Berita - Konversi energi pada antena radar

Dalam rangkaian atau sistem gelombang mikro, seluruh rangkaian atau sistem sering kali terdiri dari banyak perangkat gelombang mikro dasar seperti filter, coupler, pembagi daya, dan lain-lain. Diharapkan bahwa melalui perangkat-perangkat ini, dimungkinkan untuk mengirimkan daya sinyal secara efisien dari satu titik ke titik lain dengan kerugian minimal;

Dalam keseluruhan sistem radar kendaraan, konversi energi terutama melibatkan transfer energi dari chip ke pengumpan pada papan PCB, transfer pengumpan ke badan antena, dan radiasi energi yang efisien oleh antena. Dalam keseluruhan proses transfer energi, bagian pentingnya adalah desain konverter. Konverter dalam sistem gelombang milimeter terutama meliputi konversi microstrip ke pandu gelombang terintegrasi substrat (SIW), konversi microstrip ke pandu gelombang, konversi SIW ke pandu gelombang, konversi koaksial ke pandu gelombang, konversi pandu gelombang ke pandu gelombang, dan berbagai jenis konversi pandu gelombang. Pembahasan ini akan berfokus pada desain konversi SIW pita mikro.

Berbagai jenis struktur transportasi

MikrostripMicrostrip merupakan salah satu struktur pandu gelombang yang paling banyak digunakan pada frekuensi gelombang mikro yang relatif rendah. Keunggulan utamanya adalah struktur yang sederhana, biaya rendah, dan integrasi tinggi dengan komponen pemasangan permukaan. Saluran microstrip tipikal dibentuk menggunakan konduktor di satu sisi substrat lapisan dielektrik, membentuk bidang ground tunggal di sisi lainnya, dengan udara di atasnya. Konduktor atas pada dasarnya adalah material konduktif (biasanya tembaga) yang dibentuk menjadi kawat tipis. Lebar saluran, ketebalan, permitivitas relatif, dan tangen rugi dielektrik substrat merupakan parameter penting. Selain itu, ketebalan konduktor (yaitu, ketebalan metalisasi) dan konduktivitas konduktor juga sangat penting pada frekuensi yang lebih tinggi. Dengan mempertimbangkan parameter-parameter ini secara cermat dan menggunakan saluran microstrip sebagai unit dasar untuk perangkat lain, banyak perangkat dan komponen gelombang mikro tercetak dapat dirancang, seperti filter, coupler, pembagi/penggabung daya, mixer, dll. Namun, seiring peningkatan frekuensi (ketika beralih ke frekuensi gelombang mikro yang relatif tinggi), rugi transmisi meningkat dan terjadi radiasi. Oleh karena itu, pandu gelombang tabung berongga seperti pandu gelombang persegi panjang lebih disukai karena rugi yang lebih kecil pada frekuensi yang lebih tinggi (tidak ada radiasi). Bagian dalam pandu gelombang biasanya berupa udara. Namun jika diinginkan, tabung berongga dapat diisi dengan material dielektrik, sehingga memiliki penampang yang lebih kecil daripada pandu gelombang berisi gas. Akan tetapi, pandu gelombang tabung berongga seringkali berukuran besar, dapat berat terutama pada frekuensi rendah, memerlukan persyaratan manufaktur yang lebih tinggi dan mahal, serta tidak dapat diintegrasikan dengan struktur cetak planar.

PRODUK ANTENA MICROSTRIP RFMISO:

RM-MA25527-22,25.5-27GHz

RM-MA425435-22, 4.25-4.35 GHz

Yang lainnya adalah struktur panduan hibrida antara struktur mikrostrip dan pandu gelombang, yang disebut pandu gelombang terintegrasi substrat (SIW). SIW adalah struktur mirip pandu gelombang terintegrasi yang dibuat pada material dielektrik, dengan konduktor di bagian atas dan bawah serta susunan linier dua via logam yang membentuk dinding samping. Dibandingkan dengan struktur mikrostrip dan pandu gelombang, SIW hemat biaya, memiliki proses pembuatan yang relatif mudah, dan dapat diintegrasikan dengan perangkat planar. Selain itu, kinerja pada frekuensi tinggi lebih baik daripada struktur mikrostrip dan memiliki sifat dispersi pandu gelombang. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1;

