A radomépítés alapjai

Fontos megjegyzés! Egy radom kifejlesztése és megépítése nagyon összetett folyamat. Az említett adatok csak közelítő értékek. Ezen információk csak első betekintést nyújtanak a témába, és nem helyettesítik a szükséges értékeléseket és vizsgálatokat.

A radarérzékelők egy (antennaszerkezetű mikrohullámú) előfeldolgozó részből (radar front-end – RFE) és a jelfeldolgozáshoz szükséges alkatrészekből állnak. A radar tényleges magja a front-end, mivel az antenna itt sugározza és fogadja az elektromágneses jeleket. Az összegyűjtött információk értelmezése érdekében a front-end fokozat továbbítja azokat a jelfeldolgozó részhez (1. ábra).

1. ábra: Egy radarrendszer alapvető összetevői (itt az iSYS-4004 látható). (Kép: InnoSenT)

A radarantenna és az elektronikus alkatrészek védelme érdekében az érzékelőt általában burkolattal látják el. Ez megvédi az RFE-t a kárt okozó vagy a megfelelő működést befolyásoló külső hatásoktól. Mivel képes áthatolni az anyagokon, a radart gyakran esztétikai okokból is előnyben részesítik. Ez egy olyan különleges szempont, amelyet a terméktervezők igen nagyra értékelnek.

A radartechnikusok az ilyen, antennaszerkezetet védő burkolatotokat nevezik „radom”-nak. Ez a szó a „radar” és a „dóm” (kupola) szavakból képződött. Kupola alakú fedéllel, mint amilyen például az iSYS-6003-on is található elsősorban a helyhez rögzített nagyméretű radarrendszereken, például repülőgépek vagy hajók radarjainál találkozhatunk.

Az ipari vagy kereskedelmi rendszerekben használt érzékelőket és rendszereket azonban meg kell védeni a mechanikai vagy kémiai behatásoktól is, amelyek károsíthatják az antenna működését. Ezeket az antennához és a radarhullámok tulajdonságaihoz igazítják.

A radomok tervezésekor a megfelelő anyag használata is kulcsfontosságú. Elektromágneses hullámok tárgyakkal vagy személyekkel való ütközésekor, az anyag tulajdonságai befolyásolják a terjedésüket. Annak megállapításához, hogy mely anyagok alkalmasak egy radomhoz, fontos figyelembe venni, hogy azok hogyan reagálnak az őt ért radarhullámokra.

Az 1. táblázatban a különböző anyagok áttekintése látható a mikrohullámok abszorpciója és visszaverése, valamint a mikrohullámoknak az anyagokba való behatolási képessége szempontjából.

A radarhullámoknak képesnek kell lenniük áthatolni a radomon. A fémek blokkolják az érzékelőt. Erősen fényvisszaverő tulajdonságaik miatt antenna előtti elhelyezésre nem alkalmasak. A faburkolatok sem alkalmasak, mivel általában rendelkeznek bizonyos maradék nedvességtartalommal, és az elektromágneses hullámok csak korlátozottan képesek áthatolni rajtuk.

A habok, mint például a polisztirol, nagyon jól alkalmazhatók fedőanyagként. Nagyon durva szerkezetek esetében még akár magára az antennára is felvihetők. A habok azonban alacsony stabilitásuk és a vegyszerekkel szembeni érzékenységük miatt gyakran nem ütik meg a mércét az anyagválasztás során.

Mindezen okokból kifolyólag ezért leggyakrabban műanyagokat használnak védőburkolatok vagy házak előállítására. Egy radom tervezésénél azonban a tervezőnek figyelembe kell vennie a műanyag tulajdonságait. Minél vastagabb az anyag, és minél közelebb van az antennához, annál kevésbé hatolnak át rajta az elektromágneses hullámok.

