वेवगाइड लो पास फिल्टर क्यों महत्वपूर्ण हैं

वेवगाइड लो पास फिल्टर RF और माइक्रोवेव सर्किट में महत्वपूर्ण हैं, जो 1 GHz से ऊपर की आवृत्तियों को कम करके हस्तक्षेप (interference) को घटाते हैं। वे सिग्नल की शुद्धता सुनिश्चित करते हैं, सिस्टम दक्षता बढ़ाते हैं, और संवेदनशील घटकों को उच्च-आवृत्ति शोर से बचाते हैं, जिससे वे संचार प्रणालियों में अपरिहार्य बन जाते हैं।

लो-पास फ़िल्टरिंग कितनी महत्वपूर्ण है

पिछले साल, हमने झोंगक्सिंग 9B उपग्रह के VSWR दोष (वोल्टेज स्टैंडिंग वेव रेशियो विसंगति) को संभालने का काम पूरा किया। ग्राउंड स्टेशन रिसीवर से जला हुआ GaAs लो-नॉइज एम्पलीफायर चिप अभी भी लैब में है। उस समय, पूरे उपग्रह का EIRP (समतुल्य समस्थानिक विकिरणित शक्ति) 2.7dB तक गिर गया था, जिससे FCC 47 CFR §25.273 के तहत स्पेक्ट्रम ऑक्युपेंसी जुर्माना लग गया, और 8 महीने की लीजिंग फीस बर्बाद हो गई।

वेवगाइड लो-पास फिल्टर, सरल शब्दों में कहें तो, माइक्रोवेव दुनिया का ट्रैफिक पुलिसकर्मी है। यह C-बैंड (4-8GHz) जैसे “कानून का पालन करने वाले” कम-आवृत्ति संकेतों को गुजरने देता है जबकि Ku-बैंड (12-18GHz) से ऊपर के “तेज रफ्तार” उच्च-आवृत्ति संकेतों को रोकता है। लेकिन यहाँ एक गंभीर विवरण है: वैक्यूम वातावरण में औद्योगिक-ग्रेड कोएक्सियल फिल्टर “छलनी” बन जाते हैं—एयरोस्पेस की पांचवीं अकादमी के इंजीनियर झाओ द्वारा किए गए वास्तविक मापों से पता चला है कि एक निश्चित घरेलू PE15SJ20 कनेक्टर ने 10^-6 टोर वैक्यूम पर अपने आउट-ऑफ़-बैंड रिजेक्शन को नाममात्र के 60dB से घटकर 37dB होते देखा।

सैटेलाइट संचार में काम करने वाला हर कोई जानता है कि चरण शोर (Phase Noise) ही जीवनरेखा है। पिछले साल, ESA का सेंटिनल-1B रडार उपग्रह एक तीसरे पक्ष के आपूर्तिकर्ता के वेवगाइड फिल्टर के कारण लड़खड़ा गया था—उस बैच में TE10 मोड कटऑफ फ्रीक्वेंसी (Cutoff Frequency) का 0.3% विचलन (drift) था, जिससे X-बैंड SAR (सिंथेटिक अपर्चर रडार) छवियों में समय-समय पर धारियां आने लगीं, जिसके कारण यूरोपीय मौसम विज्ञान एजेंसी ने डेटा को पूरी तरह से अस्वीकार कर दिया।

• वैक्यूम कोटिंग की मोटाई को 1.27μm±5% के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए, जो 94GHz तरंग दैर्ध्य (गणना की गई त्वचा की गहराई) के 1/20 के बराबर है।
• फ्लैंज की सपाटता <λ/100 होनी चाहिए; मितुतोयो के MDE-C12 गेज का उपयोग करके, 0.8μm से अधिक सपाटता वाले भागों को कबाड़ में डाल दिया जाता है।
• कम तापमान वाले ब्रेजिंग के लिए In-Sn-Ag सोल्डर की आवश्यकता होती है, जिसका पिघलने का बिंदु 120℃ है, जो साधारण सोल्डर से 60℃ कम है (सिल्वर कोटिंग ऑक्सीकरण को रोकने के लिए)।

