Ymmärtäminen siirtymisen mikroaaltouunista millimetrin aaltoihin piirilevyn suunnittelussa

 

Elektronisen tekniikan alalla painetun piirilevyjen (PCB) suunnittelulla on lukuisia haasteita ja muunnoksia toimintataajuuksien kasvaessa, ja siirtyminen mikroaaltotaajuuskaistalta millimetri-aallon taajuuskaistan kaista edustaa kriittistä teknologista käännekohtaa .

Mikroaallot viittaavat yleensä sähkömagneettisiin aaltoihin, joiden taajuudet ovat välillä 300MHz - 30GHz, joita käytetään laajasti viestinnässä (kuten tutka, satelliittiviestintä), navigointia ja muita kenttiä . Suhteellisen kypsä tekninen järjestelmä on muodostettu piirilevyn suunnittelulle tässä taajuuden bandoissa . -merkinnässä, esimerkiksi transcess -linjassa, siinä on laaja -suojaus. Microstrip -viivat ja nauhat ja varmistavat signaalin eheyden .

Millimetrin aallot ovat toisaalta sähkömagneettisia aaltoja, joiden taajuudet vaihtelevat 30 GHz-300 GHz . viime vuosina, ne ovat herättäneet merkittävää huomiota nousevien sovellusvaatimusten, kuten 5G/6G -viestinnän, autonomisen ajotutkan ja korkean tarkkuuden kuvaamisen .} -sarjan, joka kuitenkin siirrettäessä. Asiat:

 

1. Microstrip Line -tekniikka
MicroStrip-linja on yksi yksinkertaisimmista ja yleisimmin käytettyistä siirtojohtotekniikoista mikroaaltopiireissä valmistushopean ja korkean saannon . ansiosta siirtyessään millimetri-aaltotaajuuksille, mikrostrip-viivat kohtaavat lukuisia merkittäviä haasteita . yksi avainkysymys on säteilytappio . {}}}} korkeampien taajuuksien. Kuten antennit, energian säteily ympäröivään ilmaan . Tämä johtaa tarpeettomaan signaalin menetykseen, mikä muuttuu vakavammaksi, kun taajuus kasvaa . Lisäksi mikrovallan piireiden valmistus vaatii erittäin korkeaa tarkkuutta, ja tiukasti toleransseja kattojen leveyteen ja toler -paksuusvaatimuksiin, ja {}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} { Pienet poikkeamat valmistusprosessissa voivat aiheuttaa vakavia suorituskykyongelmia .

Toinen haaste on mikrolaivapiirien sähkömagneettisten aaltojen etenemisominaisuuksissa. piiri . millimetrin aaltotaajuuksilla piirimateriaalit, joilla on alempi dielektrisyysvakio

 

2. stripline -tekniikka
Stripline on toinen luotettava piiritekniikka, joka pystyy toimimaan millimetri-aaltotaajuuksilla . Se tarjoaa erinomaisen eristyksen, koska kapellimestari on kokonaan suljettu dielektriset materiaalit ja maa-tasot . Tämä malli varmistaa, että sähkömagneettiset aallot leviävät kokonaan piirimateriaalissa, joka on vaikuttanut.}}}} {3} -ryhmän kanssa, joka on vaikuttanut.} {3} -ongelman kanssa. Signaalit piiriin sen suljetun rakenteen vuoksi .

Liittimien luominen signaalin syöttö- ja ulostulosta tulee haastavampaa, etenkin millimetri-aaltotaajuuksilla . Lisäksi tämä tekniikka on erittäin herkkä valmistusprosessin muunnelmille, mikä vaikeuttaa vaadittavien toleranssien . saavuttamista näihin syihin, stripline on harvemmin käytettynä millimetriä aaltopiireissä, paitsi että Automaattiset tutkajärjestelmät.}

 

3. substraatti integroitu aaltojohto (SiW)
Substraatti-integroitu aaltojohto (SIW) -teknologia on lisääntynyt suosiota millimetrin aaltosovelluksissa, etenkin autotutkien ja muiden viestintäjärjestelmien . Siw yhdistää aaltojohtoteknologian ja painettujen piirilevyn (PCB) valmistuksen .} IT-muodossa kompakti reunaa-aaltoputken avulla, joka on kiso- ja reunien läpi ja ROWS: n reunat läpi. (PTHS) . Tämä malli mahdollistaa vähähappossignaalin etenemisen jopa korkeilla taajuuksilla .

SIW -piirien valmistus vaatii kuitenkin erittäin suurta tarkkuutta . PTH: t on sijoitettava erittäin tiukkoihin toleransseihin, etenkin korkeammille taajuuksille, mikä tekee valmistusprosessista varsin haastavan . Lisäksi SIW vaatii materiaaleja, joilla on minimaaliset vaihtelut dielektrisen vakion aikana, mikä lisää vaikeuksia .}}}}}

 

4. maadoitettu coplanar -aaltojohto (GCPW)
Maadoitettu coplanar-aaltojohto (GCPW) on toinen lupaava siirtojohtotekniikka millimetri-aaltopiireihin . GCPW-rakenne yhdistää dielektriset materiaalit ja kuparinjohtimet vähäkadontavan RF: n . saavuttamiseksi. GCPW: tä voidaan käyttää myös integroiduissa malleissa, joissa samassa piirilevyssä vaaditaan sekä millimetri-aalto- että alataajuuspiirit .

Mutta GCPW-piirit ovat herkkiä valmistusprosessin muunnelmille, kuten dielektrisen materiaalin dielektrisen vakion muutoksille, substraatin paksuudelle ja kuparin pinnan karheuden {. nämä tekijät voivat aiheuttaa vaiheen vääristymistä, mikä on kriittisempi millimetrien aalto-aallon taajuuksien .. paksuus .

 

Tärkeimmät näkökohdat millimetrin aaltopiirin suunnittelussa
Millimetrin aaltopiirisovellusten, kuten autoteollisuuden tutka- ja langattomien verkojen, jatkavat kasvuaan, suunnittelijoiden on tarkasteltava useita avaintekijöitä valitessa piirimateriaaleja ja siirtojohtotekniikoita:

 

Valmistustoleranssit:

Millimetrin aaltopiireissä on erittäin korkeat toleranssivaatimukset johtimen leveydelle, dielektrisen kerroksen paksuudelle ja kuparin pinnan laadusta .

Signaalin eheys: On välttämätöntä minimoida tekijöiden, kuten säteilyn menetys, vaiheen vääristymä ja muutokset materiaalien dielektrisessä vakiossa, varmistaaksesi luotettavan suorituskyvyn korkeilla taajuuksilla .

Materiaalivalinta: PCB-materiaalien valinta on ratkaisevan tärkeä millimetri-aaltopiireiden . materiaalien suorituskykyyn, jolla on alhainen dielektrinen vakio, on suositeltavia signaalin menetystä, mutta niiden ominaisuuksien on pysyttävä vakaina korkeilla taajuuksilla .}}}}}}}}}}}}

 

Johtopäätös
Millimetri-aaltotaajuuspiirien suunnittelu kohtaa ainutlaatuisia haasteita, mutta samalla se tarjoaa valtavia mahdollisuuksia esiin nouseville sovelluksille, kuten 5G-verkkoille ja edistyneille ohjaimen avustusjärjestelmille (ADAS) ., ymmärtää eri siirtymislinjateknologian etuja ja rajoituksia, kuten mikrotaidon tekeminen, SIW ja GCPW on CRUPIAL, millimetrin aalto suunnittelu .