A fekete műanyagok esetében veszteségek fordulhatnak elő a mérés során, mivel ezek gyakran tartalmaznak szenet. A le nem folyt, felgyülemlett víz, szintén ronthatja a front-end információszerzését. A műanyagból készült radom utólagos kezelése, például festése, szintén negatívan befolyásolja a radarantenna által történő adatgyűjtést.

A radom méretezése és elhelyezése

Egy radom építésénél nemcsak a kiválasztott anyag, hanem annak pontos rögzítése és alakja is nagyon fontos. Annak érdekében, hogy ne korlátozza a funkcionalitást, a következő szempontokat kell figyelembe venni:

• a radom alsó része és az antenna közötti távolság;
• a radom anyagának vastagsága;
• a radom alakja (legyen a lehető leghomogénebb).

Ezek a tényezők határozzák meg, hogy a megépített radom visszaveri vagy elnyeli-e a radarhullámok nagy részét.

A megfelelő távolság

Óriási jelentősége van annak, hogy a radom és az antenna közötti távolság mindenhol egyenletes legyen. Még a legkisebb eltérések, pl. egy kis bevágás a védőburkolat alján is megváltoztathatják az elektromágneses hullámok terjedését. Emiatt a lejtős radomok alkalmazása is kedvezőtlen, mivel hátrányosan befolyásolhatják a megfelelő visszaverődést. Ugyanez vonatkozik a kerek végekre, a fülekre, a megerősítésekre vagy az anyagban lévő hornyokra (2. ábra).

2. ábra: Balról a helytelen pozícionálás látható: a radom felülete egyenetlen, és nem párhuzamos az antennával. Jobbról a helyes pozicionálás látható: egyenletes távolságok, valamint helyesen elhelyezett és méretezett radom. (Kép: InnoSenT)

A helyes, egységes távolság meghatározásakor a következők érvényesek:

• A hullámok terjedését csak kis mértékben zavarja, ha pontosan fél hullámhossznál (vagy annak többszörösénél) érik a radomot.
• Ez azt jelenti, hogy az antenna felületét (a hullámközéppontot) párhuzamosan kell elhelyezni, λ/2 távolságra a burkolattól (vagy ennek többszörösénél).
• 24,125 GHz-es középfrekvencia (vagyis kb. 6,2 mm fél hullámhossz) esetén az optimális távolság kb. 6,2 mm.

A megfelelő anyagvastagság

Itt is ugyanaz az elv érvényesül, mint a megfelelő távolság meghatározásánál: vagyis a hullámterjedés akadályozásának a minimálisra csökkentése érdekében a hullámoknak a hullámhossz felénél kell a érniük a radomot. Hasonlóképpen, a radom anyagvastagságát is a fél hullámhosszhoz kell hozzáigazítani.

Figyelembe kell azonban venni azt is, hogy a hullámot hogyan változtatja meg a radom (amikor a hullám áthatol az anyagon). Ez az adaptáció arányos a felhasznált anyag vezetőképességével (függ az ε-tól, a relatív dielektromos állandótól). A hullámhossz √(ε_r)-rel rövidül.

A műanyagoknál például ez a dielektromos állandó értéke három és négy között van, ami azonban a gyakorlatban nagyban változik. Egy hozzávetőleges érték meghatározásakor elvégezhetjük a számítást az 1,5-ös átlagértékkel. Az anyag vastagsága ezután kiszámítható a λ/2√(ε_r) képlet segítségével. A mi esetünk kiindulási értékei mellett ez 4 mm-nek felel meg.

3. ábra: Egy radom megfelelő anyagvastagságának kiszámítása. (Kép: InnoSenT)

Egy radom megépítéséhez alaposan ismerni kell a felhasznált anyag összetételét, és adott esetben megfelelő ismeretekkel kell rendelkezni az elektromágneses hullámok terjedéséről. A közölt információk csak útmutatásként szolgálnak, és azt hivatottak hangsúlyozni, hogy mely szempontokat kell feltétlenül figyelembe venni egy antennaburkolat kialakításakor.