სიახლეები - ენერგიის გარდაქმნა რადარის ანტენებში

მიკროტალღურ წრედებში ან სისტემებში, მთელი წრედი ან სისტემა ხშირად შედგება მრავალი ძირითადი მიკროტალღური მოწყობილობისგან, როგორიცაა ფილტრები, შემაერთებლები, სიმძლავრის გამყოფები და ა.შ. იმედია, ამ მოწყობილობების მეშვეობით შესაძლებელია სიგნალის სიმძლავრის ეფექტურად გადაცემა ერთი წერტილიდან მეორეზე მინიმალური დანაკარგით;

მთელ ავტომობილის რადარულ სისტემაში ენერგიის გარდაქმნა ძირითადად გულისხმობს ენერგიის გადაცემას ჩიპიდან PCB დაფაზე არსებულ მიმწოდებელზე, მიმწოდებლის გადაცემას ანტენის კორპუსზე და ანტენის მიერ ენერგიის ეფექტურ გამოსხივებას. ენერგიის გადაცემის მთელ პროცესში მნიშვნელოვან ნაწილს წარმოადგენს გადამყვანის დიზაინი. მილიმეტრიან ტალღურ სისტემებში გადამყვანები ძირითადად მოიცავს მიკროზოლის სუბსტრატად ინტეგრირებულ ტალღგამტარზე (SIW) გარდაქმნას, მიკროზოლის ტალღგამტარზე გარდაქმნას, SIW ტალღგამტარზე გარდაქმნას, კოაქსიალურ ტალღგამტარზე გარდაქმნას, ტალღგამტარიდან ტალღგამტარზე გარდაქმნას და ტალღგამტარზე გარდაქმნის სხვადასხვა ტიპებს. ეს ნომერი ფოკუსირებული იქნება მიკროზოლური SIW გარდაქმნის დიზაინზე.

სხვადასხვა ტიპის სატრანსპორტო სტრუქტურები

მიკროზოლიშედარებით დაბალ მიკროტალღურ სიხშირეებზე ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული გამტარი სტრუქტურაა. მისი მთავარი უპირატესობებია მარტივი სტრუქტურა, დაბალი ღირებულება და ზედაპირული სამონტაჟო კომპონენტებთან მაღალი ინტეგრაცია. ტიპიური მიკროზოლიანი ხაზი იქმნება დიელექტრული ფენის სუბსტრატის ერთ მხარეს გამტარების გამოყენებით, რომლებიც მეორე მხარეს ერთ დამიწების სიბრტყეს ქმნიან, მის ზემოთ კი ჰაერია. ზედა გამტარი ძირითადად გამტარი მასალაა (ჩვეულებრივ სპილენძი), რომელიც ვიწრო მავთულის ფორმისაა. ხაზის სიგანე, სისქე, ფარდობითი დიელექტრიკული შეღწევადობა და სუბსტრატის დიელექტრული დანაკარგების ტანგენსი მნიშვნელოვანი პარამეტრებია. გარდა ამისა, გამტარის სისქე (ანუ მეტალიზაციის სისქე) და გამტარის გამტარობა ასევე კრიტიკულია მაღალ სიხშირეებზე. ამ პარამეტრების ყურადღებით გათვალისწინებით და მიკროზოლიანი ხაზების, როგორც სხვა მოწყობილობების ძირითადი ერთეულის გამოყენებით, შესაძლებელია მრავალი დაბეჭდილი მიკროტალღური მოწყობილობისა და კომპონენტის დაპროექტება, როგორიცაა ფილტრები, შემაერთებლები, სიმძლავრის გამყოფები/კომბინატორები, მიქსერები და ა.შ. თუმცა, სიხშირის ზრდასთან ერთად (შედარებით მაღალ მიკროტალღურ სიხშირეებზე გადასვლისას) გადაცემის დანაკარგები იზრდება და ხდება გამოსხივება. ამიტომ, უპირატესობა ენიჭება ღრუ მილისებრ ტალღგამტარებს, როგორიცაა მართკუთხა ტალღგამტარები, რადგან მათ უფრო მცირე დანაკარგები აქვთ მაღალ სიხშირეებზე (გამოსხივების გარეშე). ტალღგამტარების შიდა ნაწილი, როგორც წესი, ჰაერია. თუმცა, სურვილის შემთხვევაში, მისი შევსება შესაძლებელია დიელექტრიკული მასალით, რაც მას უფრო მცირე განივი კვეთას მისცემს, ვიდრე გაზით შევსებულ ტალღგამტარებს. თუმცა, ღრუ მილისებრი ტალღგამტარები ხშირად მოცულობითია, შეიძლება მძიმე იყოს, განსაკუთრებით დაბალ სიხშირეებზე, მოითხოვს წარმოების უფრო მაღალ მოთხოვნებს და ძვირია და არ შეიძლება ინტეგრირებული იყოს ბრტყელ დაბეჭდილ სტრუქტურებთან.

