Ziņas — enerģijas pārveidošana radara antenās

Mikroviļņu ķēdēs vai sistēmās visa ķēde vai sistēma bieži sastāv no daudzām pamata mikroviļņu ierīcēm, piemēram, filtriem, savienotājiem, jaudas dalītājiem utt. Tiek cerēts, ka ar šo ierīču palīdzību ir iespējams efektīvi pārraidīt signāla jaudu no viena punkta uz otru ar minimāliem zudumiem;

Visā transportlīdzekļa radaru sistēmā enerģijas pārveidošana galvenokārt ietver enerģijas pārnesi no mikroshēmas uz padevēju uz PCB plates, padevēja pārnesi uz antenas korpusu un efektīvu enerģijas izstarojumu ar antenu. Visā enerģijas pārneses procesā svarīga sastāvdaļa ir pārveidotāja konstrukcija. Milimetru viļņu sistēmu pārveidotāji galvenokārt ietver mikrojoslas uz substrātu integrētu viļņvada (SIW) pārveidošanu, mikrojoslas uz viļņvada pārveidošanu, SIW uz viļņvada pārveidošanu, koaksiālo uz viļņvada pārveidošanu, viļņvada uz viļņvada pārveidošanu un dažādus viļņvada pārveidošanas veidus. Šajā numurā galvenā uzmanība tiks pievērsta mikrojoslas SIW pārveidošanas konstrukcijai.

Dažādi transporta struktūru veidi

Mikrolenteir viena no visplašāk izmantotajām vadotņu struktūrām relatīvi zemās mikroviļņu frekvencēs. Tās galvenās priekšrocības ir vienkārša struktūra, zemas izmaksas un augsta integrācija ar virsmas montāžas komponentiem. Tipiska mikrostripas līnija tiek veidota, izmantojot vadītājus dielektriskā slāņa substrāta vienā pusē, veidojot vienu iezemējuma plakni otrā pusē, bet virs tās - gaisu. Augšējais vadītājs būtībā ir vadošs materiāls (parasti varš), kas veidots šaurā stieplē. Svarīgi parametri ir līnijas platums, biezums, relatīvā dielektriskā caurlaidība un substrāta dielektrisko zudumu tangenss. Turklāt vadītāja biezums (t.i., metalizācijas biezums) un vadītāja vadītspēja ir kritiski svarīgi arī augstākās frekvencēs. Rūpīgi apsverot šos parametrus un izmantojot mikrostripas līnijas kā pamatvienību citām ierīcēm, var konstruēt daudzas drukātas mikroviļņu ierīces un komponentus, piemēram, filtrus, savienotājus, jaudas dalītājus/kombinētājus, maisītājus utt. Tomēr, palielinoties frekvencei (pārejot uz relatīvi augstām mikroviļņu frekvencēm), palielinās pārraides zudumi un rodas starojums. Tāpēc priekšroka tiek dota dobu cauruļu viļņvadiem, piemēram, taisnstūrveida viļņvadiem, jo tiem ir mazāki zudumi augstākās frekvencēs (nav starojuma). Viļņvada iekšpuse parasti ir gaiss. Bet, ja nepieciešams, to var piepildīt ar dielektrisku materiālu, tādējādi iegūstot mazāku šķērsgriezumu nekā ar gāzi pildīts viļņvads. Tomēr dobu cauruļu viļņvadi bieži vien ir apjomīgi, var būt smagi, īpaši zemākās frekvencēs, tiem ir nepieciešamas augstākas ražošanas prasības, tie ir dārgi un tos nevar integrēt ar plakaniem drukātiem elementiem.

RFMISO mikrostripu antenu produkti:

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

RM-MA425435-22,4,25–4,35 GHz

Otra ir hibrīda vadības struktūra starp mikrostripas struktūru un viļņvadu, ko sauc par substrātā integrētu viļņvadu (SIW). SIW ir integrēta viļņvada veida struktūra, kas izgatavota uz dielektriska materiāla, ar vadītājiem augšpusē un apakšā un lineāru divu metāla atveru masīvu, kas veido sānu sienas. Salīdzinot ar mikrostripas un viļņvada struktūrām, SIW ir rentabls, tam ir salīdzinoši vienkāršs ražošanas process un to var integrēt ar plaknes ierīcēm. Turklāt veiktspēja augstās frekvencēs ir labāka nekā mikrostripas struktūrām un tai ir viļņvada dispersijas īpašības. Kā parādīts 1. attēlā;

