Haberler - Radar antenlerinde enerji dönüşümü

Mikrodalga devrelerinde veya sistemlerinde, tüm devre veya sistem genellikle filtreler, kuplörler, güç bölücüler vb. gibi birçok temel mikrodalga cihazından oluşur. Bu cihazlar aracılığıyla, sinyal gücünün bir noktadan diğerine en az kayıpla verimli bir şekilde iletilmesinin mümkün olacağı umulur;

Tüm araç radar sisteminde, enerji dönüşümü esas olarak enerjinin çipten PCB kartındaki besleyiciye aktarılmasını, besleyicinin anten gövdesine aktarılmasını ve anten tarafından enerjinin verimli bir şekilde yayılmasını içerir. Tüm enerji transfer sürecinde önemli bir kısım dönüştürücünün tasarımıdır. Milimetre dalga sistemlerindeki dönüştürücüler esas olarak mikroşeritten alt tabaka entegre dalga kılavuzuna (SIW) dönüşümü, mikroşeritten dalga kılavuzuna dönüşümü, SIW'den dalga kılavuzuna dönüşümü, koaksiyelden dalga kılavuzuna dönüşümü, dalga kılavuzundan dalga kılavuzuna dönüşümü ve farklı tipte dalga kılavuzu dönüşümlerini içerir. Bu sayıda mikrobant SIW dönüşüm tasarımına odaklanılacaktır.

Farklı tipte ulaşım yapıları

MikroşeritNispeten düşük mikrodalga frekanslarında en yaygın kullanılan kılavuz yapılarından biridir. Başlıca avantajları basit yapı, düşük maliyet ve yüzeye monte bileşenlerle yüksek entegrasyondur. Tipik bir mikroşerit hattı, dielektrik tabaka alt tabakasının bir tarafında iletkenler kullanılarak, diğer tarafında üstünde hava bulunan tek bir toprak düzlemi oluşturularak oluşturulur. Üst iletken temelde dar bir tel şeklinde şekillendirilmiş iletken bir malzemedir (genellikle bakır). Alt tabakanın hat genişliği, kalınlığı, bağıl geçirgenliği ve dielektrik kayıp tanjantı önemli parametrelerdir. Ek olarak, iletkenin kalınlığı (yani metalizasyon kalınlığı) ve iletkenin iletkenliği de daha yüksek frekanslarda kritik öneme sahiptir. Bu parametreleri dikkatlice göz önünde bulundurarak ve mikroşerit hatlarını diğer cihazlar için temel birim olarak kullanarak, filtreler, kuplörler, güç bölücüler/birleştiriciler, mikserler vb. gibi birçok basılı mikrodalga cihazı ve bileşeni tasarlanabilir. Ancak frekans arttıkça (nispeten yüksek mikrodalga frekanslarına geçildiğinde) iletim kayıpları artar ve radyasyon meydana gelir. Bu nedenle, daha yüksek frekanslarda (radyasyon yok) daha küçük kayıplar nedeniyle dikdörtgen dalga kılavuzları gibi içi boş tüp dalga kılavuzları tercih edilir. Dalga kılavuzunun içi genellikle havadır. Ancak istenirse dielektrik malzemeyle doldurulabilir ve bu da ona gazla doldurulmuş bir dalga kılavuzundan daha küçük bir kesit kazandırır. Ancak içi boş tüp dalga kılavuzları genellikle hacimlidir, özellikle düşük frekanslarda ağır olabilir, daha yüksek üretim gereksinimleri gerektirir ve maliyetlidir ve düzlemsel basılı yapılarla entegre edilemez.

RFMISO MİKROSTRİP ANTEN ÜRÜNLERİ：

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

RM-MA425435-22,4,25-4,35GHz

Diğeri, bir mikroşerit yapı ile bir dalga kılavuzu arasındaki hibrit bir kılavuz yapıdır ve buna alt tabaka entegre dalga kılavuzu (SIW) denir. Bir SIW, üstte ve altta iletkenler ve yan duvarları oluşturan iki metal geçiş deliğinden oluşan doğrusal bir dizi ile dielektrik bir malzeme üzerine üretilen entegre bir dalga kılavuzu benzeri yapıdır. Mikroşerit ve dalga kılavuzu yapılarıyla karşılaştırıldığında, SIW maliyet açısından etkilidir, nispeten kolay bir üretim sürecine sahiptir ve düzlemsel cihazlarla entegre edilebilir. Ayrıca, yüksek frekanslardaki performansı mikroşerit yapılardan daha iyidir ve dalga kılavuzu dispersiyon özelliklerine sahiptir. Şekil 1'de gösterildiği gibi;

