว้างด้านใดด้านหนึ่ง (การเพิ่มความกว้างทั้งสองเป็นสองเท่าก็เหมือนกับการมีการเชื่อมต่อสองจุดแบบอนุกรม) การเพิ่มความกว้างของร่องเพียงอย่างเดียวจะเพิ่มอิมพีแดนซ์อินพุตตามสัดส่วน และลดอิมพีแดนซ์ที่แปลงแล้วในระดับหนึ่ง แม้ว่าผลกระทบจะจำกัดเมื่อความยาวของช่องว่างไม่ใช่หนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นพอดี หน้าแปลนโช้ค ตามมาตรฐาน MILมีความกว้างของช่องว่างระหว่าง 2% ถึง 3% ของความสูงของท่อนำคลื่น (มิติภายในที่เล็กกว่าของท่อนำคลื่น) ซึ่งสำหรับท่อนำคลื่น WR28 (WG22) จะมีขนาดเท่ากับช่องว่างเพียง 3 ในพันของนิ้ว ร่องโช้คในหน้าแปลนเหล่านี้กว้างกว่าประมาณ 8 เท่า (ประมาณ 20% ของความสูงของท่อนำคลื่น) แม้ว่าสัดส่วนจะแตกต่างกันอย่างมาก เนื่องจากอัตราส่วนความกว้างต่อความสูงของท่อนำคลื่นขนาดกลางมาตรฐานเบี่ยงเบนจาก 2:1 หน้าแปลนโช้คตามมาตรฐาน MIL-spec มีไว้สำหรับใช้งานในช่วงความถี่การทำงานที่แนะนำทั้งหมดของท่อนำคลื่น^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} (นั่นคือประมาณ 1.3 ถึง 1.9 เท่าของความถี่ตัดของ ท่อนำคลื่น )

ผู้ที่อ้างสิทธิ์ในการประดิษฐ์การเชื่อมต่อโช้ค ได้แก่นอร์แมน แรมซีย์^{[ 10 ] [ 11 ]} โดยได้รับความช่วยเหลือจากเชป โรเบิร์ตส์ ขณะที่ทั้งสองทำงานอยู่ที่ห้องปฏิบัติการรังสี MITในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองวินฟิลด์ ซอลส์เบอรีก็อ้างว่าได้ประดิษฐ์สิ่งนี้เช่นกัน ขณะที่เป็นหัวหน้ากลุ่มคลื่นความถี่วิทยุที่ห้องปฏิบัติการรังสี MIT ระหว่างปี 1941 ถึง 1942 ^{[ 12 ]}สิ่งประดิษฐ์นี้ไม่ได้รับการจดสิทธิบัตร^{[ 10 ]}

การเชื่อมต่อโช้คสามารถทำให้ได้ค่า VSWR 1.01 ^{[ 13 ]} (ค่าสะท้อนกลับ −46 dB) ในช่วงแบนด์วิดท์ที่มีประโยชน์ และขจัดอันตรายจากการเกิดประกายไฟ^{[ 13 ]}ที่จุดเชื่อมต่อ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพที่ดีกว่านั้นเป็นไปได้ด้วยการเชื่อมต่อหน้าสัมผัสที่ทำอย่างระมัดระวังระหว่างหน้าแปลนเรียบที่ไม่มีความเสียหาย^{[ 13 ]}

หน้าแปลนสามารถติดตั้งได้ทั้งแบบทะลุผ่านหรือแบบเสียบเข้ากับปลายท่อนำคลื่น

ในการติดตั้งแบบทะลุผ่าน ท่อนำคลื่นจะผ่านไปจนถึงด้านหน้าของหน้าแปลน ในตอนแรก ท่อจะยื่นออกมาเล็กน้อยเกินหน้าหน้าแปลน จากนั้นหลังจากที่ชิ้นส่วนทั้งสองถูกบัดกรีหรือเชื่อมเข้าด้วยกันแล้ว ปลายท่อจะ ถูก กลึงให้เรียบเสมอกับหน้าหน้าแปลน^{[ 14 ]}โครงสร้างประเภทนี้สามารถเห็นได้ในรูปที่ 1, 4 และ 5

ในการติดตั้งแบบซ็อกเก็ต ช่องเปิดที่ด้านหน้าของหน้าแปลนจะตรงกับ ขนาด ภายในของท่อนำคลื่น ด้านหลัง ช่องเปิดจะถูกเซาะร่องเพื่อสร้างซ็อกเก็ตที่พอดีกับปลายท่อนำคลื่น ชิ้นส่วนทั้งสองจะถูกบัดกรีหรือเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อให้แน่ใจว่ามีเส้นทางนำไฟฟ้าที่ไม่ขาดตอนระหว่างพื้นผิวด้านในของท่อนำคลื่นและปากของหน้าแปลน โครงสร้างประเภทนี้สามารถเห็นได้ในรูปที่ 2 และแสดงในแผนภาพในรูปที่ 3 อีกรูปแบบหนึ่งคือ การติดตั้ง แบบชนกันซึ่งท่อนำคลื่นจะชนกับด้านหลังของหน้าแปลน ด้านหลังของหน้าแปลนมีส่วนยื่นออกมาหลายส่วนเพียงพอที่จะจัดแนวท่อ แต่ไม่ได้สร้างผนังซ็อกเก็ตที่ไม่ขาดตอนรอบๆ ท่อ

