मुख्य

रडार एंटेना में ऊर्जा रूपांतरण

माइक्रोवेव सर्किट या सिस्टम में, पूरा सर्किट या सिस्टम अक्सर कई बुनियादी माइक्रोवेव उपकरणों जैसे फिल्टर, कपलर, पावर डिवाइडर आदि से बना होता है। यह उम्मीद की जाती है कि इन उपकरणों के माध्यम से, न्यूनतम नुकसान के साथ एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक सिग्नल पावर को कुशलतापूर्वक संचारित करना संभव है;

संपूर्ण वाहन रडार प्रणाली में, ऊर्जा रूपांतरण में मुख्य रूप से पीसीबी बोर्ड पर चिप से फीडर तक ऊर्जा का स्थानांतरण, फीडर से एंटीना बॉडी तक ऊर्जा का स्थानांतरण और एंटीना द्वारा ऊर्जा का कुशल विकिरण शामिल है। संपूर्ण ऊर्जा स्थानांतरण प्रक्रिया में, कनवर्टर का डिज़ाइन एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। मिलीमीटर तरंग प्रणालियों में मुख्य रूप से माइक्रोस्ट्रिप से सबस्ट्रेट इंटीग्रेटेड वेवगाइड (SIW) रूपांतरण, माइक्रोस्ट्रिप से वेवगाइड रूपांतरण, SIW से वेवगाइड रूपांतरण, समाक्षीय से वेवगाइड रूपांतरण, वेवगाइड से वेवगाइड रूपांतरण और विभिन्न प्रकार के वेवगाइड रूपांतरण शामिल हैं। यह अंक माइक्रोबैंड SIW रूपांतरण डिज़ाइन पर केंद्रित होगा।

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विभिन्न प्रकार की परिवहन संरचनाएँ

माइक्रोस्ट्रिपमाइक्रोस्ट्रिप लाइन अपेक्षाकृत कम माइक्रोवेव आवृत्तियों पर सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली गाइड संरचनाओं में से एक है। इसके मुख्य लाभ सरल संरचना, कम लागत और सरफेस माउंट घटकों के साथ उच्च एकीकरण हैं। एक विशिष्ट माइक्रोस्ट्रिप लाइन का निर्माण एक डाइइलेक्ट्रिक परत सब्सट्रेट के एक तरफ कंडक्टरों का उपयोग करके किया जाता है, जो दूसरी तरफ एक सिंगल ग्राउंड प्लेन बनाता है, जिसके ऊपर हवा होती है। शीर्ष कंडक्टर मूल रूप से एक चालक पदार्थ (आमतौर पर तांबा) होता है जिसे एक पतले तार के आकार में ढाला जाता है। लाइन की चौड़ाई, मोटाई, सापेक्ष पारगम्यता और सब्सट्रेट का डाइइलेक्ट्रिक लॉस टैन्जेंट महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। इसके अतिरिक्त, कंडक्टर की मोटाई (यानी, मेटलाइज़ेशन मोटाई) और कंडक्टर की चालकता भी उच्च आवृत्तियों पर महत्वपूर्ण होती है। इन पैरामीटरों पर सावधानीपूर्वक विचार करके और माइक्रोस्ट्रिप लाइनों को अन्य उपकरणों के लिए मूल इकाई के रूप में उपयोग करके, कई मुद्रित माइक्रोवेव उपकरण और घटक डिज़ाइन किए जा सकते हैं, जैसे फ़िल्टर, कपलर, पावर डिवाइडर/कंबाइनर, मिक्सर आदि। हालांकि, आवृत्ति बढ़ने पर (अपेक्षाकृत उच्च माइक्रोवेव आवृत्तियों की ओर बढ़ने पर) संचरण हानि बढ़ जाती है और विकिरण होता है। इसलिए, आयताकार वेवगाइड जैसे खोखले ट्यूब वेवगाइड को उच्च आवृत्तियों पर कम हानि (विकिरण नहीं) के कारण प्राथमिकता दी जाती है। वेवगाइड का आंतरिक भाग आमतौर पर हवा होता है। लेकिन यदि आवश्यक हो, तो इसे परावैद्युत पदार्थ से भरा जा सकता है, जिससे इसका अनुप्रस्थ काट गैस से भरे वेवगाइड की तुलना में छोटा हो जाता है। हालांकि, खोखले ट्यूब वेवगाइड अक्सर बड़े होते हैं, विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर भारी हो सकते हैं, इनके निर्माण के लिए उच्च स्तर की आवश्यकताओं की जरूरत होती है और ये महंगे होते हैं, और इन्हें समतल मुद्रित संरचनाओं के साथ एकीकृत नहीं किया जा सकता है।