अब, MIL-PRF-55342G धारा 4.3.2.1 स्पष्ट रूप से कहती है: सभी अंतरिक्ष-जनित वेवगाइड घटकों को प्रोटॉन विकिरण परीक्षण पास करना होगा, जिसकी खुराक दर 10^15 p/cm² (भू-स्थिर कक्षा विकिरण के 7 वर्षों के बराबर) होनी चाहिए। पिछले साल, WR-42 वेवगाइड्स पर तीन-तापमान परीक्षण (-196℃ तरल नाइट्रोजन से +200℃ ओवन) के दौरान, हमने पाया कि एक बैच में अंडाकारिता (Ellipticity) 0.5μm से अधिक हो गई, जिससे सीधे TM01 स्पुरियस मोड (Spurious Mode) में उछाल आया।

ब्लैक टेक की बात करें तो, पिछले साल आवेदन किया गया NASA JPL का US2024178321B2 पेटेंट दिलचस्प है—उन्होंने वेवगाइड की आंतरिक दीवारों पर नैनोस्केल नालीदार संरचनाएं (Corrugated Surface) बनाईं, जिससे स्टॉपबैंड की रोल-ऑफ दर (Roll-off Rate) 18dB/ऑक्टेव बढ़ गई। हालांकि, बड़े पैमाने पर उत्पादन कठिन है, जिसके लिए फेम्टोसेकंड लेजर नक़्क़ाशी की आवश्यकता होती है, जिसमें केवल 15 सेमी वेवगाइड को संसाधित करने में एक घंटा लगता है।

हाल ही में, बेइदौ-3 के फीड नेटवर्क (Feed Network) पर काम करते समय, हमने एक विरोधाभासी घटना देखी: Keysight N5291A द्वारा मापा गया इंसर्शन लॉस डेटा सैद्धांतिक मानों से 0.07dB कम था। बाद में, हमने पाया कि वेवगाइड बेंड (Waveguide Bend) की वक्रता त्रिज्या λg/4 के लिए डिज़ाइन नहीं की गई थी, जिससे मोड रूपांतरण हानि (Mode Conversion Loss) हुई। λg/3.8 त्रिज्या पर लौटने के बाद, मापा गया डेटा तुरंत HFSS सिमुलेशन परिणामों के अनुरूप हो गया।

सिग्नल शुद्धिकरण सिद्धांत

पिछले साल, APSTAR-6D उपग्रह ने लगभग एक बड़ी गड़बड़ी पैदा कर दी थी—एक फेस्ड-एरे एंटीना का LO लीकेज मेट्रिक 3.6dB से अधिक हो गया, जिससे सीधे रिमोट सेंसिंग डेटा बिट एरर दर बढ़कर 10⁻³ हो गई। जब हमने Keysight N5291A नेटवर्क एनालाइजर के साथ आवृत्तियों को स्वीप किया, तो 23.8GHz पर एक अचानक उछाल दिखाई दिया, जो ECG पर वेंट्रिकुलर फाइब्रिलेशन जैसा लग रहा था। इसने हमें रातों-रात MIL-STD-188-164A परीक्षण प्रक्रियाओं को खंगालने के लिए मजबूर किया, जिससे पता चला कि वेवगाइड फिल्टर के अंदर उच्च-क्रम मोड कपलिंग (High-order Mode Coupling) ही अपराधी था।

वेवगाइड लो-पास फिल्टर का मुख्य रहस्य टेपर्ड रिज संरचना में निहित है। हाईवे पर स्पीड ब्रेकर लगाने की तरह, जैसे ही इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगें 7.3 मिमी चौड़ी सिल्वर-प्लेटेड वेवगाइड कैविटी से गुजरती हैं, उनका सामना विशिष्ट अंतराल पर धातु की लकीरों (ridges) से होता है। इन लकीरों की ऊंचाई धीरे-धीरे 0.5 मिमी से बढ़कर 1.2 मिमी हो जाती है, जो विशेष रूप से उच्च-आवृत्ति शोर को रोकने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। परीक्षण डेटा से पता चलता है कि 94GHz पर, रिज संरचना की कटऑफ ढलान (Cut-off Slope) 120dB/ऑक्टेव तक पहुँच जाती है, जो साधारण कोएक्सियल फिल्टर से छह गुना बेहतर है।
[Image comparing a standard rectangular waveguide and a ridged waveguide cross-section]