การติดตั้งแบบซ็อกเก็ตช่วยหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการกลึงหน้าหน้าแปลนระหว่างการติดตั้ง สำหรับหน้าแปลนโช้ค หมายความว่าความลึกที่หน้าหน้าแปลนเว้าเข้าไป และความกว้างของช่องว่างที่เกิดขึ้นนั้น จะคงที่เมื่อผลิตหน้าแปลน และจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อติดตั้ง หน้าแปลนโช้คตาม มาตรฐาน MIL-specเป็นแบบติดตั้งซ็อกเก็ต^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

MIL-DTL-3922เป็นมาตรฐานทางทหารของสหรัฐอเมริกาที่ให้คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับโช้ค ปะเก็น/ฝาครอบ และหน้าแปลนฝาครอบสำหรับท่อนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า MIL-DTL-39000/3อธิบายหน้าแปลนสำหรับท่อนำคลื่นแบบสันคู่ ^{[ 15 ]}และก่อนหน้านี้ ^{[ 16 ] [ 17 ]}ยังรวมถึงท่อนำคลื่นแบบสันเดี่ยวด้วย

หน้าแปลนตามมาตรฐาน MIL มีการกำหนดรูปแบบเป็นUG-xxxx/Uโดยที่xแทนหมายเลขแคตตาล็อกที่มีความยาวแปรผัน ซึ่งไม่ได้มีข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับหน้าแปลน^{[ 2 ]}

มาตรฐานเหล่านี้เป็นผลงานของรัฐบาลสหรัฐอเมริกาและสามารถดาวน์โหลดได้ฟรีทางออนไลน์จากสำนักงานโลจิสติกส์ด้านการป้องกันประเทศ ของ สหรัฐอเมริกา

มาตรฐาน IEC 60154 ของคณะกรรมการไฟฟ้าสากล (IEC) อธิบายถึงหน้าแปลนสำหรับ ^{ท่อ นำคลื่นสี่เหลี่ยม [ 18 ]}และวงกลม^{[ 19 ]}รวมถึงสำหรับสิ่งที่เรียกว่าแบน [ ^{20 ]} แบนปานกลาง^{[ 21 ]}และท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมผืนผ้า ทั่วไป^{[ 22 ]}

หน้าแปลน IEC ระบุด้วยรหัสตัวอักษรและตัวเลขที่ประกอบด้วย ตัวอักษรU , PหรือCสำหรับแบบไม่สามารถอัดแรงดันได้^{[ 2 ]} (ฝาครอบเรียบ), แบบอัดแรง ดันได้^{[ 2 ]} (มีร่องปะเก็น) และแบบมีโช้ค^{[ 2 ]} (มีร่องปะเก็นโช้คทั้งสองด้าน); ตัวอักษรตัวที่สอง ซึ่งระบุรูปร่างและรายละเอียดอื่นๆ ของหน้าแปลน และสุดท้ายคือตัวระบุ IEC สำหรับท่อนำคลื่น สำหรับท่อนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ามาตรฐาน ตัวอักษรตัวที่สองคือAถึงEโดยที่AและCคือหน้าแปลนทรงกลม, Bคือทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัส และDและEคือสี่เหลี่ยมผืนผ้า ดังนั้น ตัวอย่างเช่น UBR220 คือหน้าแปลนฝาครอบเรียบทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัสสำหรับท่อนำคลื่น R220 (นั่นคือสำหรับ WG20, WR42), PDR84 คือหน้าแปลนปะเก็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสำหรับท่อนำคลื่น R84 (WG15, WR112) และ CAR70 คือหน้าแปลนโช้คทรงกลมสำหรับท่อนำคลื่น R70 (WG14, WR137)

มาตรฐาน IEC ได้รับการรับรองจากองค์กรมาตรฐานของยุโรปหลายแห่ง เช่นสถาบันมาตรฐานแห่งสหราชอาณาจักร (British Standards Institution )

สมาคมอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ (EIA) เป็นหน่วยงานที่กำหนดการกำหนด WRสำหรับท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมมาตรฐาน หน้าแปลน EIA จะถูกกำหนดเป็นCMR (สำหรับตัวเชื่อมต่อ ท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมขนาดเล็ก^{[ 2 ]} ) หรือCPR ( ตัวเชื่อมต่อ ท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมแบบรับแรงดัน^{[ 2 ]} ) ตามด้วยหมายเลข EIA (หมายเลข WR) สำหรับท่อนำคลื่นที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น CPR112 คือหน้าแปลนปะเก็นสำหรับท่อนำคลื่น WR112 (WG15)

คณะกรรมการมาตรฐานส่วนประกอบวิทยุ (RCSC) เป็นหน่วยงานที่ริเริ่มการกำหนด WGสำหรับตัวนำคลื่นสี่เหลี่ยมมาตรฐาน นอกจากนี้ยังกำหนดหน้าแปลนโช้คและฝาครอบมาตรฐานด้วยตัวระบุในรูปแบบ5985-99-xxx-xxxxโดยที่xแทนหมายเลขแคตตาล็อก ซึ่งไม่ได้มีข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับหน้าแปลน^{[ 2 ]}