Novinky - Přeměna energie v radarových anténách

V mikrovlnných obvodech nebo systémech se celý obvod nebo systém často skládá z mnoha základních mikrovlnných zařízení, jako jsou filtry, vazební členy, děliče výkonu atd. Doufá se, že prostřednictvím těchto zařízení bude možné efektivně přenášet signálový výkon z jednoho bodu do druhého s minimálními ztrátami;

V celém radarovém systému vozidla zahrnuje přeměna energie především přenos energie z čipu do napáječe na desce plošných spojů, přenos napáječe do těla antény a efektivní vyzařování energie anténou. V celém procesu přenosu energie je důležitou součástí návrh převodníku. Převodníky v milimetrových vlnových systémech zahrnují především převod mikropáskového vlnovodu na substrát (SIW), převod mikropáskového vlnovodu, převod SIW na vlnovod, převod koaxiálního vodiče na vlnovod, převod vlnovodu na vlnovod a různé typy převodů vlnovodů. Toto číslo se zaměří na návrh mikropásmové SIW převodu.

Různé typy dopravních konstrukcí

Mikropáskovýje jednou z nejpoužívanějších vodicích struktur při relativně nízkých mikrovlnných frekvencích. Jejími hlavními výhodami jsou jednoduchá struktura, nízké náklady a vysoká integrace s povrchově montovanými součástkami. Typická mikropásková linka je vytvořena pomocí vodičů na jedné straně dielektrické vrstvy substrátu, které tvoří jednu zemnící rovinu na druhé straně, nad ní je vzduch. Horní vodič je v podstatě vodivý materiál (obvykle měď) tvarovaný do úzkého drátu. Důležitými parametry jsou šířka linky, tloušťka, relativní permitivita a tangens úhlu dielektrických ztrát substrátu. Kromě toho je při vyšších frekvencích kritická také tloušťka vodiče (tj. tloušťka metalizace) a vodivost vodiče. Pečlivým zvážením těchto parametrů a použitím mikropáskových linek jako základní jednotky pro další zařízení lze navrhnout mnoho tištěných mikrovlnných zařízení a součástek, jako jsou filtry, vazební členy, děliče/slučovače výkonu, směšovače atd. S rostoucí frekvencí (při přechodu na relativně vysoké mikrovlnné frekvence) se však zvyšují přenosové ztráty a dochází k vyzařování. Proto se upřednostňují vlnovody s dutou trubicí, jako jsou obdélníkové vlnovody, kvůli menším ztrátám při vyšších frekvencích (žádné vyzařování). Vnitřek vlnovodu je obvykle vzduch. V případě potřeby jej však lze vyplnit dielektrickým materiálem, čímž se dosáhne menšího průřezu než u vlnovodu plněného plynem. Duté trubicové vlnovody jsou však často objemné, mohou být těžké, zejména při nižších frekvencích, vyžadují vyšší výrobní požadavky a jsou nákladné a nelze je integrovat s planárními tištěnými strukturami.

RFMISO MIKRO PÁSKOVÉ ANTÉNY PRODUKTY：

RM-MA25527-22,25,5–27 GHz

RM-MA425435-22,4,25–4,35 GHz

Druhou možností je hybridní naváděcí struktura mezi mikropáskovou strukturou a vlnovodem, nazývaná vlnovod integrovaný do substrátu (SIW). SIW je integrovaná struktura podobná vlnovodu vyrobená na dielektrickém materiálu s vodiči nahoře a dole a lineárním polem dvou kovových průchodů tvořících boční stěny. Ve srovnání s mikropáskovými a vlnovodovými strukturami je SIW cenově výhodná, má relativně snadný výrobní proces a lze ji integrovat s planárními součástkami. Kromě toho má lepší výkon při vysokých frekvencích než mikropáskové struktury a má disperzní vlastnosti vlnovodu. Jak je znázorněno na obrázku 1;