पिछले महीने, यूटेलसैट क्वांटम उपग्रह के डॉप्लर शिफ्ट मुद्दे को संबोधित करते समय, वेवगाइड फिल्टर के ग्रुप डिले रिपल (Group Delay Ripple) को नियंत्रित करने से स्थिति संभल गई। जब उपग्रह 7.8 किमी/सेकंड की गति से दौड़ता है, तो पारंपरिक डाइइलेक्ट्रिक फिल्टर ±5ns डिले जिटर उत्पन्न करते हैं, जबकि वेवगाइड संरचनाओं ने इसे ±0.3ns तक सीमित रखा। यह अंतर सुई बनाम पोछा से कांच साफ करने जैसा है—पहला 256QAM मॉड्यूलेशन में 2dB Eb/N0 मार्जिन सुरक्षित रखता है।

• सतह खुरदरापन-प्रेरित स्किन इफेक्ट लॉस को रोकने के लिए वैक्यूम कोटिंग की मोटाई को 1.2±0.05μm पर नियंत्रित किया जाना चाहिए।
• फ्लैंज की सपाटता को λ/20 (94GHz के लिए 0.016 मिमी) तक पॉलिश किया जाना चाहिए, जो बाल के एक रेशे से पांच गुना महीन है।
• तापमान क्षतिपूर्ति स्प्रिंग्स का प्री-टेंशन 23N·m पर सेट किया जाना चाहिए, जो टाइटेनियम मिश्र धातु के थर्मल विस्तार गुणांक को सटीक रूप से संतुलित करता है।

सबसे प्रभावशाली पहलू वेवगाइड की आंतरिक दीवारों के लिए इलेक्ट्रोपॉलिशिंग (Electropolishing) प्रक्रिया है। NASA JPL की परीक्षण रिपोर्ट का हवाला देते हुए, जब सतह खुरदरापन Ra 0.8μm से गिरकर 0.05μm हो जाता है, तो 94GHz ट्रांसमिशन लॉस 0.15dB/m से घटकर 0.03dB/m रह जाता है। यह तकनीक वेवगाइड की आंतरिक दीवारों पर नैनोस्केल मिरर फिनिश बनाती है, जिससे इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगें बिना किसी रिपल के सुचारू रूप से आगे बढ़ती हैं।

पिछले साल, FY-4 को अपग्रेड करते समय, वेवगाइड फिल्टर ने प्रोटॉन विकिरण (Proton Radiation) के प्रभाव को झेला। 10¹⁵ प्रोटॉन/cm² की खुराक के तहत, साधारण डाइइलेक्ट्रिक सामग्री विफल हो गई होती, लेकिन सिल्वर प्लेटिंग और स्टेनलेस स्टील बेस के संयोजन ने इंसर्शन लॉस के बदलावों को ±0.02dB के भीतर रखा। इस प्रदर्शन ने सिरेमिक फिल्टर का उपयोग करने वाली पड़ोसी टीमों को ईर्ष्यालु बना दिया—उन्होंने अकेले विकिरण-प्रतिरोधी कोटिंग्स पर अतिरिक्त $220k खर्च किए थे।

डिज़ाइन पैरामीटर विवरण

पिछले साल, नासा का जूनो जुपिटर प्रोब लगभग वेवगाइड मापदंडों पर लड़खड़ा गया था—डीप स्पेस नेटवर्क स्टेशनों ने 433MHz बैंड में अचानक 1.8 तक VSWR उछाल का पता लगाया, जिससे X-बैंड ट्रांसपोंडर प्रोटेक्टिव शटडाउन शुरू हो गया। समस्या वेवगाइड लो-पास फिल्टर की कटऑफ फ्रीक्वेंसी (Cut-off Frequency) के लिए अपर्याप्त डिज़ाइन मार्जिन में थी; बृहस्पति के मैग्नेटोस्फीयर में उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों ने डाइइलेक्ट्रिक विंडो में द्वितीयक इलेक्ट्रॉन गुणन प्रभाव (Multipacting) पैदा किया।

