Вести - Конверзија на енергија во радарски антени

Во микробрановите кола или системи, целото коло или систем често е составено од многу основни микробранови уреди како што се филтри, спојки, разделувачи на моќност итн. Се надеваме дека преку овие уреди е можно ефикасно да се пренесе моќноста на сигналот од една точка до друга со минимални загуби;

Во целиот радарски систем на возилото, конверзијата на енергија главно вклучува пренос на енергија од чипот до фидерот на PCB плочката, пренос на фидерот до телото на антената и ефикасно зрачење на енергија од антената. Во целиот процес на пренос на енергија, важен дел е дизајнот на конверторот. Конверторите во милиметарските бранови системи главно вклучуваат конверзија од микролента во подлога со интегриран брановоден (SIW), конверзија од микролента во брановоден, конверзија од SIW во брановоден, коаксијална во брановоден, конверзија од брановоден во брановоден и различни видови на конверзија на брановоден. Ова издание ќе се фокусира на дизајнот на микробенд SIW конверзија.

Различни видови на транспортни структури

Микролюзае една од најчесто користените водилки на релативно ниски микробранови фреквенции. Нејзините главни предности се едноставната структура, ниската цена и високата интеграција со компоненти за површинска монтажа. Типична микролентна линија се формира со употреба на спроводници на едната страна од диелектричен слој на подлогата, формирајќи една заземјувачка рамнина на другата страна, со воздух над неа. Горниот спроводник е во основа спроводлив материјал (обично бакар) обликуван во тесна жица. Ширината на линијата, дебелината, релативната диелектрична константа и тангентата на диелектричните загуби на подлогата се важни параметри. Дополнително, дебелината на спроводникот (т.е. дебелината на метализацијата) и спроводливоста на спроводникот се исто така критични на повисоки фреквенции. Со внимателно разгледување на овие параметри и користење на микролентни линии како основна единица за други уреди, може да се дизајнираат многу печатени микробранови уреди и компоненти, како што се филтри, спојки, разделувачи/комбинаторики на моќност, миксери итн. Меѓутоа, како што се зголемува фреквенцијата (кога се преминува на релативно високи микробранови фреквенции), загубите во преносот се зголемуваат и се јавува зрачење. Затоа, се претпочитаат шупливи цевчести брановоди како што се правоаголните брановоди поради помалите загуби на повисоки фреквенции (без зрачење). Внатрешноста на брановодот е обично воздух. Но, доколку е потребно, може да се наполни со диелектричен материјал, што му дава помал пресек од брановодот исполнет со гас. Сепак, шупливите цевчести брановоди често се гломазни, можат да бидат тешки, особено на пониски фреквенции, бараат повисоки производствени барања и се скапи, и не можат да се интегрираат со рамни печатени структури.

RFMISO микролентни антенски производи:

RM-MA25527-22,25.5-27GHz

RM-MA425435-22,4.25-4.35GHz

Другата е хибридна структура за водење помеѓу микролентна структура и брановоден, наречена брановоден интегриран со супстрат (SIW). SIW е интегрирана структура слична на брановоден изработена на диелектричен материјал, со спроводници на врвот и на дното и линеарен низ од две метални отвори што ги формираат страничните ѕидови. Во споредба со микролентните и брановодните структури, SIW е исплатлив, има релативно лесен процес на производство и може да се интегрира со рамни уреди. Покрај тоа, перформансите на високи фреквенции се подобри од оние на микролентните структури и имаат својства на дисперзија на брановодни цевки. Како што е прикажано на Слика 1;

Упатства за дизајн на SIW

Брановодите интегрирани со подлога (SIW) се интегрирани структури слични на брановоди изработени со употреба на два реда метални отвори вградени во диелектрик што поврзуваат две паралелни метални плочи. Редови метални отвори ги формираат страничните ѕидови. Оваа структура има карактеристики на микролентни линии и брановоди. Процесот на производство е сличен и на другите печатени рамни структури. Типична SIW геометрија е прикажана на Слика 2.1, каде што нејзината ширина (т.е. одвојувањето помеѓу отворите во страничната насока (as)), дијаметарот на отворите (d) и должината на чекорот (p) се користат за дизајнирање на SIW структурата. Најважните геометриски параметри (прикажани на Слика 2.1) ќе бидат објаснети во следниот дел. Забележете дека доминантниот режим е TE10, исто како и правоаголниот брановоди. Односот помеѓу граничната фреквенција fc на брановодите исполнети со воздух (AFWG) и брановодите исполнети со диелектрик (DFWG) и димензиите a и b е првата точка на дизајнот на SIW. За брановоди исполнети со воздух, граничната фреквенција е како што е прикажано во формулата подолу.

Основна структура на SIW и формула за пресметка[1]

каде што c е брзината на светлината во слободен простор, m и n се модовите, a е подолгата големина на брановодот, а b е пократката големина на брановодот. Кога брановодот работи во TE10 режим, може да се поедностави на fc=c/2a; кога брановодот е исполнет со диелектрик, должината на широката страна a се пресметува со ad=a/Sqrt(εr), каде што εr е диелектричната константа на медиумот; за да може SIW да работи во TE10 режим, растојанието меѓу отворите p, дијаметарот d и широката страна as треба да ја задоволат формулата во горниот десен агол од сликата подолу, а исто така постојат и емпириски формули за d<λg и p<2d [2];

каде што λg е брановата должина на водениот бран: Во исто време, дебелината на подлогата нема да влијае на дизајнот на големината на SIW, но ќе влијае на губењето на структурата, па затоа треба да се земат предвид предностите на ниските загуби на подлогите со голема дебелина.

Конверзија од микроленти во SIW
Кога микролентна структура треба да се поврзе со SIW, конусниот микролентен премин е еден од главните преферирани методи на транзиција, а конусниот премин обично обезбедува широкопојасен пристап во споредба со другите печатени транзиции. Добро дизајнираната транзициона структура има многу ниски рефлексии, а загубата на вметнување е првенствено предизвикана од диелектрични и проводнички загуби. Изборот на подлогата и проводничките материјали главно го одредува губењето на транзицијата. Бидејќи дебелината на подлогата ја попречува ширината на микролентната линија, параметрите на конусниот премин треба да се прилагодат кога дебелината на подлогата се менува. Друг вид заземјен копланарен брановоден (GCPW) е исто така широко користена структура на далновод во високофреквентни системи. Страничните проводници блиску до средниот далновод исто така служат како заземјување. Со прилагодување на ширината на главниот довод и јазот до страничното заземјување, може да се добие потребната карактеристична импеданса.

Микролюза до SIW и GCPW до SIW

Сликата подолу е пример за дизајн на микролента за SIW. Користената средина е Rogers3003, диелектричната константа е 3,0, вистинската вредност на загуба е 0,001, а дебелината е 0,127 mm. Ширината на доводникот на двата краја е 0,28 mm, што се совпаѓа со ширината на доводникот на антената. Дијаметарот на отворот за минување е d=0,4 mm, а растојанието p=0,6 mm. Големината на симулацијата е 50 mm*12 mm*0,127 mm. Вкупната загуба во проодниот опсег е околу 1,5 dB (што може дополнително да се намали со оптимизирање на растојанието помеѓу широките страни).