Actualités - Conversion d'énergie dans les antennes radar

Dans les circuits ou systèmes micro-ondes, l'ensemble du circuit ou du système est souvent composé de nombreux dispositifs micro-ondes de base tels que des filtres, des coupleurs, des diviseurs de puissance, etc. On espère que grâce à ces dispositifs, il sera possible de transmettre efficacement la puissance du signal d'un point à un autre. un autre avec une perte minime ;

Dans l'ensemble du système radar du véhicule, la conversion d'énergie implique principalement le transfert d'énergie de la puce au chargeur sur la carte PCB, le transfert du chargeur vers le corps de l'antenne et le rayonnement efficace de l'énergie par l'antenne. Dans l’ensemble du processus de transfert d’énergie, la conception du convertisseur joue un rôle important. Les convertisseurs dans les systèmes à ondes millimétriques comprennent principalement la conversion microruban en guide d'ondes intégré (SIW), la conversion microruban en guide d'ondes, la conversion SIW en guide d'ondes, la conversion coaxial en guide d'ondes, la conversion de guide d'ondes en guide d'ondes et différents types de conversion de guide d'ondes. Ce numéro se concentrera sur la conception de la conversion SIW microbande.

Différents types de structures de transport

Microrubanest l’une des structures de guidage les plus largement utilisées à des fréquences micro-ondes relativement basses. Ses principaux avantages sont une structure simple, un faible coût et une intégration élevée avec les composants montés en surface. Une ligne microruban typique est formée à l'aide de conducteurs sur un côté d'un substrat à couche diélectrique, formant un seul plan de masse de l'autre côté, avec de l'air au-dessus. Le conducteur supérieur est essentiellement un matériau conducteur (généralement du cuivre) façonné en un fil étroit. La largeur des lignes, l'épaisseur, la permittivité relative et la tangente de perte diélectrique du substrat sont des paramètres importants. De plus, l'épaisseur du conducteur (c'est-à-dire l'épaisseur de la métallisation) et la conductivité du conducteur sont également critiques aux fréquences plus élevées. En considérant attentivement ces paramètres et en utilisant des lignes microruban comme unité de base pour d'autres appareils, de nombreux appareils et composants micro-ondes imprimés peuvent être conçus, tels que des filtres, des coupleurs, des diviseurs/combineurs de puissance, des mélangeurs, etc. Cependant, à mesure que la fréquence augmente (lors du passage à fréquences micro-ondes relativement élevées), les pertes de transmission augmentent et un rayonnement se produit. Par conséquent, les guides d'ondes à tubes creux tels que les guides d'ondes rectangulaires sont préférés en raison de pertes plus faibles aux fréquences plus élevées (pas de rayonnement). L'intérieur du guide d'ondes est généralement constitué d'air. Mais si vous le souhaitez, il peut être rempli d'un matériau diélectrique, ce qui lui confère une section transversale plus petite qu'un guide d'ondes rempli de gaz. Cependant, les guides d'ondes à tubes creux sont souvent volumineux, peuvent être lourds, en particulier aux basses fréquences, nécessitent des exigences de fabrication plus élevées et sont coûteux, et ne peuvent pas être intégrés à des structures imprimées planaires.

PRODUITS D'ANTENNE MICRORuban RFMISO :

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

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

L'autre est une structure de guidage hybride entre une structure microruban et un guide d'ondes, appelée guide d'ondes intégré au substrat (SIW). Un SIW est une structure intégrée de type guide d'ondes fabriquée sur un matériau diélectrique, avec des conducteurs en haut et en bas et un réseau linéaire de deux vias métalliques formant les parois latérales. Comparé aux structures microruban et guide d'ondes, le SIW est rentable, dispose d'un processus de fabrication relativement simple et peut être intégré à des dispositifs planaires. De plus, les performances aux hautes fréquences sont meilleures que celles des structures microruban et possèdent des propriétés de dispersion de guide d'onde. Comme le montre la figure 1 ;