SIW tasarım yönergeleri

Alt tabaka entegre dalga kılavuzları (SIW'ler), iki paralel metal plakayı birbirine bağlayan bir dielektrik içine gömülmüş iki sıra metal geçiş deliği kullanılarak üretilen entegre dalga kılavuzu benzeri yapılardır. Metal geçiş delikleri sıraları yan duvarları oluşturur. Bu yapı, mikro şerit hatların ve dalga kılavuzlarının özelliklerine sahiptir. Üretim süreci de diğer basılı düz yapılara benzerdir. Tipik bir SIW geometrisi, genişliği (yani yanal yönde geçiş delikleri arasındaki ayrım (as)), geçiş delikleri çapı (d) ve adım uzunluğu (p) SIW yapısını tasarlamak için kullanılan Şekil 2.1'de gösterilmiştir. En önemli geometrik parametreler (Şekil 2.1'de gösterilmiştir) bir sonraki bölümde açıklanacaktır. Dikdörtgen dalga kılavuzunda olduğu gibi baskın modun TE10 olduğunu unutmayın. Hava dolu dalga kılavuzlarının (AFWG) ve dielektrik dolu dalga kılavuzlarının (DFWG) kesme frekansı fc ile a ve b boyutları arasındaki ilişki, SIW tasarımının ilk noktasıdır. Hava dolu dalga kılavuzları için kesme frekansı aşağıdaki formülde gösterildiği gibidir

SIW temel yapısı ve hesaplama formülü[1]

Burada c, ışığın serbest uzaydaki hızı, m ve n modlar, a daha uzun dalga kılavuzu boyutu ve b daha kısa dalga kılavuzu boyutudur. Dalga kılavuzu TE10 modunda çalıştığında, fc=c/2a olarak basitleştirilebilir; dalga kılavuzu dielektrikle doldurulduğunda, geniş kenar uzunluğu a, εr ortamın dielektrik sabiti olmak üzere ad=a/Sqrt(εr) ile hesaplanır; SIW'nin TE10 modunda çalışmasını sağlamak için, delik aralığı p, çap d ve geniş kenar aşağıdaki şeklin sağ üst köşesindeki formülü sağlamalıdır ve ayrıca d<λg ve p<2d [2] ampirik formülleri de vardır;

Burada λg, yönlendirilmiş dalga dalga boyudur: Aynı zamanda, alt tabakanın kalınlığı SIW boyut tasarımını etkilemeyecektir, ancak yapının kaybını etkileyecektir, bu nedenle yüksek kalınlıktaki alt tabakaların düşük kayıp avantajları dikkate alınmalıdır.

Mikroşeritten SIW dönüşümü
Bir mikroşerit yapının bir SIW'ye bağlanması gerektiğinde, konik mikroşerit geçişi tercih edilen ana geçiş yöntemlerinden biridir ve konik geçiş genellikle diğer basılı geçişlere kıyasla geniş bant eşleşmesi sağlar. İyi tasarlanmış bir geçiş yapısı çok düşük yansımalara sahiptir ve ekleme kaybı öncelikle dielektrik ve iletken kayıplarından kaynaklanır. Alt tabaka ve iletken malzemelerin seçimi esas olarak geçiş kaybını belirler. Alt tabakanın kalınlığı mikroşerit hattının genişliğini engellediğinden, alt tabakanın kalınlığı değiştiğinde konik geçişin parametreleri ayarlanmalıdır. Başka bir topraklanmış eş düzlemli dalga kılavuzu (GCPW) türü de yüksek frekanslı sistemlerde yaygın olarak kullanılan bir iletim hattı yapısıdır. Ara iletim hattına yakın yan iletkenler de toprak görevi görür. Ana besleyicinin genişliğini ve yan toprağa olan boşluğu ayarlayarak, gerekli karakteristik empedans elde edilebilir.

Mikrostrip'ten SIW'a ve GCPW'den SIW'a

Aşağıdaki şekil mikroşeritten SIW'ye tasarımın bir örneğidir. Kullanılan ortam Rogers3003'tür, dielektrik sabiti 3.0'dır, gerçek kayıp değeri 0.001'dir ve kalınlık 0.127 mm'dir. Her iki uçtaki besleyici genişliği 0.28 mm'dir ve bu anten besleyicisinin genişliğiyle eşleşir. Delik çapı d = 0.4 mm'dir ve aralık p = 0.6 mm'dir. Simülasyon boyutu 50 mm * 12 mm * 0.127 mm'dir. Geçiş bandındaki genel kayıp yaklaşık 1.5 dB'dir (geniş taraf aralığını optimize ederek daha da azaltılabilir).