AO_407

GIUGNO-LUGLIO 2018 AUTOMAZIONE OGGI 407 99 Simulazione di un’antenna radar L’esempio illustra lo sviluppo di un sensore radar a 77 GHz basato su una tecnica di fabbricazione two-sided PCB, utilizzando una slotted waveguide Ansys Hfss viene utilizzato per ottimizzare rapidamente le dimensioni più appropriate per ogni elemento (unit cell) della slotted waveguide, in un esteso array di antenne. Una volta ottimizzata la progettazione della unity cell alla frequenza desiderata, è possibile disporre rapidamente e automaticamente un array di qualsiasi dimensione. Le simulazioni vengono eseguite con una tecnica automatizzata e altamente scalabile per determinare il numero minimo di celle necessarie per ottenere la copertura spaziale delle radiazioni e l’efficienza con cui l’array irradia la potenza. Quando un progetto array soddisfa i requisiti di prestazione, si possono aggiungere i dettagli di fabbricazione (vie, spessori di metallo, strutture per accoppiare la potenza nelle guide d’onda ecc.) per simulare materiali realistici e processi di produzione. L’esplora- zione digitale di un ‘Design of Experiment’ (DoE) può essere eseguita in base alle tolle- ranze del processo di fabbricazione previste per valutare la resa di produzione di questo array. Questo progetto iniziale dell’array dotato di vie, filler PCB e transizioni, mostra un modello di radiazione far-field simulato, quando tutti gli elementi dell’array sono eccitati. Si possono anche studiare gli effetti del packaging e dell’alloggiamento per compren- derne l’influenza sulle prestazioni del sensore. Il metallo all’interno e vicino al packaging può creare un accoppiamento elettromagnetico alla matrice, che a sua volta potrebbe degradare le prestazioni radiative. Altri effetti possono essere causati dalla vicinanza del radome e di altri imballaggi non metallici. Questi effetti possono essere determinati, e persino risolti, in un modello di simulazione, prima di realizzare il prototipo fisico. Occorre considerare anche gli effetti ambientali sulle prestazioni del sensore ‘pacchet- tizzato’, quali pioggia, ghiaccio, polvere o altri fenomeni. Si può, per esempio, simulare l’effetto di uno strato sottile (0,1 mm) di acqua o ghiaccio sul package del radar, dimo- strando che l’acqua ha un effetto minimo sul main beam, aumenta però il livello dei lobi laterali di altri 4 dB. Conoscendo le differenti prestazioni in diverse condizioni ambientali, gli ingegneri possono ottimizzare la progettazione dell’array e creare margini appropriati nel progetto originale.