Știri - Conversia energiei în antenele radar

În circuitele sau sistemele cu microunde, întregul circuit sau sistem este adesea compus din mai multe dispozitive de bază cu microunde, cum ar fi filtre, cuploare, divizoare de putere etc. Se speră că, prin intermediul acestor dispozitive, este posibilă transmiterea eficientă a puterii semnalului de la un punct la altul cu pierderi minime;

În întregul sistem radar al vehiculului, conversia energiei implică în principal transferul de energie de la cip la alimentatorul de pe placa PCB, transferul alimentatorului la corpul antenei și radiația eficientă a energiei de către antenă. În întregul proces de transfer de energie, o parte importantă este proiectarea convertorului. Convertoarele din sistemele cu unde milimetrice includ în principal conversia de la microstrip la substrat cu ghid de undă integrat (SIW), conversia de la microstrip la ghid de undă, conversia SIW la ghid de undă, conversia coaxial la ghid de undă, conversia de la ghid de undă la ghid de undă și diferite tipuri de conversie a ghidului de undă. Această ediție se va concentra pe proiectarea conversiei SIW în microbandă.

Diferite tipuri de structuri de transport

Microstripeste una dintre cele mai utilizate structuri de ghidare la frecvențe de microunde relativ scăzute. Principalele sale avantaje sunt structura simplă, costul redus și integrarea ridicată cu componentele de montare la suprafață. O linie microstrip tipică este formată folosind conductori pe o parte a unui substrat cu strat dielectric, formând un singur plan de masă pe cealaltă parte, cu aer deasupra acestuia. Conductorul superior este practic un material conductiv (de obicei cupru) modelat într-un fir îngust. Lățimea liniei, grosimea, permitivitatea relativă și tangenta pierderii dielectrice a substratului sunt parametri importanți. În plus, grosimea conductorului (adică grosimea metalizării) și conductivitatea conductorului sunt, de asemenea, critice la frecvențe mai mari. Prin luarea în considerare a acestor parametri și utilizarea liniilor microstrip ca unitate de bază pentru alte dispozitive, se pot proiecta multe dispozitive și componente cu microunde imprimate, cum ar fi filtre, cuploare, divizoare/combinatoare de putere, mixere etc. Cu toate acestea, pe măsură ce frecvența crește (când se trece la frecvențe de microunde relativ ridicate), pierderile de transmisie cresc și apare radiația. Prin urmare, ghidurile de undă cu tuburi goale, cum ar fi ghidurile de undă dreptunghiulare, sunt preferate datorită pierderilor mai mici la frecvențe mai mari (fără radiații). Interiorul ghidului de undă este de obicei aer. Dar, dacă se dorește, poate fi umplut cu material dielectric, conferindu-i o secțiune transversală mai mică decât un ghid de undă umplut cu gaz. Cu toate acestea, ghidurile de undă cu tuburi goale sunt adesea voluminoase, pot fi grele în special la frecvențe mai joase, necesită cerințe de fabricație mai mari și sunt costisitoare și nu pot fi integrate cu structuri planare imprimate.

PRODUSE ANTENE MICROSTRIP RFMISO:

RM-MA25527-22, 25.5-27GHz

RM-MA425435-22, 4.25-4.35GHz

Cealaltă este o structură de ghidare hibridă între o structură microstrip și un ghid de undă, numită ghid de undă integrat cu substrat (SIW). Un SIW este o structură integrată de tip ghid de undă, fabricată pe un material dielectric, cu conductori în partea superioară și inferioară și o matrice liniară de două fire metalice care formează pereții laterali. Comparativ cu structurile microstrip și ghid de undă, SIW este rentabil, are un proces de fabricație relativ ușor și poate fi integrat cu dispozitive planare. În plus, performanța la frecvențe înalte este mai bună decât cea a structurilor microstrip și are proprietăți de dispersie a ghidului de undă. După cum se arată în Figura 1;