कटऑफ फ्रीक्वेंसी ही असली कमज़ोरी है। उपग्रह पेलोड डिज़ाइन करते समय, MIL-STD-188-164A धारा 4.3.2 के अनुसार, सैद्धांतिक कटऑफ फ्रीक्वेंसी ऑपरेटिंग बैंड की ऊपरी सीमा से कम से कम 15% अधिक होनी चाहिए। उदाहरण के लिए, झोंगक्सिंग-16 का Ka-बैंड पेलोड 28GHz पर काम करता है, इसलिए वेवगाइड डिज़ाइन को 32.2GHz कटऑफ बिंदु को छूना चाहिए। हालांकि, व्यवहार में दो कमियां मौजूद हैं:

• फ्लैंज (Flange) की मैकेनिकल टॉलरेंस ±300MHz का वास्तविक कटऑफ फ्रीक्वेंसी विचलन पैदा कर सकती है।
• प्रत्येक 50℃ तापमान परिवर्तन के लिए, थर्मल विस्तार गुणांक अंतर (CTE Mismatch) 0.05% कटऑफ पॉइंट शिफ्ट का कारण बनता है।

पिछले साल, स्पेसएक्स के स्टारलिंक v2.0 उपग्रह खराब सतह उपचार से प्रभावित हुए थे। उनके 6061-T6 एल्युमिनियम अलॉय वेवगाइड्स ने कक्षा में परमाणु ऑक्सीजन (Atomic Oxygen) क्षरण का सामना किया, जिससे सतह का खुरदरापन 0.8μm से बिगड़कर 3.5μm हो गया, जिससे 30GHz सिग्नल इंसर्शन लॉस (Insertion Loss) 0.15dB/m से बदलकर 0.9dB/m हो गया। यह एम्पलीफायर आउटपुट पावर के 20% उपभोग के बराबर है—डरावना है, है ना?

चरण निरंतरता (Phase Consistency) और भी रहस्यमय है। फेस्ड-एरे रडार में, 8-चैनल वेवगाइड्स में ग्रुप डिले भिन्नता (Group Delay Variation) को 5ps के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए। हमारी लैब ने Keysight N5227B नेटवर्क एनालाइजर का उपयोग करके तीन बाजार उत्पादों का परीक्षण किया:

• इरावेंट के सिल्वर-प्लेटेड कॉपर वेवगाइड ने 24-26GHz बैंड में ±3° फेज जिटर दिखाया।
• पास्टर्नैक के स्टेनलेस स्टील वेवगाइड ने प्रति 10℃ तापमान वृद्धि पर 0.7° फेज ड्रिफ्ट प्रदर्शित किया।
• एल्युमिनियम नाइट्राइड डाइइलेक्ट्रिक विंडो वाले सैन्य-मानक गोल्ड-प्लेटेड वेवगाइड्स ने सभी तापमानों पर ±0.5° चरण स्थिरता बनाए रखी।

संक्षेप में, वेवगाइड पैरामीटर डिज़ाइन भौतिकी के नियमों के खिलाफ एक लड़ाई है। नासा JPL के जुपिटर प्रोब में उपयोग किए जाने वाले वेवगाइड्स को लें—उन्हें आंतरिक दीवारों पर 30μm सोने की परत (Gold Plating) और 400°C तापमान परिवर्तन और 10^15/cm² प्रोटॉन विकिरण का सामना करने के लिए प्लाज्मा केमिकल वेपर डिपोजिशन (PCVD) उपचार की आवश्यकता होती है। ग्राउंड टेस्टिंग के दौरान, केवल कोटिंग प्रक्रिया ही 17 बार संशोधित की गई…

