พื้นฐานสำหรับการสร้าง Radome

หมายเหตุสำคัญ: การพัฒนาและการสร้างเรโดมมีความซับซ้อนมาก ข้อมูลที่กล่าวถึงเป็นเพียงค่าโดยประมาณเท่านั้น ข้อมูลนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกในหัวข้อนี้เป็นอันดับแรกเท่านั้นและไม่ได้แทนที่การประเมินและการทดสอบที่จำเป็น

เซ็นเซอร์เรดาร์ประกอบด้วยส่วนหน้า (RFE) (ส่วนไมโครเวฟที่มีโครงสร้างเสาอากาศ) และส่วนประกอบสำหรับการประมวลผลสัญญาณ แกนกลางที่แท้จริงของ เรดาร์เป็นส่วนหน้าเพราะที่นี่เสาอากาศส่งและรับสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า ในการตีความข้อมูลที่รวบรวมจากนั้นส่วนหน้าจะส่งต่อไปยังการประมวลผลสัญญาณ (รูปที่ 1)

รูปที่ 1: ส่วนประกอบพื้นฐานของระบบเรดาร์ (iSYS-4004 แสดงที่นี่) (ที่มาของภาพ: InnoSenT)

เพื่อป้องกันเสาอากาศเรดาร์และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เซ็นเซอร์มักจะถูกปิดด้วยเคส สิ่งนี้ช่วยปกป้อง RFE จากอิทธิพลภายนอกที่ก่อให้เกิดความเสียหายหรือผลกระทบต่อประสิทธิภาพ เนื่องจากความสามารถในการเจาะทะลุผ่านวัสดุจึงมักนิยมใช้เรดาร์ด้วยเหตุผลด้านความสวยงามเช่นกัน นี่เป็นลักษณะเฉพาะที่นักออกแบบผลิตภัณฑ์ชื่นชมมาก

เมื่อพูดถึงปลอกป้องกันสำหรับโครงสร้างเสาอากาศช่างเทคนิคเรดาร์จะอ้างถึง 'radome' คำนี้เป็นการผสมผสานระหว่างคำว่า 'เรดาร์' และ 'โดม' ฝาครอบรูปโดมเช่นเดียวกับที่อยู่บน iSYS-6003ส่วนใหญ่จะใช้กับระบบเรดาร์ขนาดใหญ่ที่ติดตั้งไว้ในสถานที่ เช่น เรดาร์ของเครื่องบินหรือเรือ

อย่างไรก็ตามเซ็นเซอร์และระบบสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมหรือเชิงพาณิชย์ยังต้องการการป้องกันจากผลกระทบทางกลหรือทางเคมีเพื่อไม่ให้การทำงานของเสาอากาศเสีย สิ่งเหล่านี้ถูกปรับให้เข้ากับเสาอากาศและคุณสมบัติของคลื่นเรดาร์

ในการออกแบบเรโดมนั้นจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องใช้วัสดุที่ถูกต้อง หากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากระทบวัตถุหรือบุคคลคุณสมบัติของวัสดุจะมีผลต่อการแพร่กระจาย ในการค้นหาว่าวัสดุใดที่เหมาะกับเรโดมสิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงผลกระทบที่ตามมาเมื่อถูกคลื่นเรดาร์

ตารางที่ 1 เป็นภาพรวมที่ประเมินวัสดุต่าง ๆ ในแง่ของการดูดซึมและการสะท้อนแสงรวมทั้งความสามารถในการทะลุผ่านของไมโครเวฟ

คลื่นเรดาร์ต้องสามารถทะลุผ่านเรโดมได้ โลหะปิดกั้นเซ็นเซอร์ เนื่องจากคุณสมบัติสะท้อนแสงสูงจึงไม่เหมาะสำหรับการวางตำแหน่งด้านหน้าเสาอากาศ แผ่นไม้ (โดยปกติจะมีความชื้นตกค้างในระดับหนึ่ง) ก็ไม่เหมาะสมเช่นกันเนื่องจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความสามารถจำกัด

โฟมเช่นโพลีสไตรีนเหมาะอย่างยิ่งที่จะใช้เป็นวัสดุปิดผิว สามารถใช้กับเสาอากาศได้โดยตรงในโครงสร้างที่หยาบมาก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความเสถียรและความไวต่อสารเคมีต่ำโฟมมักจะไม่ทำการตัดเมื่อต้องเลือกวัสดุ

พลาสติกจึงเป็นทางเลือกที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตฝาครอบป้องกันหรือตัวเรือน อย่างไรก็ตามในการวางแผนเรโดมผู้ออกแบบจะต้องคำนึงถึงคุณสมบัติของพลาสติก ยิ่งวัสดุหนาและอยู่ใกล้เสาอากาศมากเท่าไหร่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะทะลุผ่านได้น้อยลง

ในกรณีของพลาสติกสีดำการสูญเสียอาจเกิดขึ้นในการวัดเนื่องจากสิ่งเหล่านี้มักมีคาร์บอน การสะสมน้ำที่ไม่ระบายออกอาจทำให้เสียการรับข้อมูลของส่วนหน้า การรักษาเรดาร์พลาสติกในภายหลังเช่นการทาสียังส่งผลเสียต่อการรวบรวมข้อมูลโดยเสาอากาศเรดาร์