RFMISO მიკროსტრიპული ანტენის პროდუქტები:

RM-MA25527-22,25.5-27 გჰც

RM-MA425435-22,4.25-4.35 გჰც

მეორე არის მიკროზოლიანი სტრუქტურასა და ტალღგამტარს შორის ჰიბრიდული მართვის სტრუქტურა, რომელსაც სუბსტრატზე ინტეგრირებული ტალღგამტარი (SIW) ეწოდება. SIW არის ინტეგრირებული ტალღგამტარის მსგავსი სტრუქტურა, რომელიც დამზადებულია დიელექტრიკულ მასალაზე, ზედა და ქვედა მხარეს გამტარებით და ორი ლითონის გამტარის წრფივი მასივით, რომლებიც ქმნიან გვერდით კედლებს. მიკროზოლიან და ტალღგამტარ სტრუქტურებთან შედარებით, SIW არის ეკონომიური, აქვს შედარებით მარტივი წარმოების პროცესი და შეიძლება ინტეგრირებული იყოს ბრტყელ მოწყობილობებთან. გარდა ამისა, მაღალ სიხშირეებზე მუშაობა უკეთესია, ვიდრე მიკროზოლიანი სტრუქტურების და აქვს ტალღგამტარის დისპერსიული თვისებები. როგორც ნაჩვენებია ნახაზ 1-ში;

SIW დიზაინის სახელმძღვანელო მითითებები

სუბსტრატის ინტეგრირებული ტალღგამტარები (SIW) არის ინტეგრირებული ტალღგამტარების მსგავსი სტრუქტურები, რომლებიც დამზადებულია ორი რიგის ლითონის გამტარი მილების გამოყენებით, რომლებიც ჩასმულია ორ პარალელურ ლითონის ფირფიტასთან დამაკავშირებელ დიელექტრიკში. ლითონის გამტარი ხვრელების რიგები ქმნის გვერდით კედლებს. ამ სტრუქტურას აქვს მიკროზოლური ხაზებისა და ტალღგამტარების მახასიათებლები. წარმოების პროცესი ასევე მსგავსია სხვა დაბეჭდილი ბრტყელი სტრუქტურებისა. ტიპიური SIW გეომეტრია ნაჩვენებია ნახაზ 2.1-ზე, სადაც მისი სიგანე (ანუ გვერდითი მიმართულებით გამტარ მილებს შორის დაშორება (as)), გამტარი მილების დიამეტრი (d) და ბიჯის სიგრძე (p) გამოიყენება SIW სტრუქტურის დასაპროექტებლად. ყველაზე მნიშვნელოვანი გეომეტრიული პარამეტრები (ნაჩვენებია ნახაზ 2.1-ზე) ახსნილი იქნება შემდეგ ნაწილში. გაითვალისწინეთ, რომ დომინანტური რეჟიმია TE10, ისევე როგორც მართკუთხა ტალღგამტარების შემთხვევაში. ჰაერით სავსე ტალღგამტარების (AFWG) და დიელექტრიკით სავსე ტალღგამტარების (DFWG) გამყოფი სიხშირის fc და ზომების ურთიერთობა SIW დიზაინის პირველი წერტილია. ჰაერით სავსე ტალღგამტარებისთვის, გამყოფი სიხშირე ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფორმულაში.

