સમાચાર - રડાર એન્ટેનામાં ઊર્જા રૂપાંતર

માઇક્રોવેવ સર્કિટ અથવા સિસ્ટમમાં, સમગ્ર સર્કિટ અથવા સિસ્ટમ ઘણીવાર ફિલ્ટર્સ, કપ્લર્સ, પાવર ડિવાઇડર વગેરે જેવા ઘણા મૂળભૂત માઇક્રોવેવ ઉપકરણોથી બનેલી હોય છે. એવી આશા રાખવામાં આવે છે કે આ ઉપકરણો દ્વારા, ઓછામાં ઓછા નુકસાન સાથે એક બિંદુથી બીજા બિંદુ સુધી સિગ્નલ પાવરને કાર્યક્ષમ રીતે ટ્રાન્સમિટ કરવું શક્ય બનશે;

સમગ્ર વાહન રડાર સિસ્ટમમાં, ઉર્જા રૂપાંતરણમાં મુખ્યત્વે પીસીબી બોર્ડ પર ચિપમાંથી ફીડરમાં ઉર્જાનું ટ્રાન્સફર, ફીડરનું એન્ટેના બોડીમાં ટ્રાન્સફર અને એન્ટેના દ્વારા ઉર્જાનું કાર્યક્ષમ રેડિયેશન શામેલ છે. સમગ્ર ઉર્જા ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયામાં, એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ કન્વર્ટરની ડિઝાઇન છે. મિલિમીટર વેવ સિસ્ટમમાં કન્વર્ટરમાં મુખ્યત્વે માઇક્રોસ્ટ્રીપ ટુ સબસ્ટ્રેટ ઇન્ટિગ્રેટેડ વેવગાઇડ (SIW) કન્વર્ઝન, માઇક્રોસ્ટ્રીપ ટુ વેવગાઇડ કન્વર્ઝન, SIW ટુ વેવગાઇડ કન્વર્ઝન, કોએક્સિયલ ટુ વેવગાઇડ કન્વર્ઝન, વેવગાઇડ ટુ વેવગાઇડ કન્વર્ઝન અને વિવિધ પ્રકારના વેવગાઇડ કન્વર્ઝનનો સમાવેશ થાય છે. આ મુદ્દો માઇક્રોબેન્ડ SIW કન્વર્ઝન ડિઝાઇન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરશે.

વિવિધ પ્રકારના પરિવહન માળખાં

માઇક્રોસ્ટ્રીપપ્રમાણમાં ઓછી માઇક્રોવેવ ફ્રીક્વન્સીઝ પર સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી માર્ગદર્શિકા રચનાઓમાંની એક છે. તેના મુખ્ય ફાયદા સરળ માળખું, ઓછી કિંમત અને સપાટી માઉન્ટ ઘટકો સાથે ઉચ્ચ સંકલન છે. ડાઇલેક્ટ્રિક લેયર સબસ્ટ્રેટની એક બાજુ વાહકનો ઉપયોગ કરીને એક લાક્ષણિક માઇક્રોસ્ટ્રીપ લાઇન બનાવવામાં આવે છે, જે બીજી બાજુ એક જ ગ્રાઉન્ડ પ્લેન બનાવે છે, જેની ઉપર હવા હોય છે. ટોચનો વાહક મૂળભૂત રીતે એક સાંકડી વાયરમાં આકાર આપતો વાહક પદાર્થ (સામાન્ય રીતે તાંબુ) છે. રેખા પહોળાઈ, જાડાઈ, સંબંધિત પરવાનગી અને સબસ્ટ્રેટની ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાન સ્પર્શક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો છે. વધુમાં, ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર વાહકની જાડાઈ (એટલે કે, મેટલાઇઝેશન જાડાઈ) અને વાહકની વાહકતા પણ મહત્વપૂર્ણ છે. આ પરિમાણોને કાળજીપૂર્વક ધ્યાનમાં લઈને અને અન્ય ઉપકરણો માટે મૂળભૂત એકમ તરીકે માઇક્રોસ્ટ્રીપ લાઇનનો ઉપયોગ કરીને, ઘણા પ્રિન્ટેડ માઇક્રોવેવ ઉપકરણો અને ઘટકો ડિઝાઇન કરી શકાય છે, જેમ કે ફિલ્ટર્સ, કપ્લર્સ, પાવર ડિવાઇડર/કોમ્બિનર્સ, મિક્સર્સ, વગેરે. જોકે, જેમ જેમ ફ્રીક્વન્સી વધે છે (જ્યારે પ્રમાણમાં ઊંચી માઇક્રોવેવ ફ્રીક્વન્સીઝ પર ખસેડાય છે) ટ્રાન્સમિશન નુકસાન વધે છે અને રેડિયેશન થાય છે. તેથી, લંબચોરસ વેવગાઇડ્સ જેવા હોલો ટ્યુબ વેવગાઇડ્સને વધુ પસંદ કરવામાં આવે છે કારણ કે ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર નાના નુકસાન (કોઈ રેડિયેશન નથી). વેવગાઇડનો આંતરિક ભાગ સામાન્ય રીતે હવા હોય છે. પરંતુ જો ઇચ્છિત હોય, તો તેને ડાઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીથી ભરી શકાય છે, જે તેને ગેસથી ભરેલા વેવગાઇડ કરતા નાનો ક્રોસ-સેક્શન આપે છે. જો કે, હોલો ટ્યુબ વેવગાઇડ ઘણીવાર ભારે હોય છે, ખાસ કરીને ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ પર ભારે હોઈ શકે છે, ઉચ્ચ ઉત્પાદન આવશ્યકતાઓની જરૂર પડે છે અને ખર્ચાળ હોય છે, અને તેને પ્લેનર પ્રિન્ટેડ સ્ટ્રક્ચર્સ સાથે સંકલિત કરી શકાતા નથી.

