Noțiuni de bază pentru construcția unui radome

Notă importantă: dezvoltarea și construirea unui radom este foarte complexă. Datele menționate sunt doar valori aproximative. Aceste informații oferă doar o primă perspectivă asupra acestui subiect și nu înlocuiesc evaluările și testele necesare.

Senzorii radar constau dintr-un capăt frontal (RFE) (piesă cu microunde cu structură de antenă) și componente pentru procesarea semnalului. Nucleul real alradarul este capătul frontal , deoarece aici antena transmite și primește semnale electromagnetice. Pentru a interpreta informațiile colectate, capătul frontal îl transmite apoi către procesarea semnalului (Figura 1).

Figura 1: Componentele de bază ale unui sistem radar (iSYS-4004 prezentat aici). (Sursa imaginii:InnoSenT )

Pentru a proteja antena radar și componentele electronice, senzorul este de obicei închis cu o carcasă. Acest lucru protejează RFE de influențele externe care provoacă daune sau performanțe de impact. Datorită capacității sale de a pătrunde prin materiale, radarul este adesea preferat și din motive estetice. Acesta este un aspect special pe care designerii de produse îl apreciază foarte mult.

Când vorbesc despre o astfel de carcasă de protecție pentru structura antenei, tehnicienii radar se referă la un „radom”. Cuvântul este o combinație a cuvintelor „radar” și „cupolă”. Husa în formă de cupolă, ca cea de peiSYS-6003 , este utilizat în principal cu sisteme radar mari instalate fixate la locul lor, cum ar fi radarele aeronavelor sau navelor.

Cu toate acestea, senzorii și sistemele pentru aplicații industriale sau comerciale necesită, de asemenea, protecție împotriva impacturilor mecanice sau chimice pentru a nu afecta funcția antenei. Acestea sunt adaptate antenei și proprietăților undelor radar.

La proiectarea unui radome, este, de asemenea, crucial să utilizați materialul corect. Dacă undele electromagnetice lovesc obiecte sau persoane, proprietățile materialului influențează răspândirea lor. Pentru a afla ce materiale sunt potrivite pentru un radom, este important să se ia în considerare efectul care rezultă atunci când sunt lovite de undele radar.

Tabelul 1 este o prezentare generală care evaluează diverse materiale în ceea ce privește absorbția și reflectarea, precum și capacitatea de a fi pătruns de microunde.

Undele radar trebuie să poată pătrunde în radom. Metalele blochează senzorul. Datorită proprietăților lor foarte reflectante, acestea nu sunt potrivite pentru poziționarea în fața unei antene. Nici panourile din lemn (de obicei cu un anumit grad de umiditate reziduală) nu sunt adecvate, datorită capacității sale limitate de a fi traversate de unde electromagnetice.

Spumele precum polistirenul sunt foarte potrivite pentru a fi utilizate ca material de acoperire. Ele pot fi chiar aplicate direct pe antenă într-o structură foarte dură. Cu toate acestea, datorită stabilității lor scăzute și sensibilității la substanțe chimice, spumele de multe ori nu fac tăierea atunci când vine vorba de selectarea materialului.

Materialele plastice sunt, prin urmare, cea mai comună alternativă pentru producerea unui capac sau carcasă de protecție. Cu toate acestea, în planificarea unui radome, proiectantul trebuie să țină cont de proprietățile materialului plastic. Cu cât materialul este mai gros și mai aproape de antenă, cu atât undele electromagnetice îl pătrund mai puțin.

În cazul materialelor plastice negre, pot apărea pierderi la măsurare, deoarece acestea conțin adesea carbon. Acumularea apei care nu se scurge poate afecta, de asemenea, achiziția de informații a capătului frontal. Tratarea ulterioară a radomei din plastic, de exemplu prin vopsirea acestuia, are un impact negativ asupra colectării datelor de către antena radar.

Dimensionarea și poziționarea radomei

În construcția unui radom, nu numai materialul selectat, ci și fixarea precisă și forma radomului sunt foarte importante. Pentru a nu-i restrânge funcționalitatea, trebuie luate în considerare următoarele aspecte:

• Distanța dintre partea inferioară a radomei și antenă
• Grosimea materialului radomei
• Forma radomei (cât mai omogenă posibil)

Acești factori determină dacă radomul construit reflectă sau absoarbe majoritatea undelor radar.

Distanța corectă

Uniformitatea distanțelor individuale ale radomei față de antenă este de o importanță extraordinară. Chiar și ușoare abateri, de exemplu, o mică crestătură pe partea inferioară a capacului de protecție, pot modifica răspândirea undelor electromagnetice. Din acest motiv, radomii înclinați au, de asemenea, un impact negativ, deoarece se pot dovedi dăunători reflecției adecvate. Același lucru se aplică la capetele rotunde, urechile, armăturile sau canelurile din material (Figura 2).

Figura 2: Imaginea din stânga arată „Poziționare greșită”: Radome are o suprafață neuniformă și nu este poziționat paralel cu antena. Imaginea din dreapta arată „Poziționarea corectă”: distanțe uniforme, precum și poziționarea și dimensionarea corectă a radomei. (Sursa imaginii: InnoSenT)

Pentru a determina distanța corectă și uniformă, se aplică următoarele:

• Răspândirea undelor este doar ușor perturbată dacă ating o radomă exact la jumătate de lungime de undă (sau un multiplu al acesteia).
• Aceasta înseamnă că suprafața antenei (centrul undei) trebuie să fie poziționată paralel cu capacul, la o distanță de λ / 2 (sau un multiplu al acestuia).
• Cu o frecvență centrală de 24.125 GHz (cu o lungime de undă de aproximativ 6,2 milimetri (mm)), distanța optimă este de aprox. 6,2 mm.

Grosimea materialului potrivit

Aici, se aplică același principiu ca și la determinarea distanței corespunzătoare: pentru a minimiza întreruperea răspândirii undelor, acestea ar trebui să lovească radomul la jumătate din lungimea de undă. În mod similar, grosimea materialului radomei trebuie de asemenea selectată în mod corespunzător pentru jumătate din lungimea de undă.

Totuși, trebuie luat în considerare și modul în care unda este modificată de substanța radomei (prin pătrunderea materialului). Această adaptare corespunde conductivității materialului utilizat (funcția dielectrică ε). Scurtează lungimea de undă cu factorul √ (ε_r ).

De exemplu, cu materialele plastice, această constantă dielectrică este cuprinsă între trei și patru, care, totuși, variază foarte mult în practică. Pentru a obține o cifră de stadion, se poate efectua un calcul cu valoarea medie de 1,5. Grosimea materialului poate fi apoi calculată folosind formula λ / 2√ (ε_r ). Acest lucru ar fi egal cu 4 mm cu aceste valori inițiale.

Figura 3: Exemplu pentru calcularea grosimii materialului adecvat pentru un material radom. (Sursa imaginii: InnoSenT)

Pentru a construi radomul, sunt necesare cunoștințe extinse despre compoziția materialului utilizat și răspândirea undelor electromagnetice. Informațiile furnizate sunt destinate doar ca ghid și pentru a sublinia aspectele care trebuie luate în considerare în mod absolut atunci când se construiește un capac de antenă.