यहाँ एक व्यावहारिक सुझाव है: सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर से Q-फैक्टर (Quality Factor) मानों पर कभी भरोसा न करें। अंतरिक्ष-जनित फिल्टर डिजाइन करते समय, HFSS ने 8000 के सैद्धांतिक Q मान की गणना की, लेकिन वास्तविक वैक्यूम वातावरण मापों ने केवल 4200 दिखाया। बाद में हमने पाया कि वेवगाइड राइट-एंगल बेंड (Right-Angle Bend) में मोड रूपांतरण हानि (Mode Conversion Loss) को कम करके आंका गया था—यह मिलीमीटर-वेव बैंड में 15% पावर खा जाता है, जिससे सीधे आउट-ऑफ़-बैंड रिजेक्शन (Out-of-Band Rejection) 6dB कम हो जाता है।

व्यवहार में हस्तक्षेप दमन (Interference Suppression)

पिछले साल, मल्टी-बीम स्विचिंग के दौरान झोंगक्सिंग 9B उपग्रह का EIRP अचानक 2.3dB गिर गया, और ग्राउंड स्टेशन द्वारा कैप्चर किया गया स्पेक्ट्रम ऐसा लग रहा था जैसे उसे चबा लिया गया हो — बाद में पता चला कि Ku-बैंड वेवगाइड फिल्टर में TM₀₁ मोड (ट्रांसवर्स मैग्नेटिक मोड) ने वैक्यूम वातावरण में विद्रोह कर दिया था। उस समय, हमने R&S FSW43 स्पेक्ट्रम एनालाइजर उठाया और ट्रांसमीटर आउटपुट पर 23.5GHz पर स्पुरियस पासबैंड को तेजी से लीक होते हुए पाया। इसने सीधे तौर पर आस-पास के ट्रांसपोंडरों के सिग्नल-टू-शोर अनुपात को 4.7dB तक गिरा दिया, जो ITU-R S.1327 मानक की स्वीकार्य ±0.5dB सीमा से नौ गुना अधिक था।

[युद्धक्षेत्र रिकॉर्ड]
पिछले साल सन ट्रांजिट के दौरान APSTAR 6D उपग्रह द्वारा सामना किया गया हस्तक्षेप और भी वास्तविक था — सौर विकिरण के कारण वेवगाइड की आंतरिक दीवार पर एल्युमिनियम ऑक्साइड कोटिंग का εr (डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक) 9.8 से बढ़कर 11.2 हो गया, जिससे 300MHz कटऑफ फ्रीक्वेंसी ड्रिफ्ट हुई। उस समय, TRL अंशांकन के लिए Keysight N5291A नेटवर्क एनालाइजर का उपयोग करते हुए, 94GHz पर इंसर्शन लॉस अचानक 0.18dB/m से बढ़कर 0.47dB/m हो गया, जिससे Q/V बैंड संचार क्षमता 37% कम हो गई।

सैटेलाइट सिस्टम पर काम करने वाला कोई भी जानता है कि वैक्यूम + मल्टीपैक्टिंग प्रभाव ही असली बॉस है। ESA का सेंटिनल-1 रडार एक बार इसका शिकार हो गया था — वेवगाइड के अंदर इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन ने 20kW पल्स को स्थायी रूप से एक डेंट में बदल दिया। हमारा अब अचूक समाधान है:

• मैग्नेट्रोन स्पटरिंग का उपयोग करके टाइटेनियम नाइट्राइड (TiN) की कोटिंग, जिससे सतह का खुरदरापन Ra 0.05μm तक कम हो जाता है
• बेंड्स पर मोड रूपांतरण ट्रैप दबाना, जो परीक्षणों के अनुसार 98% आवारा मोड (stray modes) को निगल सकता है
• फ्लैंज जोड़ों पर गोल्ड-टिन यूटेक्टिक सोल्डर (Au80Sn20) लगाना, जिससे रिसाव दर 1×10⁻⁹ Pa·m³/s पर स्थिर बनी रहे

