Vijesti - Pretvorba energije u radarskim antenama

U mikrovalnim sklopovima ili sustavima, cijeli sklop ili sustav često se sastoji od mnogih osnovnih mikrovalnih uređaja kao što su filteri, spojnici, razdjelnici snage itd. Nadamo se da će putem ovih uređaja biti moguće učinkovito prenositi snagu signala s jedne točke na drugu uz minimalne gubitke;

U cijelom sustavu radara vozila, pretvorba energije uglavnom uključuje prijenos energije s čipa na dovod na PCB ploči, prijenos dovoda na tijelo antene i učinkovito zračenje energije antenom. U cijelom procesu prijenosa energije, važan dio je dizajn pretvarača. Pretvarači u milimetarskim valnim sustavima uglavnom uključuju pretvorbu mikrostripnog valovoda u podlogu (SIW), pretvorbu mikrostripnog valovoda, pretvorbu SIW-a u valovod, pretvorbu koaksijalnog valovoda, pretvorbu valovoda u valovod i različite vrste pretvorbe valovoda. Ovo izdanje će se usredotočiti na dizajn mikropojasne SIW pretvorbe.

Različite vrste transportnih struktura

Mikrotrakastajedna je od najčešće korištenih vodičkih struktura na relativno niskim mikrovalnim frekvencijama. Njegove glavne prednosti su jednostavna struktura, niska cijena i visoka integracija s komponentama za površinsku montažu. Tipična mikrotrakasta linija formira se pomoću vodiča na jednoj strani dielektričnog sloja podloge, tvoreći jednu uzemljenu ravninu na drugoj strani, sa zrakom iznad nje. Gornji vodič je u osnovi vodljivi materijal (obično bakar) oblikovan u usku žicu. Širina linije, debljina, relativna permitivnost i tangens dielektričnih gubitaka podloge važni su parametri. Osim toga, debljina vodiča (tj. debljina metalizacije) i vodljivost vodiča također su kritične na višim frekvencijama. Pažljivim razmatranjem ovih parametara i korištenjem mikrotrakastih linija kao osnovne jedinice za druge uređaje, mogu se dizajnirati mnogi tiskani mikrovalni uređaji i komponente, kao što su filteri, spojnici, razdjelnici/kombinatori snage, mikseri itd. Međutim, kako se frekvencija povećava (pri prelasku na relativno visoke mikrovalne frekvencije) povećavaju se gubici pri prijenosu i dolazi do zračenja. Stoga su šuplji cjevasti valovodi, poput pravokutnih valovoda, poželjniji zbog manjih gubitaka na višim frekvencijama (bez zračenja). Unutrašnjost valovoda je obično zrak. No, ako se želi, može se ispuniti dielektričnim materijalom, što mu daje manji presjek od valovoda punjenog plinom. Međutim, valovodi sa šupljim cijevima često su glomazni, mogu biti teški, posebno na nižim frekvencijama, zahtijevaju veće proizvodne zahtjeve i skupi su te se ne mogu integrirati s planarnim tiskanim strukturama.

RFMISO MIKROTRAKASTI ANTENSKI PROIZVODI:

RM-MA25527-22, 25,5-27 GHz

RM-MA425435-22, 4,25-4,35 GHz

Druga je hibridna struktura za navođenje između mikrotrakaste strukture i valovoda, nazvana valovod integrirani u podlogu (SIW). SIW je integrirana struktura slična valovodu izrađena na dielektričnom materijalu, s vodičima na vrhu i dnu i linearnim nizom od dva metalna prolaza koji tvore bočne stijenke. U usporedbi s mikrotrakastim i valovodnim strukturama, SIW je isplativ, ima relativno jednostavan proces proizvodnje i može se integrirati s planarnim uređajima. Osim toga, performanse na visokim frekvencijama su bolje od mikrotrakastih struktura i ima svojstva disperzije valovoda. Kao što je prikazano na slici 1;

