V mikrovalovnih vezjih ali sistemih je celotno vezje ali sistem pogosto sestavljen iz številnih osnovnih mikrovalovnih naprav, kot so filtri, spojniki, delilniki moči itd. Upamo, da je prek teh naprav mogoče učinkovito prenašati moč signala od ene točke do drugo z minimalno izgubo;
V celotnem radarskem sistemu vozila pretvorba energije v glavnem vključuje prenos energije od čipa do podajalnika na tiskanem vezju, prenos podajalnika na ohišje antene in učinkovito sevanje energije s strani antene.V celotnem procesu prenosa energije je pomemben del zasnova pretvornika.Pretvorniki v sistemih z milimetrskimi valovi vključujejo predvsem pretvorbo mikrotrakastega v substrat integriranega valovoda (SIW), pretvorbo mikrotrakastega v valovod, pretvorbo SIW v valovod, pretvorbo koaksialnega v valovod, pretvorbo iz valovoda v valovod in različne vrste pretvorbe valovoda.Ta številka se bo osredotočila na mikropasovno pretvorbo SIW.
Različne vrste transportnih struktur
Mikrotrakastije ena najpogosteje uporabljenih vodilnih struktur pri relativno nizkih mikrovalovnih frekvencah.Njegove glavne prednosti so preprosta struktura, nizki stroški in visoka integracija s komponentami za površinsko montažo.Tipičen mikrotrakasti vod je oblikovan z uporabo vodnikov na eni strani substrata iz dielektrične plasti, ki na drugi strani tvori eno samo ozemljitveno ravnino, nad njo pa zrak.Zgornji prevodnik je v bistvu prevodni material (običajno baker), oblikovan v ozko žico.Širina črte, debelina, relativna dielektrična prepustnost in tangens dielektrične izgube substrata so pomembni parametri.Poleg tega sta pri višjih frekvencah kritični tudi debelina prevodnika (tj. debelina metalizacije) in prevodnost prevodnika.S pazljivim upoštevanjem teh parametrov in uporabo mikrotrakastih linij kot osnovne enote za druge naprave je mogoče oblikovati veliko tiskanih mikrovalovnih naprav in komponent, kot so filtri, spojniki, delilniki/kombinatorji moči, mešalniki itd. Ko se frekvenca poveča (pri relativno visoke mikrovalovne frekvence) se povečajo izgube pri prenosu in pride do sevanja.Zato so zaradi manjših izgub pri višjih frekvencah (brez sevanja) prednostni valovod z votlo cevjo, kot so pravokotni valovod.Notranjost valovoda je običajno zrak.Toda po želji ga je mogoče napolniti z dielektričnim materialom, kar mu daje manjši presek kot valovod, napolnjen s plinom.Vendar pa so valovodi z votlimi cevmi pogosto zajetni, lahko težki, zlasti pri nižjih frekvencah, zahtevajo višje proizvodne zahteve in so dragi ter jih ni mogoče integrirati s planarnimi tiskanimi strukturami.