हाल ही में एक निश्चित प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक वारफेयर पॉड के परीक्षण के दौरान, हमने पाया कि मैक 2 से अधिक उड़ने वाली गति वेवगाइड पोर्ट पर प्लाज्मा शीथ बनने का कारण बनेगी। समाधान WR-22 वेवगाइड प्रवेश द्वार पर ब्रुस्टर एंगल विंडो स्थापित करना था, जिसमें 99.99% एल्यूमिना सिरेमिक का उपयोग किया गया था ताकि VSWR को 1.35 से घटाकर 1.08 किया जा सके। यह अब MIL-PRF-55342G क्लॉज 4.3.2.1 के तहत एक अनिवार्य आवश्यकता है।

ग्राउंड टेस्टिंग के दौरान भी अपनी सावधानी कम न होने दें। पिछले साल, जब एक निश्चित संस्थान ने भू-स्थिर कक्षा हस्तक्षेप परिदृश्य को फिर से बनाने की कोशिश की, तो वे शून्य-गुरुत्वाकर्षण स्थितियों के तहत थर्मल विस्तार के गुणांक को अनुकरण करना भूल गए, जिसके परिणामस्वरूप वैक्यूम चैंबर के अंदर वेवगाइड फ्लैंज फट गया — 8 मिलियन युआन मूल्य का T/R मॉड्यूल तुरंत कबाड़ हो गया। हमारी मानक प्रक्रिया में अब शामिल होना चाहिए:

1. COMSOL के साथ मल्टीफिजिक्स कपलिंग सिमुलेशन करना
2. 3-मीटर व्यास वाले रिवरबेरेशन चैंबर में मोड स्टिरिंग परीक्षण आयोजित करना
3. स्थानीयकृत -196℃ कोल्ड शॉक के लिए तरल हीलियम स्प्रे गन का उपयोग करना

जहाँ तक ब्लैक टेक की बात है, पिछले साल डीप स्पेस नेटवर्क (DSN) में उपयोग किया गया NASA JPL का सुपरकंडक्टिंग वेवगाइड वास्तव में प्रभावशाली था — नाइओबियम टिन (Nb₃Sn) कोटिंग का उपयोग करके 94GHz इंसर्शन लॉस को 0.002dB/m तक कम करना, लेकिन इसकी कीमत 4K तरल हीलियम में डूबे रहना था। यह मंगल मिशन के लिए काम करता है, लेकिन विमानों पर? जब तक आप नहीं चाहते कि ईंधन भरने वाले ट्रक क्रायोजेनिक टैंकों को चारों ओर खींचें।

उद्योग अनुप्रयोग मामले

पिछली गर्मियों में, अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार उपग्रह संगठन के इंजीनियर अपनी निगरानी स्क्रीन को देखते हुए पसीना बहा रहे थे — झोंगक्सिंग 9B का EIRP (समतुल्य समस्थानिक विकिरणित शक्ति) अचानक 2.3dB गिर गया, जिससे प्राप्त Q-बैंड सिग्नल की शक्ति ITU-R S.1327 रेडलाइन से नीचे चली गई। पोस्ट-एनालिसिस रिपोर्ट से पता चला कि समस्या चौथे फीड नेटवर्क के वेवगाइड फिल्टर समूह में थी: WR-22 फ्लैंज कनेक्शन पर सतह का खुरदरापन मानकों से अधिक हो गया था, जिससे 94GHz बैंड में असामान्य मोड रूपांतरण हुआ।

इंजीनियरों के पाठ्यपुस्तक-स्तर के युद्धाभ्यास में पहले दोषपूर्ण चैनल के S-पैरामीटर को कैप्चर करने के लिए Keysight N5291A नेटवर्क एनालाइजर का उपयोग करना शामिल था, जिससे पता चला कि पोर्ट 2 से उच्च-क्रम मोड की परावर्तित ऊर्जा सामान्य से 18dB अधिक थी। इससे भी अधिक चौंकाने वाली बात यह थी कि जैसे-जैसे तापमान -40℃ से +75℃ तक बढ़ा, चरण बहाव (phase drift) 0.12°/℃ तक बढ़ गया, जो MIL-STD-220C की 0.03°/℃ की सीमा से काफी अधिक था।