Smjernice za dizajn SIW-a

Valovodi integrirani s podlogom (SIW) su integrirane strukture slične valovodu izrađene korištenjem dva reda metalnih prolaza ugrađenih u dielektrik koji spaja dvije paralelne metalne ploče. Redovi metalnih prolaznih rupa tvore bočne stijenke. Ova struktura ima karakteristike mikrostripnih linija i valovoda. Proizvodni proces je također sličan drugim tiskanim ravnim strukturama. Tipična geometrija SIW-a prikazana je na slici 2.1, gdje se njezina širina (tj. razmak između prolaza u bočnom smjeru (as)), promjer prolaza (d) i duljina koraka (p) koriste za dizajn SIW strukture. Najvažniji geometrijski parametri (prikazani na slici 2.1) bit će objašnjeni u sljedećem odjeljku. Imajte na umu da je dominantni mod TE10, baš kao i pravokutni valovod. Odnos između granične frekvencije fc valovoda punjenih zrakom (AFWG) i valovoda punjenih dielektrikom (DFWG) te dimenzija a i b je prva točka dizajna SIW-a. Za valovode punjene zrakom, granična frekvencija je prikazana u formuli ispod.

Osnovna struktura SIW-a i formula za izračun[1]

gdje je c brzina svjetlosti u slobodnom prostoru, m i n su modovi, a je veličina duljeg valovoda, a b je veličina kraćeg valovoda. Kada valovod radi u TE10 načinu rada, to se može pojednostavniti na fc=c/2a; kada je valovod ispunjen dielektrikom, duljina široke stranice a izračunava se pomoću ad=a/Sqrt(εr), gdje je εr dielektrična konstanta medija; da bi SIW radio u TE10 načinu rada, razmak prolaznih rupa p, promjer d i široka stranica as trebali bi zadovoljavati formulu u gornjem desnom kutu slike ispod, a postoje i empirijske formule za d<λg i p<2d [2];

gdje je λg valna duljina vođenog vala: Istovremeno, debljina podloge neće utjecati na dizajn veličine SIW-a, ali će utjecati na gubitke strukture, stoga treba uzeti u obzir prednosti malih gubitaka kod podloga velike debljine.

Pretvorba mikrostripnog u SIW
Kada se mikrotrakasta struktura treba spojiti na SIW (silikonski valovod), suženi mikrotrakasti prijelaz jedna je od glavnih preferiranih metoda prijelaza, a suženi prijelaz obično pruža širokopojasno podudaranje u usporedbi s drugim tiskanim prijelazima. Dobro dizajnirana prijelazna struktura ima vrlo niske refleksije, a gubitak umetanja prvenstveno je uzrokovan dielektričnim i vodičkim gubicima. Odabir materijala podloge i vodiča uglavnom određuje gubitak prijelaza. Budući da debljina podloge ograničava širinu mikrotrakaste linije, parametre suženog prijelaza treba prilagoditi kada se promijeni debljina podloge. Druga vrsta uzemljenog koplanarnog valovoda (GCPW) također je široko korištena struktura dalekovoda u visokofrekventnim sustavima. Bočni vodiči blizu međuprijenosne linije također služe kao uzemljenje. Podešavanjem širine glavnog dovoda i razmaka prema bočnom uzemljenju može se dobiti potrebna karakteristična impedancija.

Mikrostripna do SIW i GCPW do SIW

Donja slika prikazuje primjer dizajna mikrostripnog kabela za SIW. Korišteni medij je Rogers3003, dielektrična konstanta je 3,0, stvarna vrijednost gubitka je 0,001, a debljina je 0,127 mm. Širina napojnog voda na oba kraja je 0,28 mm, što odgovara širini napojnog voda antene. Promjer prolaznog otvora je d = 0,4 mm, a razmak p = 0,6 mm. Veličina simulacije je 50 mm * 12 mm * 0,127 mm. Ukupni gubitak u propusnom pojasu je oko 1,5 dB (što se može dodatno smanjiti optimizacijom razmaka na širokim stranama).