تُستخدم مبادئ الرادار المشكل بالتردد مع تردد الموجة الحاملة الثابتة في التداخل لقياس المسافة إلى الأجسام وسرعتها. يتحقق ذلك عن طريق إرسال إشارة FM وقياس الفرق في التردد بين الإشارات المستلمة والإشارات المرسلة. كان التركيز الرئيسي لهذا المشروع على تطوير وتنفيذ دوائر مقسم الطاقة وخلاطات الخلط. يظهر بنية الرادار أدناه.
دوبلر الرادار العمارة
الخائن هو مقرنة الاتجاه مع خطوط microstrip النحاس متصلة. عندما يتدفق تيار كهربائي على طول خط microstrip من لوحة الدوائر المطبوعة ، تظهر الحقول الكهربائية والمغناطيسية بين microstrip والطائرات الأرضية على الجانب الآخر من الركيزة العازلة. في وسط الشريط المصغر ، يكون المجال الكهربائي موحدًا ، ولكن باتجاه حافة خط microstrip يتدفق إلى الخارج ، وينتشر عبر حدوده. يتيح لك هذا التأثير الجمع بين طاقة خطي microstrip الموجودة فعليًا بالقرب من بعضهما البعض. في حالة الصنابير والقواطع الكهربائية ، يكون هذا مفيدًا للغاية ، ومن خلال ضبط المسافة بينهما ، يمكنك ضبط مقدار الطاقة المارة بينها إلى القيمة المطلوبة.
باستخدام Qucs ، جهاز محاكاة الدائرة العالمية ، قام المؤلفون بحساب أبعاد موصل microstrip و microstrip أنفسهم على لوحة الدوائر المطبوعة. أداء بعضهم دور محولات مقاومة الموجة 50 أوم.
المحور العمودي هو التوهين بوحدة dB ، والمحور الأفقي هو التردد بوحدة Hz.
يمثل المنحنى الأزرق (S11) القدرة التي ينعكسها الموصل المصغر حول التردد الأساسي للرادار 2.4 جيجا هرتز. يمثل المنحنى الأحمر (S13) القدرة المرسلة الموصولة عبر مقرنة ، - 12 ديسيبل تقابل حوالي 6 ٪ من القدرة. يتم نقل كل القوة تقريبًا كما هو موضح في المنحنى الوردي (S12).
ملفقة المؤلفين نموذجا أوليا على الركيزة من الألياف الزجاجية الميكروويف FR-1 وقياس المعلمات الانتثار باستخدام محلل الشبكة. يظهر النموذج الأولي أدناه.
نموذج الخائن
لم يتم ضبط النموذج الأولي الذي تم إنشاؤه بدقة على تردد 2.4 جيجا هرتز وكان معامل الانعكاس مرتفعًا بدرجة كبيرة (-10 dB) ، ومع ذلك ، كان اقتران القدرة (-17 dB) والإرسال (-7 dB) لائقين للغاية. تم تحديد جزء من الخسائر بشكل واضح بسبب ضعف الاتصال بين موصلات SMA و PCB.
تتكون دائرة الخلاط من خلاطة تجميع ودائرة RC من مقوم نصف الموجة لعزل المغلف. خلاطة الجمع عبارة عن مجمّع طاقة Wilkinson له خاصية عزل المنفذ الممتازة ، وينقسم منفذي الإدخال (على اليمين في الشكل) إلى نصف موجات (1.2 جيجا هرتز) من خلال الموحد والمقاوم.
تم تصنيع النموذج الأولي الموضح أدناه أيضًا من الألياف الزجاجية التي تعمل بالموجات الدقيقة FR-1. وبطريقة ما اتضح أنها جمالية أكثر بكثير من الخائن أعلاه ، وصل توهين الإشارة إلى -25 ديسيبل عند تردد 2.4 غيغاهرتز ، وقد لوحظ الحد الأقصى لتوهين الإشارة البالغ حوالي -35 ديسيبل بالقرب من تردد قدره 3.5 غيغاهرتز ، مما يشير إلى أن طول الحلقة كان جسديًا جدًا بالنسبة لخصائص النموذج الأولي الخاص بنا ، فقد تبين أنه لا يساوي تمامًا ربع طول الموجة بتردد 2.4 جيجا هرتز.
خلاط النموذج الأولي
بعد اختبار النماذج الأولية ، طور المؤلفون لوحة تضم جميع الوحدات الموضحة أعلاه في الرسم البياني الهيكلي. تم حفر اللوحة على ركيزة FR-4 مصنوعة من الألياف الزجاجية ، والتي لها نفس السماحية النسبية تقريبًا مثل FR-1.
صورة اللوحة بعد الحفر باستخدام الحبر
صقل بالهواء الساخن لإزالة الحبر
عندما انتهى المؤلفون أخيرًا من تثبيت السبورة ووصلوها بمولد وظيفي يزود فولت التوليف بجهاز VCO وبمذبذب الذبذبة الذي يقيس الجهد عند إخراج الخلاط ، لم يتمكنوا من قياس أي نغمة خفقان ، حتى مع "مكعب" عاكس للغاية (كما هو موضح أدناه).
ركن "مكعب" لتعكس الموجة
في النهاية ، بعد فحص جميع ترددات التعديل الممكنة تقريبًا ووضع اللوحة في صندوق التدريع ، تبيّن أن حركة العاكس أدت إلى تدفق مع تردد يتناسب طرديًا مع سرعة العاكس.
أكدت هذه النتيجة أن مقسم الطاقة والخلاط يعملان ، لذلك تم تصميم رادار دوبلر. يخلق العاكس المتحرك تحول دوبلر ، بحيث يكون للإشارة المستقبلة تردد مختلف عن الإشارة المرسلة ، والتي تمكن المؤلفون من قياسها باستخدام خلاط.