في دوائر أو أنظمة الموجات الدقيقة، غالبًا ما تتكون الدائرة أو النظام بأكمله من العديد من أجهزة الموجات الدقيقة الأساسية مثل المرشحات والمقارنات ومقسمات الطاقة وما إلى ذلك. ومن المأمول أنه من خلال هذه الأجهزة، من الممكن نقل طاقة الإشارة بكفاءة من نقطة إلى أخرى وآخر بأقل خسارة؛
في نظام رادار السيارة بأكمله، يتضمن تحويل الطاقة بشكل أساسي نقل الطاقة من الشريحة إلى وحدة التغذية الموجودة على لوحة PCB، ونقل وحدة التغذية إلى جسم الهوائي، والإشعاع الفعال للطاقة بواسطة الهوائي.في عملية نقل الطاقة بأكملها، جزء مهم هو تصميم المحول.تشتمل المحولات في أنظمة الموجات المليمترية بشكل أساسي على تحويل الدليل الموجي المتكامل (SIW) إلى الركيزة، وتحويل microstrip إلى دليل موجي، وتحويل SIW إلى دليل موجي، وتحويل محوري إلى دليل موجي، وتحويل دليل موجي إلى دليل موجي وأنواع مختلفة من تحويل الدليل الموجي.سوف تركز هذه المشكلة على تصميم تحويل microband SIW.
أنواع مختلفة من هياكل النقل
ميكروستريبهي واحدة من الهياكل التوجيهية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع عند ترددات الموجات الدقيقة المنخفضة نسبيًا.مزاياها الرئيسية هي الهيكل البسيط والتكلفة المنخفضة والتكامل العالي مع مكونات التركيب السطحي.يتم تشكيل خط شرائح دقيقة نموذجي باستخدام الموصلات على جانب واحد من الطبقة العازلة، مما يشكل مستوى أرضيًا واحدًا على الجانب الآخر، مع وجود الهواء فوقه.الموصل العلوي هو في الأساس مادة موصلة (عادةً من النحاس) على شكل سلك ضيق.يعد عرض الخط والسمك والسماحية النسبية وفقدان العزل الكهربائي للركيزة من المعالم المهمة.بالإضافة إلى ذلك، فإن سمك الموصل (أي سمك المعدنة) وموصلية الموصل تعتبر أيضًا أمرًا بالغ الأهمية عند الترددات الأعلى.من خلال دراسة هذه المعلمات بعناية واستخدام خطوط الشرائح الدقيقة كوحدة أساسية للأجهزة الأخرى، يمكن تصميم العديد من أجهزة ومكونات الموجات الدقيقة المطبوعة، مثل المرشحات، والمقرنات، ومقسمات/مجمعات الطاقة، والخلاطات، وما إلى ذلك. ولكن مع زيادة التردد (عند الانتقال إلى ترددات الموجات الدقيقة العالية نسبيًا) تزداد خسائر الإرسال ويحدث الإشعاع.لذلك، يُفضل استخدام أدلة الموجات الأنبوبية المجوفة مثل أدلة الموجات المستطيلة بسبب فقدانها الأصغر عند الترددات الأعلى (بدون إشعاع).عادة ما يكون الجزء الداخلي من الدليل الموجي عبارة عن هواء.ولكن إذا رغبت في ذلك، يمكن ملؤه بمادة عازلة، مما يمنحه مقطعًا عرضيًا أصغر من الدليل الموجي المملوء بالغاز.ومع ذلك، غالبًا ما تكون الأدلة الموجية الأنبوبية المجوفة ضخمة الحجم، ويمكن أن تكون ثقيلة خاصة عند الترددات المنخفضة، وتتطلب متطلبات تصنيع أعلى ومكلفة، ولا يمكن دمجها مع الهياكل المطبوعة المستوية.
