Yüzey pürüzlülüğünün mmWave tasarım anten dizilerine etkisi
Son on yılda, çok yüksek veri hızlarına ve geniş operasyonel bant genişliğine olanak sağlamak için milimetre (mm) dalga frekansları (30-300 GHz) kullanan uygulamalar önemli ölçüde artmıştır. Bununla birlikte, mm dalga frekanslarında devreler ve antenler tasarlamak kendi başına bir zorluk teşkil etmektedir. Bunlardan biri, tasarımda kullanılan metallerin iletkenliğini etkileyen ve performansın düşmesine yol açan yüzey pürüzlülüğüdür.
Yüzey Pürüzlülüğü
Genellikle pürüzlülük olarak kısaltılan yüzey pürüzlülüğü, yüzey dokusunun bir bileşenidir. Gerçek bir yüzeyin normal vektörünün ideal biçiminden sapmaları ile ölçülür. Bu sapmalar büyükse, yüzey pürüzlüdür; küçükse, yüzey pürüzsüzdür. Yüzey pürüzlülüğü gelişmiş ve hassas imalat teknikleri kullanılarak kontrol edilebilir; ancak, pahalı olabilirler. Bu nedenle, tasarım aşamalarında daha sonra pahalı modifikasyonlardan kaçınmak için mm dalga devreleri ve antenler tasarlarken yüzey pürüzlülüğünün etkisini incelemek önemlidir.
Bu yazıda, 76,5 GHz’de çalışan otomotiv hız sabitleyici (automotive cruise control ACC) radarının böyle bir uygulamasını ele alınmakta ve çeşitli yüzey pürüzlülüğü değerlerinin tasarımın farklı performans parametrelerini nasıl etkilediği incelenmektedir. Bu çalışma, mükemmel elektrik iletkeni (Perfect Electric Conductor PEC) ve çeşitli yüzey pürüzlülüğü değerlerine sahip bakır dikkate alınarak temel anten performans parametrelerini değerlendirerek karşılaştırmalar yapmaktadır. Çalışmada sunulan tüm simülasyon sonuçları Altair Feko yüksek frekans eletromanyetik yazılımı kullanılarak elde edilmiştir.
Dizi Tasarımı
Tasarım için altı tek sütundan oluşan bir mikroşerit dizisi düşünülmüştür. Her sütun, bir şerit hat beslemesiyle bağlantılı on ayrı yayılan yama elemanına sahiptir. Kullanılan alt katmanın bağıl geçirgenliği 2.35 ve dielektrik kayıp tanjantı 0.004’tür. Antenin analizi için Altair Feko‘daki düzlemsel çok katmanlı Green’s Function seçeneği kullanılmaktadır. Ayrı ayrı yama elemanlarının boyutları, 50 ohm referans empedans ve gerekli yan lob seviyesi ile iyi uyum sağlamak için optimize edilmiştir. İletken yama elemanları başlangıçta bir temel hat olarak PEC’ye ayarlanır. Daha sonra, yüzey pürüzlülük değerleri olan ve olmayan 35μm kalınlığındaki bakır ile simülasyonlar yapılmıştır. Anten dizisinin 3D radyasyon modeli aşağıda gösterildiği gibidir.
Yüzey pürüzlülüğünün kayıplar, kazanç ve verimlilik gibi parametreler üzerindeki etkisi hakkında daha fazla bilgi için aşağıdaki konferans bildirisini okuyabilir ve çalışmayı açıklayan videoyu izleyebilirsiniz.
Effect_of_surface_roughness_Antenna_arrays
Ücretsiz, Altair FEKO öğrenci versiyonu –> İNDİR
Kurumsal kullanıcılar için süre kısıtlamalı Altair FEKO yazılımı –> İNDİR
