Նորություններ - Էներգիայի փոխակերպումը ռադարային անտենաներում

Միկրոալիքային սխեմաներում կամ համակարգերում ամբողջ սխեման կամ համակարգը հաճախ կազմված է բազմաթիվ հիմնական միկրոալիքային սարքերից, ինչպիսիք են ֆիլտրերը, միակցիչները, հզորության բաժանիչները և այլն: Հույս կա, որ այս սարքերի միջոցով հնարավոր է արդյունավետորեն փոխանցել ազդանշանի հզորությունը մի կետից մյուսը՝ նվազագույն կորուստներով։

Ամբողջ տրանսպորտային միջոցի ռադարային համակարգում էներգիայի փոխակերպումը հիմնականում ներառում է էներգիայի փոխանցումը չիպից PCB տախտակի վրա գտնվող սնուցիչին, սնուցիչի փոխանցումը անտենայի մարմնին և անտենայի կողմից էներգիայի արդյունավետ ճառագայթումը: Էներգիայի փոխանցման ամբողջ գործընթացում կարևոր մաս է կազմում փոխակերպիչի նախագծումը: Միլիմետրային ալիքային համակարգերում փոխակերպիչները հիմնականում ներառում են միկրոշերտից հիմք ինտեգրված ալիքատարի (SIW) փոխակերպում, միկրոշերտից ալիքատարի փոխակերպում, SIW-ից ալիքատարի փոխակերպում, կոաքսիալից ալիքատարի փոխակերպում, ալիքատարից ալիքատարի փոխակերպում և ալիքատարի փոխակերպման տարբեր տեսակներ: Այս թողարկումը կկենտրոնանա միկրոշերտ SIW փոխակերպման նախագծման վրա:

Տրանսպորտային կառույցների տարբեր տեսակներ

Միկրոժապավենհամեմատաբար ցածր միկրոալիքային հաճախականությունների դեպքում ամենատարածված ուղեցույց կառուցվածքներից մեկն է: Դրա հիմնական առավելություններն են պարզ կառուցվածքը, ցածր գինը և մակերեսային ամրացման բաղադրիչների հետ բարձր ինտեգրումը: Տիպիկ միկրոշերտային գիծը ձևավորվում է դիէլեկտրիկ շերտի հիմքի մի կողմում գտնվող հաղորդիչների միջոցով, մյուս կողմում ձևավորելով մեկ հողանցման հարթություն, որի վերևում օդ է: Վերին հաղորդիչը հիմնականում հաղորդիչ նյութ է (սովորաբար պղինձ), որը ձևավորված է նեղ մետաղալարի տեսքով: Գծի լայնությունը, հաստությունը, հարաբերական թափանցելիությունը և հիմքի դիէլեկտրիկ կորստի շոշափողը կարևոր պարամետրեր են: Բացի այդ, հաղորդչի հաստությունը (այսինքն՝ մետաղացման հաստությունը) և հաղորդչի հաղորդունակությունը նույնպես կարևոր են բարձր հաճախականությունների դեպքում: Այս պարամետրերը ուշադիր հաշվի առնելով և միկրոշերտային գծերը որպես այլ սարքերի հիմնական միավոր օգտագործելով՝ կարելի է նախագծել բազմաթիվ տպագիր միկրոալիքային սարքեր և բաղադրիչներ, ինչպիսիք են ֆիլտրերը, միակցիչները, հզորության բաժանիչները/կոմբինատորները, խառնիչները և այլն: Այնուամենայնիվ, հաճախականության աճին զուգընթաց (երբ անցնում ենք համեմատաբար բարձր միկրոալիքային հաճախականությունների) փոխանցման կորուստները մեծանում են, և առաջանում է ճառագայթում: Հետևաբար, նախընտրելի են խոռոչ խողովակային ալիքատարները, ինչպիսիք են ուղղանկյուն ալիքատարները, բարձր հաճախականությունների դեպքում ավելի փոքր կորուստների պատճառով (առանց ճառագայթման): Ալիքի ներքին մասը սովորաբար օդ է: Սակայն ցանկության դեպքում այն կարող է լցվել դիէլեկտրիկ նյութով, ինչը նրան տալիս է ավելի փոքր լայնական հատույթ, քան գազով լցված ալիքատարը։ Սակայն, խոռոչ խողովակային ալիքատարները հաճախ ծավալուն են, կարող են ծանր լինել, հատկապես ցածր հաճախականությունների դեպքում, պահանջում են ավելի բարձր արտադրական պահանջներ և թանկ են, և չեն կարող ինտեգրվել հարթ տպագիր կառուցվածքների հետ։

RFMISO միկրոշերտային անտենաների արտադրանք.

RM-MA25527-22,25.5-27 ԳՀց

RM-MA425435-22,4.25-4.35GHz

Մյուսը միկրոշերտային կառուցվածքի և ալիքատարի միջև հիբրիդային ուղղորդող կառուցվածք է, որը կոչվում է ենթաշերտային ինտեգրված ալիքատար (SIW): SIW-ն ինտեգրված ալիքատարանման կառուցվածք է, որը պատրաստված է դիէլեկտրիկ նյութի վրա, որի վերևում և ներքևում կան հաղորդիչներ, իսկ կողային պատերը ձևավորում են երկու մետաղական անցքերի գծային զանգված: Միկրոշերտային և ալիքատար կառուցվածքների համեմատ, SIW-ն ծախսարդյունավետ է, ունի համեմատաբար հեշտ արտադրական գործընթաց և կարող է ինտեգրվել հարթ սարքերի հետ: Բացի այդ, բարձր հաճախականություններում կատարողականությունն ավելի լավ է, քան միկրոշերտային կառուցվածքներինը և ունի ալիքատարի ցրման հատկություններ: Ինչպես ցույց է տրված նկար 1-ում.

