Nyheter - Energiomvandling i radarantenner

I mikrovågskretsar eller -system är hela kretsen eller systemet ofta sammansatt av många grundläggande mikrovågsenheter som filter, kopplare, effektdelare etc. Förhoppningen är att genom dessa enheter är det möjligt att effektivt överföra signaleffekt från en punkt till en annan med minimal förlust;

I hela fordonsradarsystemet innebär energiomvandling främst överföring av energi från chipet till mataren på PCB-kortet, överföringen av mataren till antennkroppen och effektiv strålning av energi från antennen. I hela energiöverföringsprocessen är en viktig del utformningen av omvandlaren. Omvandlarna i millimetervågsystem inkluderar huvudsakligen mikrostrip till substrat integrerad vågledare (SIW) konvertering, mikrostrip till vågledare konvertering, SIW till vågledare konvertering, koaxial till vågledare konvertering, vågledare till vågledare konvertering och olika typer av vågledar konvertering. Detta nummer kommer att fokusera på mikroband SIW-konverteringsdesign.

Olika typer av transportstrukturer

Microstripär en av de mest använda styrstrukturerna vid relativt låga mikrovågsfrekvenser. Dess främsta fördelar är enkel struktur, låg kostnad och hög integration med ytmonterade komponenter. En typisk mikrostriplinje bildas med hjälp av ledare på ena sidan av ett dielektriskt skiktsubstrat, som bildar ett enda jordplan på den andra sidan, med luft ovanför. Den övre ledaren är i grunden ett ledande material (vanligtvis koppar) format till en smal tråd. Linjebredd, tjocklek, relativ permittivitet och dielektrisk förlusttangens för substratet är viktiga parametrar. Dessutom är tjockleken på ledaren (dvs metalliseringstjocklek) och ledningsförmågan hos ledaren också kritiska vid högre frekvenser. Genom att noggrant överväga dessa parametrar och använda mikrostrip-linjer som grundenhet för andra enheter kan många tryckta mikrovågsenheter och komponenter designas, såsom filter, kopplingar, effektdelare/kombinatorer, blandare, etc. Men när frekvensen ökar (när man flyttar till relativt höga mikrovågsfrekvenser) ökar överföringsförlusterna och strålning uppstår. Därför föredras vågledare med ihåliga rör såsom rektangulära vågledare på grund av mindre förluster vid högre frekvenser (ingen strålning). Det inre av vågledaren är vanligtvis luft. Men om så önskas kan den fyllas med dielektriskt material, vilket ger den ett mindre tvärsnitt än en gasfylld vågledare. Emellertid är vågledare med ihåliga rör ofta skrymmande, kan vara tunga speciellt vid lägre frekvenser, kräver högre tillverkningskrav och är kostsamma och kan inte integreras med plana tryckta strukturer.

RFMISO MICROSTRIP ANTENN PRODUKTER:

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

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

Den andra är en hybridstyrningsstruktur mellan en mikrostripstruktur och en vågledare, kallad en substratintegrerad vågledare (SIW). En SIW är en integrerad vågledarliknande struktur tillverkad på ett dielektriskt material, med ledare på toppen och botten och en linjär uppsättning av två metallväggar som bildar sidoväggarna. Jämfört med mikrostrip- och vågledarstrukturer är SIW kostnadseffektivt, har en relativt enkel tillverkningsprocess och kan integreras med plana enheter. Dessutom är prestandan vid höga frekvenser bättre än för mikrostripstrukturer och har vågledarspridningsegenskaper. Såsom visas i figur 1;

SIW designriktlinjer

Substrat-integrerade vågledare (SIW) är integrerade vågledarliknande strukturer tillverkade genom att använda två rader av metallvias inbäddade i ett dielektrikum som förbinder två parallella metallplattor. Rader av metallgenomgående hål bildar sidoväggarna. Denna struktur har egenskaperna hos mikrostriplinjer och vågledare. Tillverkningsprocessen liknar också andra tryckta platta strukturer. En typisk SIW-geometri visas i figur 2.1, där dess bredd (dvs. separationen mellan vior i lateral riktning (as)), diametern på viorna (d) och stigningslängden (p) används för att utforma SIW-strukturen De viktigaste geometriska parametrarna (visas i figur 2.1) kommer att förklaras i nästa avsnitt. Observera att det dominerande läget är TE10, precis som den rektangulära vågledaren. Förhållandet mellan gränsfrekvensen fc för luftfyllda vågledare (AFWG) och dielektriskt fyllda vågledare (DFWG) och dimensionerna a och b är den första punkten i SIW-design. För luftfyllda vågledare är gränsfrekvensen som visas i formeln nedan

SIW grundläggande struktur och beräkningsformel[1]

där c är ljusets hastighet i fritt utrymme, m och n är lägena, a är den längre vågledarstorleken och b är den kortare vågledarstorleken. När vågledaren arbetar i TE10-läge kan den förenklas till fc=c/2a; när vågledaren är fylld med dielektrikum, beräknas bredsideslängden a av ad=a/Sqrt(εr), där εr är mediets dielektriska konstant; För att få SIW att fungera i TE10-läge, ska det genomgående hålavståndet p, diameter d och breda sidan uppfylla formeln uppe till höger i figuren nedan, och det finns även empiriska formler för d<λg och p<2d [ 2];

där λg är den styrda våglängden: Samtidigt kommer tjockleken på substratet inte att påverka SIW-storleksdesignen, men det kommer att påverka förlusten av strukturen, så fördelarna med låga förluster med högtjocklekssubstrat bör övervägas .

Mikrostrip till SIW-konvertering
När en mikrostripstruktur behöver anslutas till en SIW är den avsmalnande mikrostripövergången en av de främsta föredragna övergångsmetoderna, och den avsmalnande övergången ger vanligtvis en bredbandsmatchning jämfört med andra tryckta övergångar. En väl utformad övergångsstruktur har mycket låga reflektioner, och insättningsförluster orsakas främst av dielektriska och ledarförluster. Valet av substrat och ledarmaterial bestämmer huvudsakligen förlusten av övergången. Eftersom tjockleken på substratet hindrar bredden på mikrostriplinjen, bör parametrarna för den avsmalnande övergången justeras när substratets tjocklek ändras. En annan typ av jordad coplanar waveguide (GCPW) är också en allmänt använd transmissionslinjestruktur i högfrekventa system. Sidoledarna nära den mellanliggande transmissionsledningen fungerar också som jord. Genom att justera huvudmatarens bredd och gapet till sidomarken kan den erforderliga karakteristiska impedansen erhållas.

Microstrip till SIW och GCPW till SIW

Figuren nedan är ett exempel på utformningen av mikrostrip till SIW. Mediet som används är Rogers3003, dielektricitetskonstanten är 3,0, det sanna förlustvärdet är 0,001 och tjockleken är 0,127 mm. Matarens bredd i båda ändar är 0,28 mm, vilket matchar antennmatarens bredd. Det genomgående hålets diameter är d=0,4 mm och avståndet p=0,6 mm. Simuleringsstorleken är 50mm*12mm*0,127mm. Den totala förlusten i passbandet är cirka 1,5 dB (vilket kan minskas ytterligare genom att optimera det breda sidoavståndet).