Ghiduri de proiectare SIW

Ghidurile de undă integrate cu substrat (SIW) sunt structuri integrate de tip ghid de undă, fabricate folosind două rânduri de canale metalice încorporate într-un dielectric care conectează două plăci metalice paralele. Rânduri de găuri metalice traversante formează pereții laterali. Această structură are caracteristicile liniilor microstrip și ale ghidurilor de undă. Procesul de fabricație este, de asemenea, similar cu alte structuri plate imprimate. O geometrie SIW tipică este prezentată în Figura 2.1, unde lățimea sa (adică separarea dintre canale în direcția laterală (as)), diametrul canalelor (d) și lungimea pasului (p) sunt utilizate pentru a proiecta structura SIW. Cei mai importanți parametri geometrici (prezentați în Figura 2.1) vor fi explicați în secțiunea următoare. Rețineți că modul dominant este TE10, la fel ca ghidul de undă dreptunghiular. Relația dintre frecvența de tăiere fc a ghidurilor de undă umplute cu aer (AFWG) și a ghidurilor de undă umplute cu dielectric (DFWG) și dimensiunile a și b este primul punct al proiectării SIW. Pentru ghidurile de undă umplute cu aer, frecvența de tăiere este așa cum se arată în formula de mai jos.

Structura de bază și formula de calcul SIW[1]

unde c este viteza luminii în spațiu liber, m și n sunt modurile, a este dimensiunea mai mare a ghidului de undă, iar b este dimensiunea mai mică a ghidului de undă. Când ghidul de undă funcționează în modul TE10, acesta poate fi simplificat la fc=c/2a; când ghidul de undă este umplut cu dielectric, lungimea laturii late a se calculează cu ad=a/Sqrt(εr), unde εr este constanta dielectrică a mediului; pentru ca SIW să funcționeze în modul TE10, distanța dintre găurile străpunse p, diametrul d și latura lată as ar trebui să satisfacă formula din dreapta sus a figurii de mai jos, existând și formule empirice pentru d<λg și p<2d [2];

unde λg este lungimea de undă a undei ghidate: În același timp, grosimea substratului nu va afecta dimensiunea SIW, dar va afecta pierderile structurii, așadar ar trebui luate în considerare avantajele pierderilor reduse ale substraturilor cu grosime mare.

Conversie Microstrip în SIW
Când o structură microstrip trebuie conectată la un SIW, tranziția microstrip conică este una dintre principalele metode de tranziție preferate, iar tranziția conică oferă de obicei o potrivire în bandă largă în comparație cu alte tranziții imprimate. O structură de tranziție bine proiectată are reflexii foarte scăzute, iar pierderea de inserție este cauzată în principal de pierderile dielectrice și ale conductorului. Selecția substratului și a materialelor conductorului determină în principal pierderea tranziției. Deoarece grosimea substratului împiedică lățimea liniei microstrip, parametrii tranziției conice ar trebui ajustați atunci când grosimea substratului se modifică. Un alt tip de ghid de undă coplanar împământat (GCPW) este, de asemenea, o structură de linie de transmisie utilizată pe scară largă în sistemele de înaltă frecvență. Conductorii laterali apropiați de linia de transmisie intermediară servesc, de asemenea, ca masă. Prin ajustarea lățimii alimentatorului principal și a spațiului față de masa laterală, se poate obține impedanța caracteristică necesară.

Microstrip către SIW și GCPW către SIW

Figura de mai jos prezintă un exemplu de proiectare a unei microstrip pentru SIW. Mediul utilizat este Rogers3003, constanta dielectrică este 3,0, valoarea reală a pierderii este 0,001, iar grosimea este 0,127 mm. Lățimea alimentatorului la ambele capete este de 0,28 mm, ceea ce corespunde lățimii alimentatorului antenei. Diametrul găurii de trecere este d = 0,4 mm, iar distanța p = 0,6 mm. Dimensiunea simulării este 50 mm * 12 mm * 0,127 mm. Pierderea totală în banda de trecere este de aproximativ 1,5 dB (care poate fi redusă în continuare prin optimizarea distanței pe latura largă).