Новини - Перетворення енергії в антенах радарів

У мікрохвильових схемах або системах вся схема або система часто складається з багатьох базових мікрохвильових пристроїв, таких як фільтри, з’єднувачі, дільники потужності тощо. Є надія, що за допомогою цих пристроїв можна ефективно передавати потужність сигналу від однієї точки до інший з мінімальними втратами;

У всій радіолокаційній системі транспортного засобу перетворення енергії в основному передбачає передачу енергії від мікросхеми до фідера на платі друкованої плати, передачу фідера на корпус антени та ефективне випромінювання енергії антеною. У всьому процесі передачі енергії важливою частиною є конструкція перетворювача. Перетворювачі в системах міліметрового діапазону в основному включають перетворення інтегрованого хвилеводу (SIW) з мікросмужкової в підкладку, перетворення з мікросмужкового в хвилевід, перетворення SIW в хвилевід, перетворення коаксіального в хвилевід, перетворення хвилеводу в хвилевід і різні типи перетворення хвилеводу. У цьому випуску буде зосереджено на мікродіапазонному перетворенні SIW.

Різні види транспортних споруд

мікрополосковає однією з найбільш широко використовуваних направляючих структур на відносно низьких мікрохвильових частотах. Його головними перевагами є проста структура, низька вартість і висока інтеграція з компонентами поверхневого монтажу. Типова мікросмужкова лінія формується за допомогою провідників на одній стороні підкладки з діелектричним шаром, утворюючи єдину площину заземлення на іншій стороні з повітрям над нею. Верхній провідник — це в основному провідний матеріал (зазвичай мідь), у формі вузького дроту. Ширина лінії, товщина, відносна діелектрична проникність і тангенс діелектричних втрат підкладки є важливими параметрами. Крім того, товщина провідника (тобто товщина металізації) і провідність провідника також є критичними на високих частотах. Ретельно враховуючи ці параметри та використовуючи мікрополоскові лінії як базову одиницю для інших пристроїв, можна розробити багато друкованих мікрохвильових пристроїв і компонентів, таких як фільтри, з’єднувачі, дільники/об’єднувачі потужності, змішувачі тощо. Однак із збільшенням частоти (при переході до відносно високі мікрохвильові частоти) збільшуються втрати передачі та виникає випромінювання. Тому хвилеводи з порожнистими трубками, такі як прямокутні хвилеводи, є кращими через менші втрати на високих частотах (відсутність випромінювання). Всередині хвилеводу зазвичай повітря. Але при бажанні його можна заповнити діелектричним матеріалом, що дасть йому менший поперечний переріз, ніж газонаповнений хвилевід. Однак хвилеводи з порожнистими трубками часто громіздкі, можуть бути важкими, особливо на низьких частотах, вимагають вищих вимог до виробництва та є дорогими, і їх неможливо інтегрувати з плоскими друкованими структурами.

МІКРОСМУЖКОВІ АНТЕНИ RFMISO:

RM-MA25527-22,25,5-27 ГГц

RM-MA425435-22,4,25-4,35 ГГц

Інша являє собою гібридну направляючу структуру між мікросмужковою структурою та хвилеводом, яка називається інтегрованим хвилеводом з підкладкою (SIW). SIW — це інтегрована хвилевідна структура, виготовлена на діелектричному матеріалі, з провідниками зверху та знизу та лінійним масивом із двох металевих отворів, які утворюють бічні стінки. У порівнянні з мікросмужковими та хвилевідними структурами, SIW є економічно ефективним, має відносно простий процес виробництва та може бути інтегрований з планарними пристроями. Крім того, продуктивність на високих частотах краща, ніж у мікросмужкових структур, і має властивості хвилеводної дисперсії. Як показано на малюнку 1;

Інструкції з проектування SIW

Інтегровані в підкладку хвилеводи (SIW) — це інтегровані хвилеводні структури, виготовлені за допомогою двох рядів металевих отворів, вбудованих у діелектрик, що з’єднує дві паралельні металеві пластини. Ряди металевих наскрізних отворів утворюють бічні стінки. Ця структура має характеристики мікросмужкових ліній і хвилеводів. Процес виготовлення також подібний до інших друкованих плоских структур. Типова геометрія SIW показана на малюнку 2.1, де її ширина (тобто відстань між отворами в поперечному напрямку (as)), діаметр отворів (d) і довжина кроку (p) використовуються для розробки структури SIW. Найважливіші геометричні параметри (показані на малюнку 2.1) будуть пояснені в наступному розділі. Зверніть увагу, що домінуючою модою є TE10, як і прямокутний хвилевід. Співвідношення між граничною частотою fc заповнених повітрям хвилеводів (AFWG) і заповнених діелектриком хвилеводів (DFWG) і розмірами a і b є першим пунктом конструкції SIW. Для заповнених повітрям хвилеводів частота зрізу вказана у формулі нижче

Основна структура SIW і формула розрахунку[1]

де c — швидкість світла у вільному просторі, m і n — моди, a — довший розмір хвилеводу, b — менший розмір хвилеводу. Коли хвилевід працює в режимі TE10, його можна спростити до fc=c/2a; коли хвилевід заповнений діелектриком, довжина широкої сторони a обчислюється як ad=a/Sqrt(εr), де εr діелектрична проникність середовища; щоб SIW працював у режимі TE10, відстань між наскрізними отворами p, діаметр d і широка сторона as повинні задовольняти формулу у верхньому правому куті малюнка нижче, а також є емпіричні формули d<λg і p<2d [ 2];

де λg — довжина хвилі спрямованого випромінювання: у той же час товщина підкладки не вплине на дизайн розміру SIW, але вплине на втрати структури, тому слід враховувати переваги низьких втрат підкладок високої товщини .

Перетворення мікрополоскової в SIW
Коли мікросмужкову структуру потрібно підключити до SIW, конічний мікросмужковий перехід є одним із основних переважних методів переходу, і конічний перехід зазвичай забезпечує широкосмуговий збіг порівняно з іншими друкованими переходами. Добре спроектована перехідна структура має дуже низькі відбиття, а внесені втрати в основному викликані втратами в діелектрику та провіднику. Вибір матеріалів підкладки та провідника в основному визначає втрати переходу. Оскільки товщина підкладки перешкоджає ширині мікросмужкової лінії, параметри конічного переходу слід регулювати при зміні товщини підкладки. Інший тип заземленого копланарного хвилеводу (GCPW) також є широко використовуваною структурою лінії передачі у високочастотних системах. Бічні провідники, розташовані поблизу проміжної лінії електропередачі, також служать заземленням. Шляхом регулювання ширини основного фідера та зазору до бокової землі можна отримати необхідний характеристичний опір.

Мікрополоскова до SIW і GCPW до SIW

На малюнку нижче наведено приклад конструкції мікросмужкової до SIW. Використовується середовище Rogers3003, діелектрична проникність 3,0, справжнє значення втрат 0,001, товщина 0,127 мм. Ширина фідера з обох кінців становить 0,28 мм, що відповідає ширині фідера антени. Діаметр наскрізного отвору становить d=0,4 мм, а відстань p=0,6 мм. Розмір моделювання 50 мм * 12 мм * 0,127 мм. Загальні втрати в смузі пропускання становлять приблизно 1,5 дБ (що можна ще більше зменшити шляхом оптимізації розносу по широкій стороні).