Vijesti - Konverzija energije u radarskim antenama

U mikrotalasnim kolima ili sistemima, cijelo kolo ili sistem se često sastoji od mnogih osnovnih mikrotalasnih uređaja kao što su filteri, spojnice, razdjelnici snage itd. Nadamo se da je putem ovih uređaja moguće efikasno prenositi snagu signala od jedne tačke do druge uz minimalne gubitke;

U cijelom sistemu radara vozila, konverzija energije uglavnom uključuje prijenos energije s čipa na napojni vod na PCB ploči, prijenos napojnog vodnika na tijelo antene i efikasno zračenje energije antenom. U cijelom procesu prijenosa energije, važan dio je dizajn pretvarača. Pretvarači u milimetarskim talasnim sistemima uglavnom uključuju konverziju mikrostripnog u podlogu integriranog talasovoda (SIW), konverziju mikrostripnog u talasovod, konverziju SIW u talasovod, konverziju koaksijalnog u talasovod, konverziju talasovoda u talasovod i različite vrste konverzije talasovoda. Ovo izdanje će se fokusirati na dizajn mikropojasne SIW konverzije.

Različite vrste transportnih struktura

Mikrotrakastaje jedna 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 mikrostripna linija formira se korištenjem vodiča na jednoj strani dielektričnog sloja podloge, formirajući jednu uzemljenu ravan na drugoj strani, sa zrakom iznad nje. Gornji vodič je u osnovi provodljivi materijal (obično bakar) oblikovan u usku žicu. Širina linije, debljina, relativna permitivnost i tangens dielektričnih gubitaka podloge su važni parametri. Osim toga, debljina vodiča (tj. debljina metalizacije) i provodljivost vodiča su također kritične na višim frekvencijama. Pažljivim razmatranjem ovih parametara i korištenjem mikrostripnih linija kao osnovne jedinice za druge uređaje, mogu se dizajnirati mnogi štampani mikrovalni uređaji i komponente, kao što su filteri, spojnice, 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 cijevasti valovodi, poput pravokutnih valovoda, poželjniji zbog manjih gubitaka na višim frekvencijama (nema zračenja). Unutrašnjost valovoda je obično zrak. Ali, ako se želi, može se ispuniti dielektričnim materijalom, što mu daje manji poprečni presjek od valovoda punjenog plinom. Međutim, šuplji cijevasti valovodi su često glomazni, mogu biti teški, posebno na nižim frekvencijama, zahtijevaju veće proizvodne zahtjeve i skupi su, te se ne mogu integrirati s planarnim štampanim strukturama.

RFMISO MIKROTRAKASTI ANTENSKI PROIZVODI:

RM-MA25527-22,25.5-27GHz

RM-MA425435-22,4.25-4.35GHz

Druga je hibridna struktura za navođenje između mikrostripne strukture i talasovoda, nazvana talasovod integrisan sa supstratom (SIW). SIW je integrisana struktura slična talasovodu izrađena na dielektričnom materijalu, sa provodnicima na vrhu i dnu i linearnim nizom od dva metalna prolaza koji formiraju bočne zidove. U poređenju sa mikrostripnim i talasovodnim strukturama, SIW je isplativ, ima relativno jednostavan proces proizvodnje i može se integrisati sa planarnim uređajima. Osim toga, performanse na visokim frekvencijama su bolje od mikrostripnih struktura i ima svojstva disperzije talasovoda. Kao što je prikazano na Slici 1;

Smjernice za dizajn SIW-a

Valovodi integrirani u podlogu (SIW) su integrirane strukture slične valovodima izrađene korištenjem dva reda metalnih prolaza ugrađenih u dielektrik koji povezuje dvije paralelne metalne ploče. Redovi metalnih prolaznih rupa formiraju bočne zidove. Ova struktura ima karakteristike mikrostripnih linija i valovoda. Proces proizvodnje je također sličan drugim štampanim ravnim strukturama. Tipična geometrija SIW-a prikazana je na slici 2.1, gdje se njena širina (tj. razmak između prolaza u bočnom smjeru (as)), promjer prolaza (d) i dužina koraka (p) koriste za dizajniranje SIW strukture. Najvažniji geometrijski parametri (prikazani na slici 2.1) bit će objašnjeni u sljedećem odjeljku. Treba napomenuti da je dominantni mod TE10, baš kao i kod pravokutnog valovoda. Odnos između granične frekvencije fc valovoda punjenih zrakom (AFWG) i valovoda punjenih dielektrikom (DFWG) i dimenzija a i b je prva tačka SIW dizajna. 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 dužina talasovoda, a b je kraći talasovod. Kada talasovod radi u TE10 modu, to se može pojednostaviti na fc=c/2a; kada je talasovod ispunjen dielektrikom, dužina široke strane a se izračunava kao ad=a/Sqrt(εr), gdje je εr dielektrična konstanta medija; da bi SIW radio u TE10 modu, razmak prolaznih rupa p, prečnik d i široka strana as trebaju zadovoljiti formulu u gornjem desnom uglu slike ispod, a postoje i empirijske formule za d<λg i p<2d [2];

gdje je λg talasna dužina vođenog talasa: Istovremeno, debljina supstrata neće uticati na dizajn veličine SIW-a, ali će uticati na gubitke strukture, tako da treba uzeti u obzir prednosti malih gubitaka kod supstrata velike debljine.

Konverzija mikrostripnog u SIW
Kada je potrebno spojiti mikrostripnu strukturu na SIW (sigurnu površinsku vaku), suženi mikrostripni prijelaz je jedna 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 provodnim gubicima. Odabir materijala podloge i provodnika uglavnom određuje gubitak prijelaza. Budući da debljina podloge ograničava širinu mikrostripne 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 sistemima. Bočni provodnici blizu srednje dalekovoda također služe kao uzemljenje. Podešavanjem širine glavnog napojnog voda i razmaka prema bočnom uzemljenju može se dobiti potrebna karakteristična impedancija.

Mikrostripna do SIW i GCPW do SIW

Donja slika je primjer dizajna mikrostripnog kabla za SIW. Korišteni medij je Rogers3003, dielektrična konstanta je 3.0, stvarna vrijednost gubitaka 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. Prečnik 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 opsegu je oko 1.5 dB (što se može dodatno smanjiti optimizacijom razmaka na širokim stranama).