RFMISO માઈક્રોસ્ટ્રિપ એન્ટેના ઉત્પાદનો:

RM-MA25527-22,25.5-27GHz નો પરિચય

RM-MA425435-22,4.25-4.35GHz

બીજું માઇક્રોસ્ટ્રીપ સ્ટ્રક્ચર અને વેવગાઇડ વચ્ચેનું હાઇબ્રિડ ગાઇડન્સ સ્ટ્રક્ચર છે, જેને સબસ્ટ્રેટ ઇન્ટિગ્રેટેડ વેવગાઇડ (SIW) કહેવાય છે. SIW એ એક સંકલિત વેવગાઇડ જેવું માળખું છે જે ડાઇલેક્ટ્રિક મટિરિયલ પર બનેલું છે, જેમાં ઉપર અને નીચે વાહક છે અને બે મેટલ વિયાઝનો રેખીય એરે છે જે સાઇડવોલ બનાવે છે. માઇક્રોસ્ટ્રીપ અને વેવગાઇડ સ્ટ્રક્ચર્સની તુલનામાં, SIW ખર્ચ-અસરકારક છે, પ્રમાણમાં સરળ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા ધરાવે છે, અને તેને પ્લેનર ઉપકરણો સાથે સંકલિત કરી શકાય છે. વધુમાં, ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર પ્રદર્શન માઇક્રોસ્ટ્રીપ સ્ટ્રક્ચર્સ કરતા વધુ સારું છે અને તેમાં વેવગાઇડ ડિસ્પરશન ગુણધર્મો છે. આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે;

SIW ડિઝાઇન માર્ગદર્શિકા

સબસ્ટ્રેટ ઇન્ટિગ્રેટેડ વેવગાઇડ્સ (SIWs) એ બે સમાંતર મેટલ પ્લેટોને જોડતા ડાઇલેક્ટ્રિકમાં એમ્બેડ કરેલા મેટલ વાયાની બે પંક્તિઓનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવેલ ઇન્ટિગ્રેટેડ વેવગાઇડ જેવી રચનાઓ છે. છિદ્રો દ્વારા ધાતુની પંક્તિઓ બાજુની દિવાલો બનાવે છે. આ રચનામાં માઇક્રોસ્ટ્રીપ લાઇન્સ અને વેવગાઇડ્સની લાક્ષણિકતાઓ છે. ઉત્પાદન પ્રક્રિયા અન્ય પ્રિન્ટેડ ફ્લેટ સ્ટ્રક્ચર્સ જેવી જ છે. એક લાક્ષણિક SIW ભૂમિતિ આકૃતિ 2.1 માં બતાવવામાં આવી છે, જ્યાં તેની પહોળાઈ (એટલે કે બાજુની દિશામાં વાયા વચ્ચેનું વિભાજન (જેમ)), વાયાનો વ્યાસ (d) અને પિચ લંબાઈ (p) નો ઉપયોગ SIW માળખું ડિઝાઇન કરવા માટે થાય છે. સૌથી મહત્વપૂર્ણ ભૌમિતિક પરિમાણો (આકૃતિ 2.1 માં બતાવેલ) આગામી વિભાગમાં સમજાવવામાં આવશે. નોંધ કરો કે પ્રબળ મોડ TE10 છે, જેમ કે લંબચોરસ વેવગાઇડ્સ. હવાથી ભરેલા વેવગાઇડ્સ (AFWG) અને ડાઇલેક્ટ્રિકથી ભરેલા વેવગાઇડ્સ (DFWG) અને પરિમાણો a અને b ના કટઓફ ફ્રીક્વન્સી fc વચ્ચેનો સંબંધ SIW ડિઝાઇનનો પ્રથમ બિંદુ છે. હવાથી ભરેલા વેવગાઇડ્સ માટે, કટઓફ ફ્રીક્વન્સી નીચેના સૂત્રમાં બતાવ્યા પ્રમાણે છે.