منتجات هوائي RFMISO MICROSTRIP:
RM-MA25527-22,25.5-27 جيجا هرتز
RM-MA425435-22,4.25-4.35 جيجا هرتز
والآخر عبارة عن بنية توجيه هجينة بين بنية شريطية دقيقة ودليل موجي، يُسمى الدليل الموجي المدمج للركيزة (SIW).إن SIW عبارة عن هيكل متكامل يشبه الدليل الموجي مصنوع من مادة عازلة للكهرباء، مع موصلات في الأعلى والأسفل ومجموعة خطية من فتحتين معدنيتين تشكل الجدران الجانبية.بالمقارنة مع هياكل الشرائح الصغيرة والدليل الموجي، تعتبر SIW فعالة من حيث التكلفة، ولديها عملية تصنيع سهلة نسبيًا، ويمكن دمجها مع الأجهزة المستوية.بالإضافة إلى ذلك، فإن الأداء عند الترددات العالية أفضل من أداء هياكل الشرائح الدقيقة وله خصائص تشتت الدليل الموجي.كما هو مبين في الشكل 1؛
إرشادات تصميم SIW
الأدلة الموجية المتكاملة للركيزة (SIWs) عبارة عن هياكل تشبه الدليل الموجي متكاملة يتم تصنيعها باستخدام صفين من الممرات المعدنية المدمجة في عازل يربط بين لوحين معدنيين متوازيين.صفوف معدنية من خلال الثقوب تشكل الجدران الجانبية.يتميز هذا الهيكل بخصائص الخطوط الدقيقة والأدلة الموجية.تشبه عملية التصنيع أيضًا الهياكل المسطحة المطبوعة الأخرى.تظهر هندسة SIW النموذجية في الشكل 2.1، حيث يتم استخدام عرضها (أي الفصل بين فيا في الاتجاه الجانبي (مثل)) وقطر فيا (د) وطول الملعب (ع) لتصميم هيكل SIW سيتم شرح أهم المعلمات الهندسية (كما هو موضح في الشكل 2.1) في القسم التالي.لاحظ أن الوضع السائد هو TE10، تمامًا مثل الدليل الموجي المستطيل.العلاقة بين تردد القطع fc للأدلة الموجية المملوءة بالهواء (AFWG) والأدلة الموجية المملوءة بالعازل الكهربائي (DFWG) والأبعاد a وb هي النقطة الأولى في تصميم SIW.بالنسبة للأدلة الموجية المملوءة بالهواء، يكون تردد القطع كما هو موضح في الصيغة أدناه
هيكل SIW الأساسي وصيغة الحساب[1]
حيث c هي سرعة الضوء في الفضاء الحر، وm وn هما الوضعان، وa هو حجم الدليل الموجي الأطول، وb هو حجم الدليل الموجي الأقصر.عندما يعمل الدليل الموجي في وضع TE10، يمكن تبسيطه إلى fc=c/2a؛عندما يمتلئ الدليل الموجي بمادة عازلة، يتم حساب طول الجانب العريض a بواسطة ad=a/Sqrt(εr)، حيث εr هو ثابت العزل الكهربائي للوسط؛من أجل جعل SIW يعمل في وضع TE10، يجب أن تفي تباعد الفتحات p والقطر d والجانب العريض بالصيغة الموجودة في الجزء العلوي الأيمن من الشكل أدناه، وهناك أيضًا صيغ تجريبية لـ d
حيث μg هو الطول الموجي الموجه: في الوقت نفسه، لن يؤثر سمك الركيزة على تصميم حجم SIW، ولكنه سيؤثر على فقدان الهيكل، لذلك ينبغي النظر في مزايا الخسارة المنخفضة للركائز عالية السُمك .
تحويل Microstrip إلى SIW
عندما يلزم توصيل بنية الشرائح الدقيقة بـ SIW، يعد الانتقال الشريطي الصغير المستدق أحد طرق الانتقال المفضلة الرئيسية، وعادةً ما يوفر الانتقال المستدق تطابقًا واسع النطاق مقارنة بالانتقالات المطبوعة الأخرى.يحتوي الهيكل الانتقالي المصمم جيدًا على انعكاسات منخفضة جدًا، وينتج فقدان الإدخال في المقام الأول عن فقدان المواد العازلة والموصلات.يحدد اختيار الركيزة والمواد الموصلة بشكل أساسي فقدان الانتقال.منذ سمك الركيزة يعيق عرض خط microstrip، ينبغي تعديل معلمات الانتقال مدبب عندما يتغير سمك الركيزة.هناك نوع آخر من الدليل الموجي المستوي المؤرض (GCPW) وهو أيضًا هيكل خط نقل مستخدم على نطاق واسع في الأنظمة عالية التردد.تعمل الموصلات الجانبية القريبة من خط النقل الوسيط أيضًا كأرضية.ومن خلال ضبط عرض وحدة التغذية الرئيسية والفجوة على الأرض الجانبية، يمكن الحصول على المعاوقة المميزة المطلوبة.
Microstrip إلى SIW وGCPW إلى SIW
الشكل أدناه هو مثال لتصميم microstrip لـ SIW.الوسيط المستخدم هو Rogers3003، وثابت العزل الكهربائي هو 3.0، وقيمة الخسارة الحقيقية هي 0.001، والسمك 0.127 مم.يبلغ عرض وحدة التغذية عند كلا الطرفين 0.28 مم، وهو ما يطابق عرض وحدة تغذية الهوائي.قطر الثقب هو d=0.4mm، والتباعد p=0.6mm.حجم المحاكاة 50 مم * 12 مم * 0.127 مم.تبلغ الخسارة الإجمالية في نطاق التمرير حوالي 1.5 ديسيبل (والتي يمكن تقليلها بشكل أكبر عن طريق تحسين التباعد الجانبي العريض).
هيكل SIW ومعلماته S
توزيع المجال الكهربائي بسرعة 79 جيجا هرتز
وقت النشر: 18 يناير 2024