IZDELKI RFMISO MIKROSTRAKASTE ANTENE:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35 GHz
Druga je hibridna vodilna struktura med mikrotrakasto strukturo in valovodom, imenovana substrat integrirani valovod (SIW).SIW je integrirana valovodu podobna struktura, izdelana iz dielektričnega materiala, z vodniki na vrhu in na dnu ter linearnim nizom dveh kovinskih odprtin, ki tvorita stranske stene.V primerjavi z mikrotrakastimi in valovodnimi strukturami je SIW stroškovno učinkovit, ima razmeroma enostaven proizvodni proces in ga je mogoče integrirati s planarnimi napravami.Poleg tega je zmogljivost pri visokih frekvencah boljša kot pri mikrotrakastih strukturah in ima valovodne disperzijske lastnosti.Kot je prikazano na sliki 1;
Smernice za načrtovanje SIW
V substrat integrirani valovod (SIW) so integrirane valovodu podobne strukture, izdelane z uporabo dveh vrst kovinskih odprtin, vdelanih v dielektrik, ki povezuje dve vzporedni kovinski plošči.Vrstice kovinskih lukenj tvorijo stranske stene.Ta struktura ima značilnosti mikrotrakastih vodov in valovodov.Tudi postopek izdelave je podoben drugim tiskanim ravnim strukturam.Tipična geometrija SIW je prikazana na sliki 2.1, kjer se njena širina (tj. razmik med vias v bočni smeri (as)), premer vias (d) in dolžina koraka (p) uporabljajo za načrtovanje strukture SIW Najpomembnejši geometrijski parametri (prikazani na sliki 2.1) bodo razloženi v naslednjem razdelku.Upoštevajte, da je prevladujoči način TE10, tako kot pravokotni valovod.Razmerje med mejno frekvenco fc valovodov, napolnjenih z zrakom (AFWG) in valovodov, napolnjenih z dielektrikom (DFWG), ter dimenzijama a in b je prva točka zasnove SIW.Za valovode, napolnjene z zrakom, je mejna frekvenca prikazana v spodnji formuli
Osnovna struktura SIW in formula za izračun [1]
kjer je c hitrost svetlobe v prostem prostoru, m in n sta modi, a je daljša velikost valovoda in b je krajša velikost valovoda.Ko valovod deluje v načinu TE10, ga je mogoče poenostaviti na fc=c/2a;ko je valovod napolnjen z dielektrikom, se širinska dolžina a izračuna z ad=a/Sqrt(εr), kjer je εr dielektrična konstanta medija;Da bi SIW deloval v načinu TE10, morajo razmik skoznje luknje p, premer d in široka stran ustrezati formuli v zgornjem desnem kotu spodnje slike, obstajajo pa tudi empirične formule d<λg in p<2d [ 2];
kjer je λg vodena valovna dolžina: Hkrati debelina substrata ne bo vplivala na zasnovo velikosti SIW, bo pa vplivala na izgubo strukture, zato je treba upoštevati prednosti majhnih izgub substratov z visoko debelino .
Pretvorba mikrotrakastih v SIW
Kadar je treba mikrotrakasto strukturo povezati s SIW, je zoženi mikrotrakasti prehod ena od glavnih prednostnih metod prehoda in zoženi prehod običajno zagotavlja širokopasovno ujemanje v primerjavi z drugimi tiskanimi prehodi.Dobro zasnovana prehodna struktura ima zelo nizke odboje, vstavljeno izgubo pa povzročajo predvsem izgube dielektrika in prevodnika.Izbira materialov substrata in prevodnika v glavnem določa izgubo prehoda.Ker debelina substrata ovira širino mikrotrakaste črte, je treba parametre zoženega prehoda prilagoditi, ko se spremeni debelina substrata.Druga vrsta ozemljenega koplanarnega valovoda (GCPW) je tudi pogosto uporabljena struktura prenosnega voda v visokofrekvenčnih sistemih.Stranski vodniki v bližini vmesnega daljnovoda služijo tudi kot ozemljitev.S prilagajanjem širine glavnega podajalnika in razmika do stranskih tal je mogoče doseči zahtevano karakteristično impedanco.
Mikrotrakasti v SIW in GCPW v SIW
Spodnja slika je primer zasnove mikrotrakastega v SIW.Uporabljen medij je Rogers3003, dielektrična konstanta je 3,0, dejanska vrednost izgube je 0,001, debelina pa 0,127 mm.Širina podajalnika na obeh koncih je 0,28 mm, kar se ujema s širino podajalnika antene.Premer skoznje luknje je d=0,4 mm, razmik p=0,6 mm.Velikost simulacije je 50 mm * 12 mm * 0,127 mm.Celotna izguba v prepustnem pasu je približno 1,5 dB (kar je mogoče dodatno zmanjšati z optimizacijo razmika široke strani).
Struktura SIW in njeni S parametri
Porazdelitev električnega polja@79GHz
Čas objave: 18. januarja 2024
