Grunnleggende for konstruksjon av en radom

Viktig merknad: Utviklingen og bygningen av en radom er veldig kompleks. De nevnte dataene er bare omtrentlige verdier. Denne informasjonen gir bare en første innsikt i dette emnet og erstatter ikke nødvendige evalueringer og tester.

Radarsensorer består av en front (RFE) (mikrobølgedel med antennestruktur) og komponenter for signalbehandling. Selve kjernen på radaren er fronten, fordi det er her antennen sender og mottar elektromagnetiske signaler. For å tolke den innsamlede informasjonen, videresender fronten den deretter til signalbehandlingen (figur 1).

Figur 1: Grunnleggende komponenter i et radarsystem (iSYS-4004 er vist her). (Bildekilde: InnoSenT)

For å beskytte radarantennen og elektroniske komponenter, er sensoren vanligvis lukket med et omslag. Dette beskytter RFE fra ytre påvirkninger som forårsaker skade eller påvirkningsytelse. Takket være dens evne til å trenge gjennom materialer, foretrekkes ofte radar av estetiske grunner. Dette er et spesielt aspekt som produktkonstuktører setter stor pris på.

Når vi snakker om et slikt beskyttende omslag for antennestrukturen, henviser radarteknikere til en «radom». Ordet er en kombinasjon av ordene «radar» og «dom». Det kuppelformede dekselet, som det på iSYS-6003, brukes primært med store radarsystemer i en fast installasjon, for eksempel radarene til fly eller skip.

Sensorer og systemer for industriell eller kommersiell anvendelse krever imidlertid også beskyttelse mot mekaniske eller kjemiske påvirkninger, for ikke å redusere antennefunksjonen. Disse er tilpasset antennen og radarbølgenes egenskaper.

Når du konstruerer en radom, er det også avgjørende å bruke riktig materiale. Hvis elektromagnetiske bølger treffer objekter eller personer, påvirker materialets egenskaper deres spredning. For å finne ut hvilke materialer som er egnet for en radom, er det viktig å ta hensyn til den påfølgende effekten når de blir truffet av radarbølger.

Tabell 1 er en oversikt som lister opp forskjellige materialer etter evnen til absorpsjon og refleksjon, så vel som evnen til å bli penetrert av mikrobølger.

Radarbølger må kunne trenge gjennom radomen. Metaller blokkerer sensoren. På grunn av de svært reflekterende egenskapene, er de ikke egnet til å plassere foran en antenne. Trepanel (vanligvis med en viss grad av fuktighet) er heller ikke egnet på grunn av dets begrensede evne til gjennomtrengning av elektromagnetiske bølger.

Skum som polystyrenskum egner seg veldig godt for å brukes som dekkmateriale. Det kan til og med brukes direkte på antennen i en veldig grov struktur. På grunn av dets lave stabilitet og følsomhet for kjemikalier, er polystyrenskum imidlertid ikke ideelt når det kommer til valg av materiale.

Plast er derfor det vanligste alternativet for å produsere et beskyttelsesdeksel eller hus. I planleggingen av en radom må konstruktøren imidlertid ta hensyn til plastens egenskaper. Jo tykkere og nærmere materialet er antennen, dess mindre trenger de elektromagnetiske bølgene den.

Når det gjelder svart plast, kan det oppstå tap i målingen siden disse ofte inneholder karbon. Akkumulering av vann som ikke drenerer kan også svekke frontens informasjonsinnsamling. Etterfølgende behandling av plast-radomen, for eksempel ved å male den, påvirker også datainnsamlingen ved radarantennen.

Dimensjonering og plassering av radomen

Ved konstruksjon av en radom er ikke bare det valgte materialet, men også den nøyaktige festingen og formen på radomen veldig viktig. Følgende aspekter må tas i betraktning for ikke å begrense funksjonaliteten:

• Avstanden mellom undersiden av radomen og antennen
• Tykkelsen på radomens materiale
• Radomens form (så homogen som mulig)

Disse faktorene avgjør om den konstruerte radomen reflekterer eller absorberer de fleste radarbølgene.

Riktig avstand

Ensartetheten av de individuelle avstandene fra radomen til antennen er av enorm betydning. Selv små avvik, f.eks. Et lite hakk på undersiden av beskyttelsesdekselet, kan endre spredningen av elektromagnetiske bølger. Av denne grunn har skrånende radomer også en negativ innvirkning, da de kan vise seg å være skadelig for riktig refleksjon. Det samme gjelder runde ender, kabelsko, ansatser, forsterkninger eller spor i materialet (figur 2).

Figur 2: Bildet til venstre viser «feil plassert»: Radomen har en ujevn overflate og er ikke plassert parallelt med antennen. Bildet til høyre viser «Riktig plassering»: Ensartede avstander samt korrekt plassering og dimensjonering av en radom. (Bildekilde: InnoSenT)

For å fastlegge riktig, ensartet avstand, gjelder følgende:

• Bølgenes spredning blir bare forstyrret hvis de treffer en radom på nøyaktig en halv bølgelengde (eller et multiplum derav).
• Dette betyr at antenneoverflaten (bølgesenteret) må plasseres parallelt med dekselet, i en avstand på λ/2 (eller et multiplum derav).
• Med en sentrumsfrekvens på 24 125 GHz (med en halv bølgelengde på omtrent 6,2 mm) er den optimale avstanden ca. 6,2 mm.

Riktig materialtykkelse

Her gjelder det samme prinsippet som ved bestemmelse av passende avstand: for å minimere forstyrrelse av bølgenes spredning, bør de treffe radomen ved halve bølgelengden. Tilsvarende må materialets tykkelse på radomen også velges passende for halve bølgelengden.

Måten bølgen endres av stoffet i radomen (ved å trenge gjennom materialet), må imidlertid også tas i betraktning. Denne tilpasningen tilsvarer konduktiviteten til materialet som brukes (dielektrisk funksjon ε). Det forkorter bølgelengden med faktoren √(ε_r).

For eksempel; med plast er denne dielektriske konstanten mellom tre og fire, som imidlertid varierer mye i praksis. For å finne et omtrentlig tall, kan en beregning utføres med middelverdien 1,5. Materialets tykkelse kan deretter beregnes ved å bruke formelen λ/2√(ε_r). Dette tilsvarer 4 mm med disse startverdiene.

Figur 3: Eksempel for beregning av riktig materialtykkelse for et radom-materiale. (Bildekilde:  InnoSenT)

For å bygge radomen er det nødvendig med omfattende kunnskap om sammensetningen av materialet som brukes, samt spredning av elektromagnetiske bølger. Informasjonen som gis, er kun ment som veiledning og for å understreke hvilke aspekter som absolutt må tas i betraktning når du konstruerer et antennedeksel.