การกำหนดขนาดและตำแหน่งของเรโดม

ในการสร้างเรโดมไม่เพียงแต่วัสดุที่เลือกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการตรึงที่แม่นยำและรูปร่างของเรโดมก็มีความสำคัญมาก เพื่อไม่ให้ จำกัด ฟังก์ชันการทำงานต้องคำนึงถึงประเด็นต่อไปนี้:

• ระยะห่างระหว่างด้านล่างของเรโดมและเสาอากาศ
• ความหนาของวัสดุของเรโดม
• รูปร่างของเรโดม (เป็นเนื้อเดียวกันมากที่สุด)

ปัจจัยเหล่านี้เป็นตัวกำหนดว่าเรโดมที่สร้างขึ้นสะท้อนหรือดูดซับคลื่นเรดาร์ส่วนใหญ่หรือไม่

ระยะทางที่เหมาะสม

ความสม่ำเสมอของระยะทางแต่ละตัวของเรโดมกับเสาอากาศมีความสำคัญอย่างมาก แม้แต่การเบี่ยงเบนเล็กน้อยเช่นรอยบากเล็กน้อยที่ด้านล่างของฝาครอบป้องกันก็สามารถเปลี่ยนแปลงการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ด้วยเหตุนี้ radomes ที่ลาดเอียงจึงมีผลกระทบในทางลบเช่นกันเนื่องจากสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นอันตรายต่อการสะท้อนที่เหมาะสม เช่นเดียวกับปลายกลมสลักเสริมหรือร่องในวัสดุ (รูปที่ 2)

รูปที่ 2: ภาพซ้ายแสดง“ ตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง”: Radome มีพื้นผิวที่ไม่เรียบและไม่ได้วางตำแหน่งขนานกับเสาอากาศ ภาพขวาแสดง “ตำแหน่งที่ถูกต้อง”: ระยะทางที่เท่ากันตลอดจนการกำหนดตำแหน่งและขนาดของเรโดมที่ถูกต้อง (แหล่งรูปภาพ: InnoSenT)

ในการกำหนดระยะห่างสม่ำเสมอที่ถูกต้องให้ใช้สิ่งต่อไปนี้:

• การแพร่กระจายของคลื่นจะรบกวนเพียงเล็กน้อยหากพวกมันกระทบกับเรโดมที่ความยาวคลื่นครึ่งหนึ่ง (หรือหลาย ๆ คลื่น)
• ซึ่งหมายความว่าพื้นผิวเสาอากาศ (ศูนย์กลางคลื่น) ต้องอยู่ในตำแหน่งขนานกับฝาครอบโดยมีระยะห่าง λ/2 (หรือหลายจุด)
• ด้วยความถี่กลางที่ 24,125 GHz (โดยมีครึ่งความยาวคลื่นประมาณ 6.2 มิลลิเมตร (มม.)) ระยะทางที่เหมาะสมคือประมาณ 6.2 มม.

ความหนาของวัสดุที่เหมาะสม

หลักการเดียวกันนี้ใช้เช่นเดียวกับการกำหนดระยะทางที่เหมาะสม: เพื่อลดการหยุดชะงักของการแพร่กระจายของคลื่นพวกเขาควรกระทบกับเรโดมที่ครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น ในทำนองเดียวกันต้องเลือกความหนาของวัสดุของเรโดมให้เหมาะสมสำหรับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น

อย่างไรก็ตามต้องคำนึงถึงลักษณะที่คลื่นถูกเปลี่ยนแปลงโดยสสารของเรโดม (โดยการเจาะทะลุวัสดุ) ด้วย การปรับตัวนี้สอดคล้องกับการนำไฟฟ้าของวัสดุที่ใช้ (ฟังก์ชันอิเล็กทริก ε) มันทำให้ความยาวคลื่นสั้นลงโดยปัจจัย √(ε_r)

ตัวอย่างเช่นสำหรับพลาสติกค่าคงที่ไดอิเล็กทริกนี้อยู่ระหว่างสามถึงสี่ซึ่งแตกต่างกันไปในทางปฏิบัติ เพื่อให้ได้รูป ballpark การคำนวณสามารถทำได้โดยมีค่าเฉลี่ย 1.5 จากนั้นสามารถคำนวณความหนาของวัสดุโดยใช้สูตร λ/2√(ε_r) ซึ่งจะเท่ากับ 4 มม. พร้อมกับค่าเริ่มต้นเหล่านี้

รูปที่ 3: ตัวอย่างการคำนวณความหนาของวัสดุที่เหมาะสมสำหรับวัสดุเรโดม (แหล่งรูปภาพ: InnoSenT)

ในการสร้างเรโดมจำเป็นต้องมีความรู้อย่างกว้างขวางเกี่ยวกับองค์ประกอบของวัสดุที่ใช้และการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ข้อมูลที่ให้ไว้มีไว้เพื่อเป็นแนวทางเท่านั้นและเพื่อเน้นว่าต้องคำนึงถึงแง่มุมใดบ้างเมื่อสร้างฝาครอบเสาอากาศ