नासा का मार्स रिले सैटेलाइट प्रोजेक्ट पिछले साल और भी रोमांचक था। सुपरकंडक्टिंग क्वांटम इंटरफेरेंस डिवाइस (SQUID) के साथ जुड़े वेवगाइड फिल्टर ने वैक्यूम टैंक परीक्षण के दौरान अचानक मल्टीपैक्टर प्रभाव विस्फोट का अनुभव किया। पता चला कि एक आपूर्तिकर्ता ने कोताही की थी; डाइइलेक्ट्रिक लोडिंग सामग्री की घनत्व एकरूपता 7% कम थी, जिससे पावर क्षमता 50kW से घटकर 8kW रह गई। इसने जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी (JPL) को तत्काल एक बैकअप योजना सक्रिय करने के लिए मजबूर किया, जिसमें इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण का उपयोग करके ध्रुवीकरण ट्विस्टिंग जोड़ों के पूरे सेट को फिर से बनाया गया।

• मील का पत्थर 1: जून 2023 में WR-28 वेवगाइड घटकों का प्रोटॉन विकिरण परीक्षण (10¹⁵ प्रोटॉन/cm²) पूरा किया गया
• मील का पत्थर 2: सितंबर 2023 में ECSS-Q-ST-70C 6.4.1 माइक्रोडिस्चार्ज सत्यापन पास किया गया
• मील का पत्थर 3: फरवरी 2024 में 0.17dB/m का Ka-बैंड इंसर्शन लॉस रिकॉर्ड (4K अल्ट्रा-लो तापमान वातावरण के तहत) हासिल किया गया

रेडियो खगोल विज्ञान के क्षेत्र में, गुइझोऊ में FAST टेलीस्कोप को इससे भी बड़ा झटका लगा। 2019 में फीड केबिन कंपन घटना का मूल कारण L-बैंड फीड नेटवर्क के वेवगाइड फिल्टर की 0.02 मिमी से अधिक फ्लैंज सपाटता थी। इतनी छोटी सी त्रुटि ने 1.4GHz बैंड पर VSWR (वोल्टेज स्टैंडिंग वेव रेशियो) उत्परिवर्तन पैदा किया, जिससे तटस्थ हाइड्रोजन वर्णक्रमीय रेखा अवलोकन डेटा में समय-समय पर गड़बड़ियाँ होने लगीं। बाद में, चीनी विज्ञान अकादमी के राष्ट्रीय खगोलीय वेधशालाओं ने समस्या को पूरी तरह से हल करने के लिए विशेष रूप से अनुकूलित इलेक्ट्रोफॉर्मिंग कॉपर वेवगाइड मंगवाए, जिनकी गोल्ड प्लेटिंग मोटाई 3μm±0.5μm पर नियंत्रित थी।

“टेराहर्ट्ज़ बैंड में, वेवगाइड फिल्टर की कटऑफ विशेषताएं जीवन रेखाएं हैं” — US2024178321B2 पेटेंट विवरण के पृष्ठ 12 से अंश, जो ग्राफीन मेटासरफेस पर आधारित एक ट्यून करने योग्य फिल्टर डिजाइन का वर्णन करता है, जो 0.1-0.3THz रेंज में >40dB आउट-ऑफ़-बैंड दमन प्राप्त करता है।

अब सैन्य क्षेत्र में चीजें और भी साहसी होती जा रही हैं। एक निश्चित जहाज-जनित इलेक्ट्रॉनिक वारफेयर सिस्टम का वेवगाइड फिल्टर प्लाज्मा लिमिटिंग कार्यक्षमता को एकीकृत करता है। जब इसे 200kW माइक्रोवेव हथियार से मारा जाता है, तो फिल्टर के अंदर की गैस डिस्चार्ज ट्यूब नैनोसेकंड के भीतर आयनीकरण को सक्रिय कर देती है, जिससे अतिरिक्त इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा गर्मी में बदल जाती है। पिछले साल दक्षिण चीन सागर में समुद्री परीक्षणों के दौरान, इस प्रणाली ने फ्रीक्वेंसी एजिलिटी जैमर्स के निरंतर हमलों का सफलतापूर्वक सामना किया, जिससे चरण निरंतरता ±2° के भीतर बनी रही।