Pedoman desain SIW

Substrate integrated waveguide (SIW) adalah struktur mirip waveguide terintegrasi yang dibuat dengan menggunakan dua baris via logam yang tertanam dalam dielektrik yang menghubungkan dua pelat logam paralel. Baris lubang tembus logam membentuk dinding samping. Struktur ini memiliki karakteristik garis mikrostrip dan waveguide. Proses pembuatannya juga mirip dengan struktur datar tercetak lainnya. Geometri SIW tipikal ditunjukkan pada Gambar 2.1, di mana lebarnya (yaitu pemisahan antara via dalam arah lateral (as)), diameter via (d), dan panjang pitch (p) digunakan untuk mendesain struktur SIW. Parameter geometris terpenting (ditunjukkan pada Gambar 2.1) akan dijelaskan di bagian selanjutnya. Perhatikan bahwa mode dominan adalah TE10, seperti pada waveguide persegi panjang. Hubungan antara frekuensi cutoff fc dari waveguide berisi udara (AFWG) dan waveguide berisi dielektrik (DFWG) dan dimensi a dan b adalah poin pertama dari desain SIW. Untuk pandu gelombang berisi udara, frekuensi cutoff adalah seperti yang ditunjukkan pada rumus di bawah ini.

Struktur dasar SIW dan rumus perhitungan[1]

di mana c adalah kecepatan cahaya di ruang hampa, m dan n adalah mode, a adalah ukuran pandu gelombang yang lebih panjang, dan b adalah ukuran pandu gelombang yang lebih pendek. Ketika pandu gelombang bekerja dalam mode TE10, dapat disederhanakan menjadi fc=c/2a; ketika pandu gelombang diisi dengan dielektrik, panjang sisi lebar a dihitung dengan ad=a/Sqrt(εr), di mana εr adalah konstanta dielektrik medium; agar SIW bekerja dalam mode TE10, jarak lubang tembus p, diameter d dan sisi lebar as harus memenuhi rumus di kanan atas gambar di bawah, dan ada juga rumus empiris d<λg dan p<2d [2];

di mana λg adalah panjang gelombang gelombang terpandu: Pada saat yang sama, ketebalan substrat tidak akan memengaruhi desain ukuran SIW, tetapi akan memengaruhi kerugian struktur, sehingga keuntungan kerugian rendah dari substrat dengan ketebalan tinggi harus dipertimbangkan.

Konversi microstrip ke SIW
Ketika struktur mikrostrip perlu dihubungkan ke SIW, transisi mikrostrip tirus adalah salah satu metode transisi utama yang disukai, dan transisi tirus biasanya memberikan pencocokan pita lebar dibandingkan dengan transisi cetak lainnya. Struktur transisi yang dirancang dengan baik memiliki refleksi yang sangat rendah, dan rugi penyisipan terutama disebabkan oleh rugi dielektrik dan konduktor. Pemilihan bahan substrat dan konduktor terutama menentukan rugi transisi. Karena ketebalan substrat menghambat lebar saluran mikrostrip, parameter transisi tirus harus disesuaikan ketika ketebalan substrat berubah. Jenis lain dari pandu gelombang koplanar yang diarde (GCPW) juga merupakan struktur saluran transmisi yang banyak digunakan dalam sistem frekuensi tinggi. Konduktor samping yang dekat dengan saluran transmisi perantara juga berfungsi sebagai ground. Dengan menyesuaikan lebar pengumpan utama dan celah ke ground samping, impedansi karakteristik yang dibutuhkan dapat diperoleh.

Konversi microstrip ke SIW dan GCPW ke SIW

Gambar di bawah ini adalah contoh desain microstrip ke SIW. Medium yang digunakan adalah Rogers3003, konstanta dielektriknya 3,0, nilai rugi sebenarnya 0,001, dan ketebalannya 0,127 mm. Lebar feeder di kedua ujungnya adalah 0,28 mm, yang sesuai dengan lebar feeder antena. Diameter lubang tembusnya adalah d=0,4 mm, dan jaraknya p=0,6 mm. Ukuran simulasinya adalah 50 mm * 12 mm * 0,127 mm. Rugi keseluruhan pada pita frekuensi lolos sekitar 1,5 dB (yang dapat dikurangi lebih lanjut dengan mengoptimalkan jarak sisi lebar).