Základy pro stavbu radomu

Důležitá poznámka: Vývoj a stavba radomu je velmi složitá. Uvedené údaje jsou pouze přibližné. Tato informace poskytuje pouze první pohled na toto téma a nenahrazuje nezbytná hodnocení a testy.

Radarové senzory se skládají z bloku front-end (RFE) (mikrovlnná část se strukturou antény) a komponent pro zpracování signálu. Skutečné jádro radaru je tvořeno blokem front-end, protože právě zde anténa vysílá a přijímá elektromagnetické signály. Aby bylo možné shromážděné informace interpretovat, blok front-end je následně předá ke zpracování signálu (obrázek 1).

Obrázek 1: Základní součásti zde zobrazeného radarového systému (iSYS-4004). (Zdroj obrázku:InnoSenT )

Za účelem ochrany radarové antény a elektronických součástek je snímač obvykle uzavřen pouzdrem. To chrání blok RFE před vnějšími vlivy, které způsobují poškození nebo nárazy. Díky své schopnosti pronikat materiály je radar často preferován také z estetických důvodů. Toto je zvláštní aspekt, který konstruktéři produktů velmi oceňují.

Pokud jde o takový ochranný kryt anténní konstrukce, radaroví technici jej nazývají „radom“. Toto slovo je kombinací slov „radar“ a „kopule“. Kopulovitý kryt, jako ten na radaru iSYS-6003, se primárně používá u velkých radarových systémů instalovaných pevně na místě, jako jsou radary letadel nebo lodí.

Senzory a systémy pro průmyslové nebo komerční aplikace však také vyžadují ochranu před mechanickými nebo chemickými nárazy, aby nedošlo ke zhoršení funkce antény. Ty jsou přizpůsobeny anténě a vlastnostem radarových vln.

Při navrhování radomu je také zásadní použít správný materiál. Pokud elektromagnetické vlny zasáhnou předměty nebo osoby, vlastnosti materiálu ovlivňují jejich šíření. Abychom zjistili, které materiály jsou vhodné pro radom, je důležité vzít v úvahu následný efekt, když jsou zasaženy radarovými vlnami.

Tabulka 1 je přehled, který hodnotí různé materiály z hlediska pohlcování a odrazu, jakož i schopnosti propouštět mikrovlny.

Radarové vlny musí být schopny proniknout radomem. Kovy blokují senzor. Vzhledem ke svým vysoce reflexním vlastnostem nejsou vhodné pro umístění před anténu. Dřevěné obložení (obvykle s určitým stupněm zbytkové vlhkosti) také není vhodné vzhledem k omezené schopnosti propouštět elektromagnetické vlny.

Pěny, jako je polystyren, jsou velmi vhodné pro použití jako krycí materiál. Ve velmi hrubé struktuře je lze dokonce umístit přímo na anténu. Vzhledem k jejich nízké stabilitě a citlivosti na chemikálie však pěny často nevyhovují, pokud jde o výběr materiálu.

Plasty jsou proto nejběžnější alternativou k výrobě ochranného krytu nebo krytu. Při plánování radomu však musí konstruktér vzít v úvahu vlastnosti plastu. Čím silnější a blíže je materiál k anténě, tím méně elektromagnetické vlny do ní pronikají.

V případě černých plastů mohou při měření dojít ke ztrátám, protože tyto často obsahují uhlík. Akumulace vody, která neodteče, může také zhoršit získávání informací o předním konci. Následné zpracování plastového radomu, například jeho nátěrem, také negativně ovlivní sběr dat radarovou anténou.

Dimenzování a umístění radomu

Při konstrukci radomu je velmi důležitý nejen vybraný materiál, ale také přesná fixace a tvar radomu. Aby nedošlo k omezení jeho funkčnosti, je třeba vzít v úvahu následující aspekty:

• Vzdálenost mezi spodní stranou radomu a anténou
• Tloušťka materiálu radomu
• Tvar radomu (co nejvíce homogenní)

Tyto faktory určují, zda konstruovaný radom odráží nebo absorbuje většinu radarových vln.

Správná vzdálenost

Rovnoměrnost jednotlivých vzdáleností radomu od antény má obrovský význam. I nepatrné odchylky, např. malý zářez na spodní straně ochranného krytu, mohou změnit šíření elektromagnetických vln. Z tohoto důvodu mají šikmé radomy také nepříznivý vliv, protože se mohou ukázat jako škodlivé z hlediska správného odrazu. Totéž platí pro kulaté konce, výstupky, výztuhy nebo drážky v materiálu (obrázek 2).

Obrázek 2: Obrázek vlevo znázorňuje „Chybné umístění“: Radom má nerovný povrch a není umístěn rovnoběžně s anténou. Pravý obrázek ukazuje „Správné umístění“: Jednotné vzdálenosti i správné umístění a dimenzování radomu. (Zdroj obrázku: InnoSenT)

Pro určení správné a rovnoměrné vzdálenosti platí následující:

• Šíření vln je jen mírně narušeno, pokud dopadají na radom přesně v polovině vlnové délky (nebo v jejím násobku).
• To znamená, že povrch antény (střed vlny) musí být umístěn rovnoběžně s krytem ve vzdálenosti λ/2 (nebo jeho násobku).
• Při středové frekvenci 24,125 GHz (s poloviční vlnovou délkou přibližně 6,2 milimetrů (mm)) je optimální vzdálenost přibližně. 6,2 mm.

Správná tloušťka materiálu

Zde platí stejný princip jako při určování vhodné vzdálenosti: aby se minimalizovalo narušení šíření vln, měly by dopadat na radom s poloviční vlnovou délkou. Podobně musí být vhodně zvolena tloušťka materiálu radomu pro polovinu vlnové délky.

Je však také třeba vzít v úvahu způsob, jakým je vlna měněna substancí radomu (pronikáním do materiálu). Toto přizpůsobení odpovídá vodivosti použitého materiálu (dielektrická funkce ε). Zkracuje vlnovou délku o faktor √ (ε_r ).

Například u plastů je tato dielektrická konstanta mezi třemi a čtyřmi, což se však v praxi velmi liší. Aby bylo možné získat přibližný údaj, lze provést výpočet se střední hodnotou 1,5. Tloušťku materiálu lze poté vypočítat pomocí vzorce λ / 2√ (ε_r ). To by se rovnalo 4 mm s těmito výchozími hodnotami.

Obrázek 3: Příklad výpočtu správné tloušťky materiálu pro materiál radomu. (Zdroj obrázku: InnoSenT)

K vybudování radomu jsou nezbytné rozsáhlé znalosti o složení použitého materiálu a šíření elektromagnetických vln. Poskytnuté informace slouží pouze jako vodítko a zdůrazňují, které aspekty je nutné při konstrukci krytu antény bezpodmínečně zohlednit.