SIW-ის ძირითადი სტრუქტურა და გაანგარიშების ფორმულა[1]

სადაც c არის სინათლის სიჩქარე თავისუფალ სივრცეში, m და n არის რეჟიმები, a არის უფრო გრძელი ტალღის გამტარის ზომა და b არის უფრო მოკლე ტალღის გამტარის ზომა. როდესაც ტალღის გამტარი მუშაობს TE10 რეჟიმში, მისი გამარტივება შესაძლებელია fc=c/2a-მდე; როდესაც ტალღის გამტარი სავსეა დიელექტრიკით, ფართო გვერდის სიგრძე a გამოითვლება ad=a/Sqrt(εr)-ით, სადაც εr არის გარემოს დიელექტრული მუდმივა; იმისათვის, რომ SIW იმუშაოს TE10 რეჟიმში, ხვრელებს შორის მანძილი p, დიამეტრი d და ფართო გვერდი a უნდა აკმაყოფილებდეს ქვემოთ მოცემული სურათის ზედა მარჯვენა მხარეს მოცემულ ფორმულას, ასევე არსებობს ემპირიული ფორმულები d<λg და p<2d [2];

სადაც λg არის მართვადი ტალღის ტალღის სიგრძე: ამავდროულად, სუბსტრატის სისქე გავლენას არ მოახდენს SIW ზომის დიზაინზე, მაგრამ გავლენას მოახდენს სტრუქტურის დანაკარგზე, ამიტომ გასათვალისწინებელია მაღალი სისქის სუბსტრატების დაბალი დანაკარგების უპირატესობები.

მიკროზოლის SIW-ში კონვერტაცია
როდესაც მიკროზოლიანი სტრუქტურის SIW-თან დაკავშირებაა საჭირო, კონუსური მიკროზოლიანი გადასვლა ერთ-ერთი მთავარი სასურველი გადასვლის მეთოდია და კონუსური გადასვლა, როგორც წესი, სხვა დაბეჭდილ გადასვლებთან შედარებით ფართოზოლოვან შესაბამისობას უზრუნველყოფს. კარგად შემუშავებულ გარდამავალ სტრუქტურას ძალიან დაბალი არეკვლა აქვს და ჩასმის დანაკარგი, ძირითადად, დიელექტრიკული და გამტარის დანაკარგებით არის გამოწვეული. სუბსტრატისა და გამტარის მასალების შერჩევა ძირითადად განსაზღვრავს გადასვლის დანაკარგს. რადგან სუბსტრატის სისქე ხელს უშლის მიკროზოლიანი ხაზის სიგანეს, კონუსური გადასვლის პარამეტრები უნდა დარეგულირდეს, როდესაც სუბსტრატის სისქე იცვლება. დამიწებული თანაპლანარული ტალღგამტარის (GCPW) კიდევ ერთი ტიპი ასევე ფართოდ გამოიყენება მაღალი სიხშირის სისტემებში გადამცემი ხაზის სტრუქტურას. შუალედური გადამცემი ხაზის მახლობლად მდებარე გვერდითი გამტარები ასევე ასრულებენ დამიწების ფუნქციას. მთავარი მიმწოდებლის სიგანისა და გვერდით დამიწებასთან არსებული უფსკრულის რეგულირებით, შესაძლებელია საჭირო დამახასიათებელი წინაღობის მიღება.

მიკროზოლიდან SIW-მდე და GCPW-დან SIW-მდე

ქვემოთ მოცემული სურათი წარმოადგენს მიკროზოლის SIW-ის დიზაინის მაგალითს. გამოყენებული გარემოა Rogers3003, დიელექტრიკული მუდმივაა 3.0, ნამდვილი დანაკარგის მნიშვნელობაა 0.001, ხოლო სისქე 0.127 მმ. მიმწოდებლის სიგანე ორივე ბოლოში არის 0.28 მმ, რაც შეესაბამება ანტენის მიმწოდებლის სიგანეს. გამტარი ხვრელის დიამეტრია d=0.4 მმ, ხოლო დაშორება p=0.6 მმ. სიმულაციის ზომაა 50 მმ*12 მმ*0.127 მმ. გამტარ ზოლში საერთო დანაკარგი დაახლოებით 1.5 დბ-ია (რომლის შემცირებაც შესაძლებელია ფართო მხარეებს შორის დაშორების ოპტიმიზაციის გზით).