Directives de conception SIW

Les guides d'ondes intégrés au substrat (SIW) sont des structures intégrées de type guide d'ondes fabriquées à l'aide de deux rangées de vias métalliques intégrés dans un diélectrique reliant deux plaques métalliques parallèles. Des rangées de trous métalliques traversants forment les parois latérales. Cette structure présente les caractéristiques des lignes microrubans et des guides d'ondes. Le processus de fabrication est également similaire à celui des autres structures plates imprimées. Une géométrie SIW typique est illustrée à la figure 2.1, où sa largeur (c'est-à-dire la séparation entre les vias dans la direction latérale (as)), le diamètre des vias (d) et la longueur du pas (p) sont utilisés pour concevoir la structure SIW. Les paramètres géométriques les plus importants (illustrés sur la figure 2.1) seront expliqués dans la section suivante. A noter que le mode dominant est TE10, tout comme le guide d'onde rectangulaire. La relation entre la fréquence de coupure fc des guides d'ondes remplis d'air (AFWG) et des guides d'ondes remplis de diélectrique (DFWG) et les dimensions a et b est le premier point de la conception SIW. Pour les guides d'ondes remplis d'air, la fréquence de coupure est celle indiquée dans la formule ci-dessous

Structure de base du SIW et formule de calcul[1]

où c est la vitesse de la lumière dans l'espace libre, m et n sont les modes, a est la taille du guide d'ondes la plus longue et b est la taille du guide d'ondes la plus courte. Lorsque le guide d'onde fonctionne en mode TE10, il peut être simplifié à fc=c/2a ; lorsque le guide d'ondes est rempli de diélectrique, la longueur latérale a est calculée par ad=a/Sqrt(εr), où εr est la constante diélectrique du milieu ; Afin de faire fonctionner SIW en mode TE10, l'espacement des trous traversants p, le diamètre d et le côté large doivent satisfaire à la formule en haut à droite de la figure ci-dessous, et il existe également des formules empiriques de d<λg et p<2d [ 2];

où λg est la longueur d'onde de l'onde guidée : dans le même temps, l'épaisseur du substrat n'affectera pas la conception de la taille SIW, mais elle affectera la perte de la structure, de sorte que les avantages de faible perte des substrats de haute épaisseur doivent être pris en compte .

Conversion de microruban en SIW
Lorsqu'une structure microruban doit être connectée à un SIW, la transition microruban conique est l'une des principales méthodes de transition préférées, et la transition conique fournit généralement une correspondance à large bande par rapport aux autres transitions imprimées. Une structure de transition bien conçue a de très faibles réflexions et la perte d'insertion est principalement causée par des pertes diélectriques et conductrices. Le choix des matériaux de substrat et de conducteur détermine principalement la perte de transition. Étant donné que l'épaisseur du substrat entrave la largeur de la ligne microruban, les paramètres de la transition conique doivent être ajustés lorsque l'épaisseur du substrat change. Un autre type de guide d'ondes coplanaire mis à la terre (GCPW) est également une structure de ligne de transmission largement utilisée dans les systèmes haute fréquence. Les conducteurs latéraux proches de la ligne de transport intermédiaire servent également de terre. En ajustant la largeur du chargeur principal et l'écart avec la masse latérale, l'impédance caractéristique requise peut être obtenue.

Microruban vers SIW et GCPW vers SIW

La figure ci-dessous est un exemple de conception de microruban vers SIW. Le support utilisé est Rogers3003, la constante diélectrique est de 3,0, la valeur réelle de perte est de 0,001 et l'épaisseur est de 0,127 mm. La largeur du chargeur aux deux extrémités est de 0,28 mm, ce qui correspond à la largeur du chargeur d'antenne. Le diamètre du trou traversant est d=0,4 mm et l'espacement p=0,6 mm. La taille de la simulation est de 50 mm*12 mm*0,127 mm. La perte globale dans la bande passante est d'environ 1,5 dB (qui peut être encore réduite en optimisant l'espacement large).