A frecuencia do sinal na aplicación do radar de automóbiles varía entre 30 e 300 GHz, ata os 24 GHz.Coa axuda de diferentes funcións de circuíto, estes sinais transmítense a través de diferentes tecnoloxías de liñas de transmisión, como liñas de microcinta, liñas de tira, guía de ondas integrada no substrato (SIW) e guía de ondas coplanar con conexión a terra (GCPW).Estas tecnoloxías de liñas de transmisión (Fig. 1) adoitan usarse en frecuencias de microondas, e ás veces en frecuencias de ondas milimétricas.Requírense materiais laminados de circuíto especialmente utilizados para esta condición de alta frecuencia.A liña Microstrip, como a tecnoloxía de circuíto de liña de transmisión máis simple e usada, pode acadar unha alta taxa de cualificación do circuíto mediante o uso da tecnoloxía de procesamento de circuíto convencional.Pero cando a frecuencia se eleva ata a frecuencia de ondas milimétricas, pode que non sexa a mellor liña de transmisión de circuíto.Cada liña de transmisión ten as súas propias vantaxes e desvantaxes.Por exemplo, aínda que a liña de microstrip é fácil de procesar, debe resolver o problema da alta perda de radiación cando se usa na frecuencia de ondas milimétricas.
Figura 1 Ao facer a transición á frecuencia de ondas milimétricas, os deseñadores de circuítos de microondas deben afrontar a elección de polo menos catro tecnoloxías de liñas de transmisión a frecuencia de microondas.
Aínda que a estrutura aberta da liña microstrip é conveniente para a conexión física, tamén causará algúns problemas a frecuencias máis altas.Na liña de transmisión de microcintas, as ondas electromagnéticas (EM) propáganse a través do condutor do material do circuíto e do substrato dieléctrico, pero algunhas ondas electromagnéticas propáganse polo aire circundante.Debido ao baixo valor Dk do aire, o valor Dk efectivo do circuíto é inferior ao do material do circuíto, o que debe considerarse na simulación do circuíto.En comparación con baixo Dk, os circuítos feitos con materiais de alto Dk tenden a dificultar a transmisión de ondas electromagnéticas e reducir a taxa de propagación.Polo tanto, os materiais de circuíto de baixo Dk adoitan usarse nos circuítos de ondas milimétricas.
Debido a que hai un certo grao de enerxía electromagnética no aire, o circuíto da liña microstrip irradiarase cara ao aire, de forma similar a unha antena.Isto provocará unha perda de radiación innecesaria no circuíto da liña de microstrip, e a perda aumentará co aumento da frecuencia, o que tamén supón un desafío para os deseñadores de circuítos que estudan a liña de microstrip para limitar a perda de radiación do circuíto.Para reducir a perda de radiación, pódense fabricar liñas de microcintas con materiais de circuíto con valores de Dk máis altos.Non obstante, o aumento de Dk ralentizará a taxa de propagación das ondas electromagnéticas (en relación ao aire), provocando o cambio de fase do sinal.Outro método é reducir a perda de radiación empregando materiais de circuíto máis finos para procesar liñas de microcintas.Non obstante, en comparación cos materiais de circuíto máis grosos, os materiais de circuíto máis finos son máis susceptibles á influencia da rugosidade da superficie da folla de cobre, o que tamén provocará un certo cambio de fase do sinal.
Aínda que a configuración do circuíto de liña microstrip é sinxela, o circuíto de liña microstrip na banda de ondas milimétricas necesita un control de tolerancia preciso.Por exemplo, o ancho do condutor que debe ser controlado rigorosamente e canto maior sexa a frecuencia, máis estrita será a tolerancia.Polo tanto, a liña de microstrip na banda de frecuencia de ondas milimétricas é moi sensible ao cambio da tecnoloxía de procesamento, así como ao espesor do material dieléctrico e do cobre no material, e os requisitos de tolerancia para o tamaño do circuíto necesario son moi estritos.
Stripline é unha tecnoloxía de liña de transmisión de circuíto fiable, que pode desempeñar un bo papel na frecuencia de ondas milimétricas.Non obstante, en comparación coa liña microstrip, o condutor de stripline está rodeado polo medio, polo que non é fácil conectar o conector ou outros portos de entrada/saída á stripline para a transmisión de sinal.A stripline pódese considerar como unha especie de cable coaxial plano, no que o condutor está envolto por unha capa dieléctrica e despois cuberto por un estrato.Esta estrutura pode proporcionar un efecto de illamento do circuíto de alta calidade, mantendo a propagación do sinal no material do circuíto (en lugar do aire circundante).A onda electromagnética sempre se propaga polo material do circuíto.O circuíto de stripline pódese simular segundo as características do material do circuíto, sen ter en conta a influencia da onda electromagnética no aire.Non obstante, o condutor do circuíto rodeado polo medio é vulnerable aos cambios na tecnoloxía de procesamento, e os desafíos da alimentación de sinal dificultan a xestión da liña de banda, especialmente baixo a condición de menor tamaño do conector a frecuencia de ondas milimétricas.Polo tanto, agás nalgúns circuítos utilizados nos radares de automóbiles, as liñas de banda non adoitan usarse en circuítos de ondas milimétricas.