SIW મૂળભૂત માળખું અને ગણતરી સૂત્ર[1]

જ્યાં c એ મુક્ત જગ્યામાં પ્રકાશની ગતિ છે, m અને n એ સ્થિતિઓ છે, a એ લાંબો વેવગાઇડ કદ છે, અને b એ ટૂંકો વેવગાઇડ કદ છે. જ્યારે વેવગાઇડ TE10 મોડમાં કાર્ય કરે છે, ત્યારે તેને fc=c/2a માં સરળ બનાવી શકાય છે; જ્યારે વેવગાઇડ ડાઇલેક્ટ્રિકથી ભરેલું હોય છે, ત્યારે પહોળી બાજુની લંબાઈ a ની ગણતરી ad=a/Sqrt(εr) દ્વારા કરવામાં આવે છે, જ્યાં εr એ માધ્યમનો ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક છે; TE10 મોડમાં SIW ને કાર્ય કરવા માટે, છિદ્ર અંતર p, વ્યાસ d અને પહોળી બાજુ નીચે આપેલા આકૃતિના ઉપરના જમણા ભાગમાં સૂત્રને સંતોષવા જોઈએ, અને d<λg અને p<2d [2] ના પ્રયોગમૂલક સૂત્રો પણ છે;

જ્યાં λg એ માર્ગદર્શિત તરંગ તરંગલંબાઇ છે: તે જ સમયે, સબસ્ટ્રેટની જાડાઈ SIW કદ ડિઝાઇનને અસર કરશે નહીં, પરંતુ તે માળખાના નુકસાનને અસર કરશે, તેથી ઉચ્ચ-જાડાઈ સબસ્ટ્રેટના ઓછા-નુકસાન ફાયદાઓ ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ.

માઇક્રોસ્ટ્રીપથી SIW રૂપાંતર
જ્યારે માઇક્રોસ્ટ્રીપ સ્ટ્રક્ચરને SIW સાથે કનેક્ટ કરવાની જરૂર હોય છે, ત્યારે ટેપર્ડ માઇક્રોસ્ટ્રીપ ટ્રાન્ઝિશન મુખ્ય પસંદગીની સંક્રમણ પદ્ધતિઓમાંની એક છે, અને ટેપર્ડ ટ્રાન્ઝિશન સામાન્ય રીતે અન્ય પ્રિન્ટેડ ટ્રાન્ઝિશનની તુલનામાં બ્રોડબેન્ડ મેચ પ્રદાન કરે છે. સારી રીતે ડિઝાઇન કરાયેલ ટ્રાન્ઝિશન સ્ટ્રક્ચરમાં ખૂબ ઓછા પ્રતિબિંબ હોય છે, અને નિવેશ નુકશાન મુખ્યત્વે ડાઇલેક્ટ્રિક અને વાહક નુકસાનને કારણે થાય છે. સબસ્ટ્રેટ અને વાહક સામગ્રીની પસંદગી મુખ્યત્વે સંક્રમણના નુકસાનને નક્કી કરે છે. સબસ્ટ્રેટની જાડાઈ માઇક્રોસ્ટ્રીપ લાઇનની પહોળાઈને અવરોધે છે, તેથી જ્યારે સબસ્ટ્રેટની જાડાઈ બદલાય છે ત્યારે ટેપર્ડ ટ્રાન્ઝિશનના પરિમાણોને સમાયોજિત કરવા જોઈએ. ગ્રાઉન્ડેડ કોપ્લાનર વેવગાઇડ (GCPW) નો બીજો પ્રકાર પણ ઉચ્ચ-આવર્તન સિસ્ટમોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી ટ્રાન્સમિશન લાઇન માળખું છે. મધ્યવર્તી ટ્રાન્સમિશન લાઇનની નજીકના સાઇડ કંડક્ટર પણ ગ્રાઉન્ડ તરીકે સેવા આપે છે. મુખ્ય ફીડરની પહોળાઈ અને સાઇડ ગ્રાઉન્ડ સાથે ગેપને સમાયોજિત કરીને, જરૂરી લાક્ષણિક અવબાધ મેળવી શકાય છે.

માઇક્રોસ્ટ્રીપ થી SIW અને GCPW થી SIW

નીચે આપેલ આકૃતિ SIW માટે માઇક્રોસ્ટ્રીપ ડિઝાઇનનું ઉદાહરણ છે. વપરાયેલ માધ્યમ Rogers3003 છે, ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ 3.0 છે, સાચું નુકસાન મૂલ્ય 0.001 છે, અને જાડાઈ 0.127mm છે. બંને છેડા પર ફીડરની પહોળાઈ 0.28mm છે, જે એન્ટેના ફીડરની પહોળાઈ સાથે મેળ ખાય છે. થ્રુ હોલ વ્યાસ d=0.4mm છે, અને અંતર p=0.6mm છે. સિમ્યુલેશન કદ 50mm*12mm*0.127mm છે. પાસબેન્ડમાં એકંદર નુકસાન લગભગ 1.5dB છે (જેને પહોળા-બાજુના અંતરને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને વધુ ઘટાડી શકાય છે).