Pokyny pro návrh SIW

Vlnovody integrované do substrátu (SIW) jsou integrované struktury podobné vlnovodům, vyrobené pomocí dvou řad kovových průchodů zalitých v dielektriku, které spojuje dvě rovnoběžné kovové desky. Boční stěny tvoří řady kovových průchozích otvorů. Tato struktura má vlastnosti mikropáskových vedení a vlnovodů. Výrobní proces je také podobný jiným tištěným plochým strukturám. Typická geometrie SIW je znázorněna na obrázku 2.1, kde se k návrhu struktury SIW používá její šířka (tj. vzdálenost mezi průchody v bočním směru (as)), průměr průchodů (d) a délka rozteče (p). Nejdůležitější geometrické parametry (znázorněné na obrázku 2.1) budou vysvětleny v následující části. Všimněte si, že dominantním módem je TE10, stejně jako u obdélníkového vlnovodu. Vztah mezi mezní frekvencí fc vlnovodů plněných vzduchem (AFWG) a vlnovodů plněných dielektrikem (DFWG) a rozměry a a b je prvním bodem návrhu SIW. Pro vlnovody plněné vzduchem je mezní frekvence uvedena ve vzorci níže.

Základní struktura SIW a výpočetní vzorec[1]

kde c je rychlost světla ve volném prostoru, m a n jsou módy, a je delší velikost vlnovodu a b je kratší velikost vlnovodu. Pokud vlnovod pracuje v režimu TE10, lze to zjednodušit na fc=c/2a; pokud je vlnovod vyplněn dielektrikem, délka široké strany a se vypočítá jako ad=a/Sqrt(εr), kde εr je dielektrická konstanta média; aby SIW pracoval v režimu TE10, rozteč průchozích otvorů p, průměr d a široká strana as by měly splňovat vzorec v pravém horním rohu obrázku níže a existují také empirické vzorce pro d<λg a p<2d [2];

kde λg je vlnová délka vedené vlny: Zároveň tloušťka substrátu neovlivní návrh velikosti SIW, ale ovlivní ztráty struktury, takže je třeba zvážit výhody nízkých ztrát u substrátů s vysokou tloušťkou.

Převod mikropáskového na SIW
Pokud je třeba připojit mikropáskovou strukturu k SIW, je zúžený mikropáskový přechod jednou z hlavních preferovaných metod přechodu a zúžený přechod obvykle poskytuje širokopásmové sladění ve srovnání s jinými tištěnými přechody. Dobře navržená přechodová struktura má velmi nízké odrazy a vložné ztráty jsou primárně způsobeny dielektrickými a vodičovými ztrátami. Výběr materiálů substrátu a vodičů určuje hlavně ztráty přechodu. Vzhledem k tomu, že tloušťka substrátu omezuje šířku mikropáskového vedení, měly by se parametry zúženého přechodu upravit, když se mění tloušťka substrátu. Další typ uzemněného koplanárního vlnovodu (GCPW) je také široce používaná struktura přenosového vedení ve vysokofrekvenčních systémech. Boční vodiče v blízkosti mezilehlého přenosového vedení slouží také jako zem. Úpravou šířky hlavního napáječe a mezery k bočnímu uzemnění lze dosáhnout požadované charakteristické impedance.

Mikropáskový vodič do SIW a GCPW do SIW

Níže uvedený obrázek je příkladem návrhu mikropáskového vodiče pro SIW. Použité médium je Rogers3003, dielektrická konstanta je 3,0, skutečná hodnota ztráty je 0,001 a tloušťka je 0,127 mm. Šířka napáječe na obou koncích je 0,28 mm, což odpovídá šířce napáječe antény. Průměr průchozího otvoru je d=0,4 mm a rozteč p=0,6 mm. Velikost simulace je 50 mm*12 mm*0,127 mm. Celková ztráta v propustném pásmu je přibližně 1,5 dB (což lze dále snížit optimalizací rozteče na širokých stranách).