चयन और नुकसान से बचने के लिए मुख्य बिंदु

पिछले साल झोंगक्सिंग 9B से मिला सबक कड़ा था — फीड नेटवर्क VSWR (वोल्टेज स्टैंडिंग वेव रेशियो) में 0.3 की अचानक वृद्धि ने उपग्रह के समग्र EIRP (समतुल्य समस्थानिक विकिरणित शक्ति) को सीधे 2.7dB कम कर दिया। ग्राउंड स्टेशन अराजकता में चले गए, और ऑपरेटर ने सबक के लिए $8.6 मिलियन का भुगतान किया। लो-पास वेवगाइड फिल्टर का चयन करना केवल मापदंडों के लिए अमेज़न ब्राउज़ करने जितना सरल नहीं है।

चयन में तीन सबसे आम नुकसान:

• दोषपूर्ण कनेक्टर: इरावेंट के WR-15 फ्लैंज कागज पर अच्छे लगते हैं, लेकिन वैक्यूम वातावरण में उनकी मल्टीपैक्शन सीमा नाममात्र मान से 30% कम है। 10^-6 टोर पर थर्मल वैक्यूम परीक्षण के दौरान, एक आर्क डिस्चार्ज हुआ, जिससे पूरा फीड नेटवर्क कबाड़ हो गया।
• डाइइलेक्ट्रिक फिलिंग ट्रैप: एक घरेलू समाधान ने एल्यूमिना सिरेमिक फिलिंग का उपयोग किया, जिसमें 0.2dB/m के इंसर्शन लॉस का दावा किया गया था। हालांकि, कक्षा में तीन महीने के बाद, परमिटिविटी तापमान बहाव के कारण 120MHz की कटऑफ फ्रीक्वेंसी शिफ्ट हुई, जिससे उपग्रह को कम आवृत्ति पर काम करने के लिए मजबूर होना पड़ा।
• सतह उपचार की तरकीबें: औद्योगिक-ग्रेड उत्पाद 3μm गोल्ड प्लेटिंग का दावा करते हैं, लेकिन ओलिंप DSX1000 माइक्रोस्कोप के साथ वास्तविक माप में केवल 1.2μm की स्थानीय मोटाई का पता चला। मिलीमीटर-वेव बैंड में, इसने सीधे स्किन इफेक्ट लॉस को 15% बढ़ा दिया।

पिछले साल, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के लिए स्वीकृति परीक्षण के दौरान, हमने एक कठोर तरकीब सीखी: Keysight N5291A वेक्टर नेटवर्क एनालाइजर के साथ TRL अंशांकन (Thru-Reflect-Line Calibration) करते समय जानबूझकर वेवगाइड के अंदर 5μm एल्यूमीनियम पाउडर छिड़कें। असली फिल्टर ने <0.02dB के इंसर्शन लॉस परिवर्तन दिखाए, जबकि एक घरेलू समाधान का नुकसान 0.4dB तक बढ़ गया — इसने उजागर किया कि सतह का खुरदरापन Ra<0.8μm की कठोर आवश्यकता को पूरा नहीं करता था।

अब जब आपूर्तिकर्ता डींग मारते हैं, तो मैं हमेशा उनसे मौके पर ब्रुस्टर एंगल टेस्ट करने के लिए कहता हूँ। पिछले साल, एक प्रदर्शन के दौरान, एक निर्माता की TE10 मोड मोड शुद्धता अचानक 99.5% से गिरकर 82% हो गई, जिससे वेवगाइड झुकने की त्रिज्या (bending radius) में उनकी कमी उजागर हुई, जिसने उच्च-क्रम मोड रेजोनेंस को ट्रिगर किया।