Debido a que hai un certo grao de enerxía electromagnética no aire, o circuíto da liña microstrip irradiarase cara ao aire, de forma similar a unha antena.Isto provocará unha perda de radiación innecesaria no circuíto da liña de microstrip, e a perda aumentará co aumento da frecuencia, o que tamén supón un desafío para os deseñadores de circuítos que estudan a liña de microstrip para limitar a perda de radiación do circuíto.Para reducir a perda de radiación, pódense fabricar liñas de microcintas con materiais de circuíto con valores de Dk máis altos.Non obstante, o aumento de Dk ralentizará a taxa de propagación das ondas electromagnéticas (en relación ao aire), provocando o cambio de fase do sinal.Outro método é reducir a perda de radiación empregando materiais de circuíto máis finos para procesar liñas de microcintas.Non obstante, en comparación cos materiais de circuíto máis grosos, os materiais de circuíto máis finos son máis susceptibles á influencia da rugosidade da superficie da folla de cobre, o que tamén provocará un certo cambio de fase do sinal.
Aínda que a configuración do circuíto de liña microstrip é sinxela, o circuíto de liña microstrip na banda de ondas milimétricas necesita un control de tolerancia preciso.Por exemplo, o ancho do condutor que debe ser controlado rigorosamente e canto maior sexa a frecuencia, máis estrita será a tolerancia.Polo tanto, a liña de microstrip na banda de frecuencia de ondas milimétricas é moi sensible ao cambio da tecnoloxía de procesamento, así como ao espesor do material dieléctrico e do cobre no material, e os requisitos de tolerancia para o tamaño do circuíto necesario son moi estritos.
Stripline é unha tecnoloxía de liña de transmisión de circuíto fiable, que pode desempeñar un bo papel na frecuencia de ondas milimétricas.Non obstante, en comparación coa liña microstrip, o condutor de stripline está rodeado polo medio, polo que non é fácil conectar o conector ou outros portos de entrada/saída á stripline para a transmisión de sinal.A stripline pódese considerar como unha especie de cable coaxial plano, no que o condutor está envolto por unha capa dieléctrica e despois cuberto por un estrato.Esta estrutura pode proporcionar un efecto de illamento do circuíto de alta calidade, mantendo a propagación do sinal no material do circuíto (en lugar do aire circundante).A onda electromagnética sempre se propaga polo material do circuíto.O circuíto de stripline pódese simular segundo as características do material do circuíto, sen ter en conta a influencia da onda electromagnética no aire.Non obstante, o condutor do circuíto rodeado polo medio é vulnerable aos cambios na tecnoloxía de procesamento, e os desafíos da alimentación de sinal dificultan a xestión da liña de banda, especialmente baixo a condición de menor tamaño do conector a frecuencia de ondas milimétricas.Polo tanto, agás nalgúns circuítos utilizados nos radares de automóbiles, as liñas de banda non adoitan usarse en circuítos de ondas milimétricas.
Figura 2 O deseño e simulación do condutor do circuíto GCPW é rectangular (figura anterior), pero o condutor procesa-se nun trapecio (figura inferior), que terá diferentes efectos sobre a frecuencia da onda milimétrica.
Para moitas aplicacións de circuítos de ondas milimétricas emerxentes que son sensibles á resposta da fase do sinal (como o radar de automóbil), as causas da inconsistencia de fase deben minimizarse.O circuíto GCPW de frecuencia de ondas milimétricas é vulnerable aos cambios nos materiais e na tecnoloxía de procesamento, incluídos os cambios no valor Dk do material e no grosor do substrato.En segundo lugar, o rendemento do circuíto pode verse afectado polo espesor do condutor de cobre e a rugosidade da superficie da folla de cobre.Polo tanto, o grosor do condutor de cobre debe manterse dentro dunha tolerancia estrita e a rugosidade superficial da folla de cobre debe minimizarse.En terceiro lugar, a elección do revestimento de superficie no circuíto GCPW tamén pode afectar o rendemento das ondas milimétricas do circuíto.Por exemplo, o circuíto que usa níquel ouro químico ten máis perdas de níquel que o cobre, e a capa de superficie niquelada aumentará a perda de GCPW ou liña de microstrip (Figura 3).Finalmente, debido á pequena lonxitude de onda, o cambio do grosor do revestimento tamén provocará o cambio de resposta de fase, e a influencia do GCPW é maior que a da liña de microstrip.
Figura 3 A liña microstrip e o circuíto GCPW que se mostran na figura usan o mesmo material de circuíto (laminado RO4003C ™ de 8 mil de espesor de Rogers), a influencia de ENIG no circuíto GCPW é moito maior que a da liña de microstrip a frecuencia de ondas milimétricas.
Hora de publicación: 05-Oct-2022