आरएफएमआईएसओ माइक्रोस्ट्रिप एंटीना उत्पाद:

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दूसरी एक हाइब्रिड गाइडेंस संरचना है जो माइक्रोस्ट्रिप संरचना और वेवगाइड के बीच की होती है, जिसे सबस्ट्रेट इंटीग्रेटेड वेवगाइड (SIW) कहा जाता है। SIW एक एकीकृत वेवगाइड जैसी संरचना है जिसे डाइइलेक्ट्रिक पदार्थ पर निर्मित किया जाता है, जिसमें ऊपर और नीचे कंडक्टर होते हैं और दो मेटल वाया की एक रैखिक सरणी पार्श्व दीवारों का निर्माण करती है। माइक्रोस्ट्रिप और वेवगाइड संरचनाओं की तुलना में, SIW लागत प्रभावी है, इसकी निर्माण प्रक्रिया अपेक्षाकृत आसान है, और इसे प्लानर उपकरणों के साथ एकीकृत किया जा सकता है। इसके अलावा, उच्च आवृत्तियों पर इसका प्रदर्शन माइक्रोस्ट्रिप संरचनाओं की तुलना में बेहतर है और इसमें वेवगाइड फैलाव गुण होते हैं। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है;

SIW डिज़ाइन दिशानिर्देश

सबस्ट्रेट इंटीग्रेटेड वेवगाइड्स (SIWs) एकीकृत वेवगाइड जैसी संरचनाएं हैं जो दो समानांतर धातु प्लेटों को जोड़ने वाले एक परावैद्युत में एम्बेडेड धातु के दो पंक्तियों वाले वाया का उपयोग करके निर्मित की जाती हैं। धातु के थ्रू होल की पंक्तियाँ पार्श्व दीवारें बनाती हैं। इस संरचना में माइक्रोस्ट्रिप लाइनों और वेवगाइड्स के गुण होते हैं। निर्माण प्रक्रिया भी अन्य मुद्रित समतल संरचनाओं के समान है। एक विशिष्ट SIW ज्यामिति चित्र 2.1 में दिखाई गई है, जहाँ इसकी चौड़ाई (अर्थात पार्श्व दिशा में वाया के बीच की दूरी (as)), वाया का व्यास (d) और पिच लंबाई (p) का उपयोग SIW संरचना को डिजाइन करने के लिए किया जाता है। सबसे महत्वपूर्ण ज्यामितीय मापदंडों (चित्र 2.1 में दिखाए गए) की व्याख्या अगले भाग में की जाएगी। ध्यान दें कि आयताकार वेवगाइड की तरह ही प्रमुख मोड TE10 है। वायु-भरे वेवगाइड्स (AFWG) और परावैद्युत-भरे वेवगाइड्स (DFWG) की कटऑफ आवृत्ति fc और आयाम a और b के बीच संबंध SIW डिजाइन का पहला बिंदु है। वायु से भरे वेवगाइड्स के लिए, कटऑफ आवृत्ति नीचे दिए गए सूत्र के अनुसार होती है।

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SIW की मूल संरचना और गणना सूत्र[1]

