Frecvența semnalului în aplicarea radarului auto variază între 30 și 300 GHz, chiar și până la 24 GHz.Cu ajutorul diferitelor funcții de circuit, aceste semnale sunt transmise prin diferite tehnologii de linii de transmisie, cum ar fi linii microstrip, linii de bandă, ghid de undă integrat în substrat (SIW) și ghid de undă coplanar împământat (GCPW).Aceste tehnologii de linii de transmisie (Fig. 1) sunt utilizate de obicei la frecvențe de microunde și uneori la frecvențe de unde milimetrice.Sunt necesare materiale laminate de circuit utilizate special pentru această condiție de înaltă frecvență.Linia Microstrip, ca cea mai simplă și cea mai frecvent utilizată tehnologie de circuite a liniilor de transmisie, poate atinge o rată ridicată de calificare a circuitului prin utilizarea tehnologiei convenționale de procesare a circuitelor.Dar când frecvența este ridicată la frecvența undei milimetrice, este posibil să nu fie cea mai bună linie de transmisie a circuitului.Fiecare linie de transport are propriile sale avantaje și dezavantaje.De exemplu, deși linia microstrip este ușor de procesat, trebuie să rezolve problema pierderii mari de radiație atunci când este utilizată la frecvența undei milimetrice.
Figura 1 La trecerea la frecvența undelor milimetrice, proiectanții de circuite cu microunde trebuie să se confrunte cu alegerea a cel puțin patru tehnologii de linii de transmisie la frecvența cu microunde
Deși structura deschisă a liniei microstrip este convenabilă pentru conexiunea fizică, va cauza, de asemenea, unele probleme la frecvențe mai mari.În linia de transmisie microbandă, undele electromagnetice (EM) se propagă prin conductorul materialului circuitului și al substratului dielectric, dar unele unde electromagnetice se propagă prin aerul înconjurător.Datorită valorii scăzute Dk a aerului, valoarea efectivă Dk a circuitului este mai mică decât cea a materialului circuitului, ceea ce trebuie luat în considerare în simularea circuitului.În comparație cu Dk scăzut, circuitele realizate din materiale cu Dk mare tind să împiedice transmiterea undelor electromagnetice și să reducă rata de propagare.Prin urmare, materialele de circuit cu Dk scăzut sunt utilizate de obicei în circuitele cu unde milimetrice.
Deoarece există un anumit grad de energie electromagnetică în aer, circuitul liniei de microbandă va radia spre exterior în aer, similar unei antene.Acest lucru va cauza pierderi inutile de radiații la circuitul liniei de microbandă, iar pierderea va crește odată cu creșterea frecvenței, ceea ce aduce, de asemenea, provocări pentru proiectanții de circuite care studiază linia microstrip pentru a limita pierderea de radiație a circuitului.Pentru a reduce pierderile de radiație, liniile microstrip pot fi fabricate cu materiale de circuit cu valori Dk mai mari.Cu toate acestea, creșterea lui Dk va încetini rata de propagare a undelor electromagnetice (față de aer), provocând schimbarea de fază a semnalului.O altă metodă este de a reduce pierderile de radiație prin utilizarea materialelor de circuit mai subțiri pentru a procesa liniile microbande.Cu toate acestea, în comparație cu materialele de circuit mai groase, materialele de circuit mai subțiri sunt mai susceptibile la influența rugozității suprafeței foliei de cupru, care va provoca, de asemenea, o anumită schimbare de fază a semnalului.
Deși configurația circuitului de linie microbandă este simplă, circuitul de linie microbandă în banda de unde milimetrice necesită un control precis al toleranței.De exemplu, lățimea conductorului care trebuie controlată strict și cu cât frecvența este mai mare, cu atât toleranța va fi mai strictă.Prin urmare, linia microstrip din banda de frecvență a undelor milimetrice este foarte sensibilă la schimbarea tehnologiei de procesare, precum și la grosimea materialului dielectric și a cuprului din material, iar cerințele de toleranță pentru dimensiunea circuitului necesară sunt foarte stricte.
Stripline este o tehnologie fiabilă a liniilor de transmisie a circuitelor, care poate juca un rol bun în frecvența undelor milimetrice.Cu toate acestea, în comparație cu linia microstrip, conductorul stripline este înconjurat de mediu, astfel încât nu este ușor să conectați conectorul sau alte porturi de intrare/ieșire la stripline pentru transmiterea semnalului.Linia de bandă poate fi privită ca un fel de cablu coaxial plat, în care conductorul este învelit de un strat dielectric și apoi acoperit de un strat.Această structură poate oferi un efect de izolare a circuitului de înaltă calitate, păstrând în același timp propagarea semnalului în materialul circuitului (mai degrabă decât în aerul înconjurător).Unda electromagnetică se propagă întotdeauna prin materialul circuitului.Circuitul stripline poate fi simulat în funcție de caracteristicile materialului circuitului, fără a lua în considerare influența undei electromagnetice din aer.Cu toate acestea, conductorul circuitului înconjurat de mediu este vulnerabil la schimbările în tehnologia de procesare, iar provocările legate de alimentarea semnalului fac dificil să facă față liniei de bandă, mai ales în condițiile unei dimensiuni mai mici a conectorului la frecvența undei milimetrice.Prin urmare, cu excepția unor circuite utilizate în radarele auto, liniile de bandă nu sunt de obicei utilizate în circuitele cu unde milimetrice.
