Hay algunas cosas a considerar con un radomo sobre una antena GPS.
- la reflexión que se produce en las interfaces con el aire.
- la pérdida dentro del radomo.
- el efecto de campo cercano que el radomo tiene en la sintonización de la antena.
Efectos dieléctricos y reflexión
El radomo es una lámina de dieléctrico, que tiene una permeabilidad diferente a la del aire. Habrá un reflejo de la onda cuando entre en el material y cuando salga. En un radomo delgado, mucho menos de 1/4 de longitud de onda, estos dos efectos se pueden combinar.
La reflexión depende del grosor del material y de la constante dieléctrica. La mayoría de los plásticos tienen un \ $ \ epsilon_r \ $ de aproximadamente 2.1, y el vidrio es aproximadamente 4.0 (el templado no importa). Para una piel delgada, el efecto es aproximadamente lineal con espesor y dieléctrico, por lo que un radomo de 1 mm tiene la mitad del impacto que un radomo de 2 mm, y un radomo de plástico de 5 mm tiene el mismo efecto que un radomo de vidrio de placa de 2,5 mm. p>
No puedo encontrar las ecuaciones en línea o en mis libros de texto, por lo que tendré que ir con mi memoria por ahora, que es que para una incidencia normal, una lámina de plástico de 5 mm no debería causar una diferencia significativa. pérdida de transmisión en las frecuencias de GPS .
Pero eso no es todo. A medida que aumentan los ángulos de incidencia, la placa se vuelve más "gruesa" a la onda incidente, la reflexión se hace más fuerte y la transmisión más débil. Además, los dos componentes de polarización tienen diferentes coeficientes de transmisión, por lo que la polarización circular de la antena se degradará. Una antena GPS necesita operar con señales desde tan solo 10 grados sobre el horizonte, 80 grados desde la incidencia normal y, en este ángulo, incluso una lámina delgada de plástico tiene un efecto significativo .
La mejor solución es tener una cúpula o incluso una cúpula semiesférica, hecha del mejor dieléctrico delgado. La definición de mejor es la más alta \ $ fuerza / (espesor * \ epsilon_r) \ $.
2. Pérdidas en el material
Si el material tiene pérdidas, se reducirá la señal transmitida. Esto debería llevar su elección de materiales hacia plásticos puros o compuestos de alta fracción de vidrio. Nuevamente, en proporción al grosor del material, un plástico cargado con vidrio se puede hacer mucho más delgado que un plástico puro, para la misma resistencia, por lo que puede ser incluso menos con pérdidas.
RF Cafe tiene una tabla de constantes dieléctricas y tangentes de pérdida
Lo importante a tener en cuenta es el efecto de los aditivos en el plástico. El plástico negro es generalmente malo, ya que a menudo es de color negro carbón. El plástico molido barato tiene un porcentaje particularmente alto de este pigmento negro. Los estabilizadores UV también pueden aumentar la pérdida. Los pigmentos translúcidos que colorean el plástico no tendrán ningún efecto.
El nylon es un plástico fuerte común que desafortunadamente no es ideal para los radomos, ya que absorbe una cantidad significativa de humedad, lo que aumenta la constante dieléctrica y aumenta la pérdida.
3. Carga dieléctrica de la antena GPS
El dieléctrico en el radomo tiene un tercer efecto: al interactuar con los campos cercanos de la antena, afecta la sintonización de la antena, disminuyendo su sensibilidad en la banda GPS.
Para una antena de parche, probablemente sea suficiente para mantener el radomo a una distancia de al menos 20 mm, para un efecto mínimo. Si necesita acercarse, algunos fabricantes venden kits de prueba, con una gama de parches diseñados para diferentes espesores de radomo. Puede evaluar todas las opciones y luego especificar el módulo con el mejor ajuste en su situación exacta.
Probando lo que has construido
Puede evaluar la solución de radomo que ha construido al registrar información detallada sobre la potencia de la señal del GPS para todos los satélites, con la antena al aire libre y en la caja. Grafique la intensidad de la señal de los satélites contra el ángulo de elevación, y observe el cambio en el rendimiento en el cenit, que debería ser pequeño, y los efectos cerca del horizonte, que serán más grandes.
Mi opinión es que el vidrio templado no es un buen material de radome, a menos que tenga otros requisitos muy urgentes para ello. Es transparente para que el sol caliente la electrónica. Es fuerte, pero por su impacto dieléctrico, no es tan bueno como el plástico relleno de vidrio. Probablemente solo esté disponible a partir de 5 mm de grosor, que es bastante grueso para un radio GPS. Sería mejor elegir un plástico lleno de vidrio.