जहां c मुक्त स्थान में प्रकाश की गति है, m और n मोड हैं, a लंबी वेवगाइड का आकार है, और b छोटी वेवगाइड का आकार है। जब वेवगाइड TE10 मोड में काम करता है, तो इसे fc=c/2a के रूप में सरलीकृत किया जा सकता है; जब वेवगाइड परावैद्युत से भरा होता है, तो चौड़ी भुजा की लंबाई a की गणना ad=a/Sqrt(εr) द्वारा की जाती है, जहां εr माध्यम का परावैद्युत स्थिरांक है; SIW को TE10 मोड में काम करने के लिए, छेद के बीच की दूरी p, व्यास d और चौड़ी भुजा as को नीचे दिए गए चित्र के ऊपरी दाएं भाग में दिए गए सूत्र को संतुष्ट करना चाहिए, और d<λg और p<2d के अनुभवजन्य सूत्र भी हैं [2];

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जहां λg निर्देशित तरंग तरंगदैर्ध्य है: साथ ही, सब्सट्रेट की मोटाई SIW आकार डिजाइन को प्रभावित नहीं करेगी, लेकिन यह संरचना के नुकसान को प्रभावित करेगी, इसलिए उच्च मोटाई वाले सब्सट्रेट के कम नुकसान के लाभों पर विचार किया जाना चाहिए।

माइक्रोस्ट्रिप को SIW में परिवर्तित करना
जब किसी माइक्रोस्ट्रिप संरचना को SIW से जोड़ना होता है, तो टेपर्ड माइक्रोस्ट्रिप ट्रांज़िशन एक प्रमुख पसंदीदा ट्रांज़िशन विधि है, और टेपर्ड ट्रांज़िशन आमतौर पर अन्य प्रिंटेड ट्रांज़िशन की तुलना में ब्रॉडबैंड मैच प्रदान करता है। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई ट्रांज़िशन संरचना में बहुत कम परावर्तन होता है, और इंसर्शन लॉस मुख्य रूप से डाइइलेक्ट्रिक और कंडक्टर लॉस के कारण होता है। सबस्ट्रेट और कंडक्टर सामग्री का चयन मुख्य रूप से ट्रांज़िशन के लॉस को निर्धारित करता है। चूंकि सबस्ट्रेट की मोटाई माइक्रोस्ट्रिप लाइन की चौड़ाई को सीमित करती है, इसलिए सबस्ट्रेट की मोटाई में परिवर्तन होने पर टेपर्ड ट्रांज़िशन के मापदंडों को समायोजित किया जाना चाहिए। एक अन्य प्रकार की ग्राउंडेड कोप्लेनर वेवगाइड (GCPW) भी उच्च-आवृत्ति प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली ट्रांसमिशन लाइन संरचना है। मध्यवर्ती ट्रांसमिशन लाइन के निकट स्थित साइड कंडक्टर ग्राउंड के रूप में भी कार्य करते हैं। मुख्य फीडर की चौड़ाई और साइड ग्राउंड से दूरी को समायोजित करके, आवश्यक विशिष्ट प्रतिबाधा प्राप्त की जा सकती है।

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माइक्रोस्ट्रिप से SIW और GCPW से SIW

नीचे दिया गया चित्र माइक्रोस्ट्रिप से SIW डिज़ाइन का एक उदाहरण है। इसमें Rogers3003 माध्यम का उपयोग किया गया है, जिसका परावैद्युत स्थिरांक 3.0 है, वास्तविक हानि मान 0.001 है और मोटाई 0.127 मिमी है। दोनों सिरों पर फीडर की चौड़ाई 0.28 मिमी है, जो एंटीना फीडर की चौड़ाई के बराबर है। छिद्र का व्यास d=0.4 मिमी है और छिद्रों के बीच की दूरी p=0.6 मिमी है। सिमुलेशन का आकार 50 मिमी * 12 मिमी * 0.127 मिमी है। पासबैंड में कुल हानि लगभग 1.5 dB है (जिसे चौड़े सिरे की दूरी को अनुकूलित करके और कम किया जा सकता है)।

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SIW संरचना और इसके S पैरामीटर

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विद्युत क्षेत्र वितरण@79GHz


पोस्ट करने का समय: 18 जनवरी 2024

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