Deoarece există un anumit grad de energie electromagnetică în aer, circuitul liniei de microbandă va radia spre exterior în aer, similar unei antene.Acest lucru va cauza pierderi inutile de radiații la circuitul liniei de microbandă, iar pierderea va crește odată cu creșterea frecvenței, ceea ce aduce, de asemenea, provocări pentru proiectanții de circuite care studiază linia microstrip pentru a limita pierderea de radiație a circuitului.Pentru a reduce pierderile de radiație, liniile microstrip pot fi fabricate cu materiale de circuit cu valori Dk mai mari.Cu toate acestea, creșterea lui Dk va încetini rata de propagare a undelor electromagnetice (față de aer), provocând schimbarea de fază a semnalului.O altă metodă este de a reduce pierderile de radiație prin utilizarea materialelor de circuit mai subțiri pentru a procesa liniile microbande.Cu toate acestea, în comparație cu materialele de circuit mai groase, materialele de circuit mai subțiri sunt mai susceptibile la influența rugozității suprafeței foliei de cupru, care va provoca, de asemenea, o anumită schimbare de fază a semnalului.
Deși configurația circuitului de linie microbandă este simplă, circuitul de linie microbandă în banda de unde milimetrice necesită un control precis al toleranței.De exemplu, lățimea conductorului care trebuie controlată strict și cu cât frecvența este mai mare, cu atât toleranța va fi mai strictă.Prin urmare, linia microstrip din banda de frecvență a undelor milimetrice este foarte sensibilă la schimbarea tehnologiei de procesare, precum și la grosimea materialului dielectric și a cuprului din material, iar cerințele de toleranță pentru dimensiunea circuitului necesară sunt foarte stricte.
Stripline este o tehnologie fiabilă a liniilor de transmisie a circuitelor, care poate juca un rol bun în frecvența undelor milimetrice.Cu toate acestea, în comparație cu linia microstrip, conductorul stripline este înconjurat de mediu, astfel încât nu este ușor să conectați conectorul sau alte porturi de intrare/ieșire la stripline pentru transmiterea semnalului.Linia de bandă poate fi privită ca un fel de cablu coaxial plat, în care conductorul este învelit de un strat dielectric și apoi acoperit de un strat.Această structură poate oferi un efect de izolare a circuitului de înaltă calitate, păstrând în același timp propagarea semnalului în materialul circuitului (mai degrabă decât în aerul înconjurător).Unda electromagnetică se propagă întotdeauna prin materialul circuitului.Circuitul stripline poate fi simulat în funcție de caracteristicile materialului circuitului, fără a lua în considerare influența undei electromagnetice din aer.Cu toate acestea, conductorul circuitului înconjurat de mediu este vulnerabil la schimbările în tehnologia de procesare, iar provocările legate de alimentarea semnalului fac dificil să facă față liniei de bandă, mai ales în condițiile unei dimensiuni mai mici a conectorului la frecvența undei milimetrice.Prin urmare, cu excepția unor circuite utilizate în radarele auto, liniile de bandă nu sunt de obicei utilizate în circuitele cu unde milimetrice.
Figura 2 Proiectarea și simularea conductorului circuitului GCPW este dreptunghiulară (figura de mai sus), dar conductorul este procesat într-un trapez (figura de mai jos), care va avea efecte diferite asupra frecvenței undei milimetrice.
Pentru multe aplicații emergente de circuit cu unde milimetrice care sunt sensibile la răspunsul la faza semnalului (cum ar fi radarul auto), cauzele inconsecvenței de fază ar trebui reduse la minimum.Circuitul GCPW cu frecvența undelor milimetrice este vulnerabil la schimbările materialelor și tehnologia de procesare, inclusiv modificări ale valorii Dk ale materialului și ale grosimii substratului.În al doilea rând, performanța circuitului poate fi afectată de grosimea conductorului de cupru și de rugozitatea suprafeței foliei de cupru.Prin urmare, grosimea conductorului de cupru trebuie menținută într-o toleranță strictă, iar rugozitatea suprafeței foliei de cupru trebuie redusă la minimum.În al treilea rând, alegerea acoperirii suprafeței pe circuitul GCPW poate afecta, de asemenea, performanța undei milimetrice a circuitului.De exemplu, circuitul care utilizează aur de nichel chimic are mai multe pierderi de nichel decât cuprul, iar stratul de suprafață placat cu nichel va crește pierderea de GCPW sau microstrip (Figura 3).În cele din urmă, datorită lungimii de undă mici, modificarea grosimii stratului de acoperire va cauza, de asemenea, schimbarea răspunsului de fază, iar influența GCPW este mai mare decât cea a liniei de microbandă.
Figura 3 Linia microstrip și circuitul GCPW prezentate în figură folosesc același material de circuit (laminat RO4003C™ de 8 mil grosime al lui Rogers), influența ENIG asupra circuitului GCPW este mult mai mare decât cea de pe linia microstrip la frecvența undei milimetrice.
Ora postării: Oct-05-2022
