Новини - Преобразуване на енергия в радарни антени

В микровълновите схеми или системи, цялата схема или система често е съставена от много основни микровълнови устройства, като филтри, разклонители, делители на мощност и др. Надяваме се, че чрез тези устройства е възможно ефективно предаване на сигнална мощност от една точка до друга с минимални загуби;

В цялата радарна система на превозното средство, преобразуването на енергия включва главно пренос на енергия от чипа към захранващото устройство на печатната платка, прехвърлянето на захранващото устройство към тялото на антената и ефективното излъчване на енергия от антената. В целия процес на пренос на енергия важна част е проектирането на преобразувателя. Преобразувателите в милиметровите вълнови системи включват главно преобразуване от микролентова към субстратна интегрирана вълноводна система (SIW), преобразуване от микролентова към вълноводна система, преобразуване от SIW към вълноводна система, коаксиално към вълноводно преобразуване, преобразуване от вълновод към вълноводна система и различни видове преобразуване на вълноводни системи. Този брой ще се фокусира върху проектирането на микролентово SIW преобразуване.

Различни видове транспортни структури

Микролентовае една от най-широко използваните направляващи структури при относително ниски микровълнови честоти. Основните ѝ предимства са проста структура, ниска цена и висока интеграция с компоненти за повърхностен монтаж. Типична микролентова линия се формира с помощта на проводници от едната страна на диелектричен слой субстрат, образувайки единична заземителна равнина от другата страна, с въздух над нея. Горният проводник е основно проводим материал (обикновено мед), оформен в тясна тел. Ширината на линията, дебелината, относителната диелектрична проницаемост и тангенсът на диелектричните загуби на субстрата са важни параметри. Освен това, дебелината на проводника (т.е. дебелината на метализацията) и проводимостта на проводника също са критични при по-високи честоти. Чрез внимателно обмисляне на тези параметри и използване на микролентови линии като основна единица за други устройства, могат да бъдат проектирани много печатни микровълнови устройства и компоненти, като филтри, разклонители, делители/комбинатори на мощност, смесители и др. Въпреки това, с увеличаване на честотата (при преминаване към относително високи микровълнови честоти) загубите при предаване се увеличават и се получава излъчване. Следователно, кухи тръбни вълноводи, като например правоъгълни вълноводи, са предпочитани поради по-малките загуби при по-високи честоти (без излъчване). Вътрешността на вълновода обикновено е въздух. Но ако е необходимо, може да се запълни с диелектричен материал, което му придава по-малко напречно сечение от вълновод, запълнен с газ. Въпреки това, кухите тръбни вълноводи често са обемисти, могат да бъдат тежки, особено при по-ниски честоти, изискват по-високи производствени изисквания и са скъпи, и не могат да бъдат интегрирани с планарни печатни структури.

RFMISO МИКРОЛЕНТОВИ АНТЕНИ ПРОДУКТИ:

RM-MA25527-22,25.5-27GHz

RM-MA425435-22,4.25-4.35GHz

Другата е хибридна насочваща структура между микролентова структура и вълновод, наречена интегриран в субстрата вълновод (SIW). SIW е интегрирана структура, подобна на вълновод, изработена върху диелектричен материал, с проводници отгоре и отдолу и линейна решетка от два метални отвора, образуващи страничните стени. В сравнение с микролентовите и вълноводните структури, SIW е рентабилна, има сравнително лесен производствен процес и може да се интегрира с планарни устройства. Освен това, производителността при високи честоти е по-добра от тази на микролентовите структури и има свойства на вълноводна дисперсия. Както е показано на Фигура 1;

Ръководства за проектиране на SIW

Интегрираните в субстрата вълноводи (SIW) са интегрирани структури, подобни на вълноводи, изработени с помощта на два реда метални отвори, вградени в диелектрик, свързващ две успоредни метални пластини. Редове от метални отвори образуват страничните стени. Тази структура има характеристиките на микролентови линии и вълноводи. Производственият процес е подобен и на други печатни плоски структури. Типична геометрия на SIW е показана на Фигура 2.1, където нейната ширина (т.е. разстоянието между отворите в странична посока (as)), диаметърът на отворите (d) и дължината на стъпката (p) се използват за проектиране на структурата на SIW. Най-важните геометрични параметри (показани на Фигура 2.1) ще бъдат обяснени в следващия раздел. Обърнете внимание, че доминиращият мод е TE10, точно както при правоъгълния вълновод. Връзката между граничната честота fc на вълноводите, запълнени с въздух (AFWG), и вълноводите, запълнени с диелектрик (DFWG), и размерите a и b е първата точка при проектирането на SIW. За вълноводите, запълнени с въздух, граничната честота е показана във формулата по-долу.

Основна структура и формула за изчисление на SIW[1]

където c е скоростта на светлината в свободно пространство, m и n са модовете, a е размерът на по-дългия вълновод, а b е размерът на по-късия вълновод. Когато вълноводът работи в режим TE10, това може да се опрости до fc=c/2a; когато вълноводът е запълнен с диелектрик, дължината на широката страна a се изчислява чрез ad=a/Sqrt(εr), където εr е диелектричната константа на средата; за да може SIW да работи в режим TE10, разстоянието между отворите p, диаметърът d и широката страна as трябва да отговарят на формулата в горния десен ъгъл на фигурата по-долу, а също така има емпирични формули за d<λg и p<2d [2];

където λg е дължината на вълната на насочваната вълна: В същото време дебелината на субстрата няма да повлияе на дизайна на размера на SIW, но ще повлияе на загубата на структурата, така че трябва да се вземат предвид предимствата на ниските загуби на субстратите с голяма дебелина.

Преобразуване на микролентова към SIW линия
Когато микролентова структура трябва да бъде свързана към SIW (симетрична вълнова вълна), конусният микролентов преход е един от основните предпочитани методи за преход и обикновено осигурява широколентово съвпадение в сравнение с други печатни преходи. Добре проектираната преходна структура има много ниски отражения, а загубите при вмъкване се причиняват предимно от диелектрични и проводникови загуби. Изборът на материали за субстрата и проводника определя главно загубите при преход. Тъй като дебелината на субстрата ограничава ширината на микролентовата линия, параметрите на конусния преход трябва да се регулират, когато дебелината на субстрата се промени. Друг тип заземен копланарен вълновод (GCPW) също е широко използвана структура на предавателни линии във високочестотни системи. Страничните проводници близо до междинната предавателна линия служат и като заземяване. Чрез регулиране на ширината на главния фидер и разстоянието до страничното заземяване може да се получи необходимият характерен импеданс.

Микролентов към SIW и GCPW към SIW

Фигурата по-долу е пример за проектиране на микролентова към SIW. Използваната среда е Rogers3003, диелектричната константа е 3.0, истинската стойност на загубите е 0.001, а дебелината е 0.127 мм. Ширината на захранващото устройство в двата края е 0.28 мм, което съответства на ширината на захранващото устройство на антената. Диаметърът на проходния отвор е d=0.4 мм, а разстоянието p=0.6 мм. Размерът на симулацията е 50 мм*12 мм*0.127 мм. Общата загуба в пропускателната лента е около 1.5 dB (което може да бъде допълнително намалено чрез оптимизиране на разстоянието от широките страни).