SIW նախագծման ուղեցույցներ

Հիմքի ինտեգրված ալիքատարները (SIW) ինտեգրված ալիքատարանման կառուցվածքներ են, որոնք պատրաստված են երկու շարք մետաղական անցուղիներով, որոնք ներկառուցված են դիէլեկտրիկի մեջ և միացնում են երկու զուգահեռ մետաղական թիթեղներ: Մետաղական անցքերի շարքերը կազմում են կողային պատերը: Այս կառուցվածքն ունի միկրոշերտային գծերի և ալիքատարների բնութագրերը: Արտադրական գործընթացը նման է նաև այլ տպագիր հարթ կառուցվածքներին: SIW տիպիկ երկրաչափությունը ներկայացված է նկար 2.1-ում, որտեղ դրա լայնությունը (այսինքն՝ անցուղիների միջև հեռավորությունը կողմնային ուղղությամբ (as)), անցուղիների տրամագիծը (d) և քայլի երկարությունը (p) օգտագործվում են SIW կառուցվածքը նախագծելու համար: Ամենակարևոր երկրաչափական պարամետրերը (ցույց տրված նկար 2.1-ում) կբացատրվեն հաջորդ բաժնում: Նկատի ունեցեք, որ գերիշխող ռեժիմը TE10-ն է, ինչպես ուղղանկյուն ալիքատարը: Օդով լցված ալիքատարների (AFWG) և դիէլեկտրիկով լցված ալիքատարների (DFWG) կտրման հաճախականության fc և a և b չափերի միջև կապը SIW նախագծման առաջին կետն է: Օդով լցված ալիքատարների համար կտրման հաճախականությունը ցույց է տրված ստորև բերված բանաձևում:

SIW-ի հիմնական կառուցվածքը և հաշվարկման բանաձևը[1]

որտեղ c-ն լույսի արագությունն է ազատ տարածությունում, m-ը և n-ը՝ մոդերը, a-ն՝ ավելի երկար ալիքատարի չափսը, իսկ b-ն՝ ավելի կարճ ալիքատարի չափսը։ Երբ ալիքատարը աշխատում է TE10 ռեժիմում, այն կարելի է պարզեցնել՝ fc=c/2a; երբ ալիքատարը լցված է դիէլեկտրիկով, լայն կողմի երկարությունը a հաշվարկվում է ad=a/Sqrt(εr) բանաձևով, որտեղ εr-ը միջավայրի դիէլեկտրիկ հաստատունն է։ Որպեսզի SIW-ն աշխատի TE10 ռեժիմում, անցքերի միջև հեռավորությունը p, տրամագիծը d և լայն կողմը a պետք է բավարարեն ստորև բերված նկարի վերին աջ կողմում գտնվող բանաձևին, և կան նաև d<λg և p<2d էմպիրիկ բանաձևեր [2]։

որտեղ λg-ն ուղղորդվող ալիքի ալիքի երկարությունն է։ Միևնույն ժամանակ, հիմքի հաստությունը չի ազդի SIW չափի նախագծման վրա, բայց կազդի կառուցվածքի կորստի վրա, ուստի պետք է հաշվի առնել բարձր հաստության հիմքերի ցածր կորուստների առավելությունները։

Միկրոշերտից SIW փոխակերպում
Երբ միկրոշերտային կառուցվածքը անհրաժեշտ է միացնել SIW-ին, կոնաձև միկրոշերտային անցումը հիմնական նախընտրելի անցման մեթոդներից մեկն է, և կոնաձև անցումը սովորաբար ապահովում է լայնաշերտ համապատասխանություն՝ համեմատած այլ տպագիր անցումների հետ: Լավ նախագծված անցումային կառուցվածքն ունի շատ ցածր անդրադարձումներ, և ներդրման կորուստը հիմնականում պայմանավորված է դիէլեկտրիկ և հաղորդիչ կորուստներով: Հիմքի և հաղորդիչ նյութերի ընտրությունը հիմնականում որոշում է անցման կորուստը: Քանի որ հիմքի հաստությունը խոչընդոտում է միկրոշերտային գծի լայնությանը, կոնաձև անցման պարամետրերը պետք է կարգավորվեն, երբ հիմքի հաստությունը փոխվում է: Հողանցված համահարթ ալիքատարի (GCPW) մեկ այլ տեսակ նույնպես լայնորեն օգտագործվող փոխանցման գծի կառուցվածք է բարձր հաճախականության համակարգերում: Միջանկյալ փոխանցման գծին մոտ գտնվող կողային հաղորդիչները նույնպես ծառայում են որպես հող: Հիմնական սնուցիչի լայնությունը և կողային հողանցման հետ եղած բացը կարգավորելով՝ կարելի է ստանալ անհրաժեշտ բնութագրական դիմադրությունը:

Միկրոժապավենից դեպի SIW և GCPW-ից դեպի SIW

Ստորև բերված նկարը միկրոշերտի SIW նախագծման օրինակ է: Օգտագործված միջավայրը Rogers3003 է, դիէլեկտրիկ հաստատունը՝ 3.0, իրական կորստի արժեքը՝ 0.001, իսկ հաստությունը՝ 0.127 մմ: Սնուցողի լայնությունը երկու ծայրերում 0.28 մմ է, որը համապատասխանում է անտենայի սնուցողի լայնությանը: Անցքի տրամագիծը d=0.4 մմ է, իսկ հեռավորությունը p=0.6 մմ: Սիմուլյացիայի չափը 50 մմ*12 մմ*0.127 մմ է: Անցման գոտու ընդհանուր կորուստը մոտ 1.5 դԲ է (որը կարող է հետագայում կրճատվել լայն կողմերի հեռավորությունը օպտիմալացնելով):