SIW dizaina vadlīnijas

Substrāta integrētie viļņvadi (SIW) ir integrētas viļņvada tipa struktūras, kas izgatavotas, izmantojot divas metāla atveru rindas, kas iestrādātas dielektrikā, savienojot divas paralēlas metāla plāksnes. Metāla caurumu rindas veido sānu sienas. Šai struktūrai piemīt mikrolentu līniju un viļņvadu īpašības. Ražošanas process ir līdzīgs arī citām drukātām plakanām konstrukcijām. Tipiska SIW ģeometrija ir parādīta 2.1. attēlā, kur tās platums (t.i., attālums starp atverēm sānu virzienā (as)), atveru diametrs (d) un soļa garums (p) tiek izmantoti SIW struktūras projektēšanai. Vissvarīgākie ģeometriskie parametri (parādīti 2.1. attēlā) tiks paskaidroti nākamajā sadaļā. Ņemiet vērā, ka dominējošais režīms ir TE10, tāpat kā taisnstūrveida viļņvadam. SIW projektēšanas pirmais punkts ir saistība starp ar gaisu pildītu viļņvadu (AFWG) un ar dielektriski pildītu viļņvadu (DFWG) robežfrekvenci fc un izmēriem a un b. Ar gaisu pildītiem viļņvadiem robežfrekvence ir parādīta zemāk esošajā formulā.

SIW pamatstruktūra un aprēķina formula[1]

kur c ir gaismas ātrums brīvā telpā, m un n ir viļņu režīmi, a ir garākā viļņvada izmērs un b ir īsākā viļņvada izmērs. Kad viļņvads darbojas TE10 režīmā, to var vienkāršot līdz fc=c/2a; kad viļņvads ir piepildīts ar dielektriķi, platās malas garumu a aprēķina pēc ad=a/Sqrt(εr), kur εr ir vides dielektriskā konstante; lai SIW darbotos TE10 režīmā, caurumu atstatumam p, diametram d un platajai malai as jāatbilst formulai zemāk redzamā attēla augšējā labajā stūrī, un ir arī empīriskas formulas d<λg un p<2d [2];

kur λg ir vadāmā viļņa viļņa garums: Tajā pašā laikā substrāta biezums neietekmēs SIW izmēra dizainu, bet tas ietekmēs struktūras zudumus, tāpēc jāņem vērā augsta biezuma substrātu zemo zudumu priekšrocības.

Mikrostrips uz SIW konvertēšanu
Kad mikrolentas struktūra ir jāpievieno SIW, konusveida mikrolentas pāreja ir viena no galvenajām vēlamajām pārejas metodēm, un konusveida pāreja parasti nodrošina platjoslas atbilstību salīdzinājumā ar citām drukātajām pārejām. Labi izstrādātai pārejas struktūrai ir ļoti zemi atstarojumi, un ievietošanas zudumus galvenokārt izraisa dielektriskie un vadītāja zudumi. Substrāta un vadītāja materiālu izvēle galvenokārt nosaka pārejas zudumus. Tā kā substrāta biezums ierobežo mikrolentas līnijas platumu, konusveida pārejas parametri jāpielāgo, mainoties substrāta biezumam. Cits iezemēta koplanāra viļņvada (GCPW) veids ir arī plaši izmantota pārraides līnijas struktūra augstfrekvences sistēmās. Sānu vadītāji, kas atrodas tuvu starpposma pārraides līnijai, kalpo arī kā zemējums. Pielāgojot galvenā padevēja platumu un atstarpi līdz sānu zemējumam, var iegūt nepieciešamo raksturīgo impedanci.

Mikrostrips uz SIW un GCPW uz SIW

Zemāk redzamajā attēlā ir parādīts mikrolentas uz SIW konstrukcijas piemērs. Izmantotā vide ir Rogers3003, dielektriskā konstante ir 3,0, patiesie zudumi ir 0,001 un biezums ir 0,127 mm. Fīdera platums abos galos ir 0,28 mm, kas atbilst antenas fīdera platumam. Cauruma diametrs ir d = 0,4 mm, un atstarpe p = 0,6 mm. Simulācijas izmērs ir 50 mm * 12 mm * 0,127 mm. Kopējie zudumi caurlaides joslā ir aptuveni 1,5 dB (ko var vēl vairāk samazināt, optimizējot platās puses atstarpi).