Frekvencia signálu pri použití automobilového radaru sa pohybuje medzi 30 a 300 GHz, dokonca až 24 GHz.Pomocou rôznych obvodových funkcií sa tieto signály prenášajú rôznymi technológiami prenosových vedení, ako sú mikropáskové vedenia, páskové vedenia, vlnovod s integrovaným substrátom (SIW) a uzemnený koplanárny vlnovod (GCPW).Tieto technológie prenosových vedení (obr. 1) sa zvyčajne používajú pri mikrovlnných frekvenciách a niekedy aj pri frekvenciách milimetrových vĺn.Vyžadujú sa obvodové laminátové materiály špeciálne používané pre tento vysokofrekvenčný stav.Mikropásková linka, ako najjednoduchšia a najbežnejšie používaná technológia obvodov prenosovej linky, môže dosiahnuť vysokú kvalifikačnú rýchlosť obvodu pomocou konvenčnej technológie spracovania obvodov.Ale keď sa frekvencia zvýši na frekvenciu milimetrových vĺn, nemusí to byť najlepšia obvodová prenosová linka.Každá prenosová linka má svoje výhody a nevýhody.Napríklad, hoci je mikropásiková linka ľahko spracovateľná, musí vyriešiť problém vysokej straty žiarenia pri použití s frekvenciou milimetrových vĺn.
Obrázok 1 Pri prechode na frekvenciu milimetrových vĺn musia dizajnéri mikrovlnných obvodov čeliť výberu najmenej štyroch technológií prenosových liniek na mikrovlnnej frekvencii
Aj keď je otvorená štruktúra mikropáskového vedenia vhodná na fyzické pripojenie, pri vyšších frekvenciách spôsobí aj určité problémy.V mikropásikovej prenosovej linke sa elektromagnetické (EM) vlny šíria cez vodič materiálu obvodu a dielektrického substrátu, ale niektoré elektromagnetické vlny sa šíria okolitým vzduchom.V dôsledku nízkej hodnoty Dk vzduchu je efektívna hodnota Dk obvodu nižšia ako hodnota materiálu obvodu, čo je potrebné vziať do úvahy pri simulácii obvodu.V porovnaní s nízkym Dk majú obvody vyrobené z materiálov s vysokým Dk tendenciu brániť prenosu elektromagnetických vĺn a znižovať rýchlosť šírenia.Preto sa v obvodoch s milimetrovými vlnami zvyčajne používajú materiály obvodov s nízkym Dk.
Pretože vo vzduchu je určitý stupeň elektromagnetickej energie, obvod mikropáskového vedenia bude vyžarovať smerom von do vzduchu, podobne ako anténa.To spôsobí zbytočnú stratu žiarenia v obvode mikropáskového vedenia a strata sa bude zvyšovať so zvyšovaním frekvencie, čo tiež prináša výzvy pre dizajnérov obvodov, ktorí študujú mikropáskové vedenie, aby obmedzili stratu žiarenia obvodu.Aby sa znížila strata žiarenia, mikropáskové vedenia môžu byť vyrobené z obvodových materiálov s vyššími hodnotami Dk.Zvýšenie Dk však spomalí rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn (vzhľadom na vzduch), čo spôsobí fázový posun signálu.Ďalšou metódou je zníženie straty žiarenia použitím tenších obvodových materiálov na spracovanie mikropáskových vedení.V porovnaní s hrubšími obvodovými materiálmi sú však tenšie obvodové materiály náchylnejšie na vplyv drsnosti povrchu medenej fólie, čo tiež spôsobí určitý fázový posun signálu.
Aj keď je konfigurácia mikropáskového vedenia jednoduchá, mikropáskový okruh v pásme milimetrových vĺn potrebuje presnú kontrolu tolerancie.Napríklad šírka vodiča, ktorá musí byť prísne kontrolovaná, a čím vyššia je frekvencia, tým prísnejšia bude tolerancia.Preto je mikropásiková linka vo frekvenčnom pásme milimetrových vĺn veľmi citlivá na zmenu technológie spracovania, ako aj na hrúbku dielektrického materiálu a medi v materiáli a tolerančné požiadavky na požadovanú veľkosť obvodu sú veľmi prísne.
Stripline je spoľahlivá technológia obvodového prenosového vedenia, ktorá môže hrať dobrú úlohu vo frekvencii milimetrových vĺn.V porovnaní s mikropáskovým vedením je však páskový vodič obklopený médiom, takže nie je jednoduché pripojiť konektor alebo iné vstupno/výstupné porty k páskovej linke na prenos signálu.Páskové vedenie možno považovať za druh plochého koaxiálneho kábla, v ktorom je vodič obalený dielektrickou vrstvou a potom pokrytý vrstvou.Táto štruktúra môže poskytnúť vysokokvalitný efekt izolácie obvodu a zároveň zachovať šírenie signálu v materiáli obvodu (a nie v okolitom vzduchu).Elektromagnetická vlna sa vždy šíri materiálom obvodu.Páskový obvod je možné simulovať podľa charakteristík materiálu obvodu bez zohľadnenia vplyvu elektromagnetických vĺn vo vzduchu.Obvodový vodič obklopený médiom je však citlivý na zmeny v technológii spracovania a problémy s napájaním signálu sťažujú páskovému vedeniu, aby sa vyrovnalo, najmä v podmienkach menšej veľkosti konektora pri frekvencii milimetrových vĺn.Preto, okrem niektorých obvodov používaných v automobilových radaroch, sa páskové vedenia zvyčajne nepoužívajú v obvodoch s milimetrovými vlnami.
Pretože vo vzduchu je určitý stupeň elektromagnetickej energie, obvod mikropáskového vedenia bude vyžarovať smerom von do vzduchu, podobne ako anténa.To spôsobí zbytočnú stratu žiarenia v obvode mikropáskového vedenia a strata sa bude zvyšovať so zvyšovaním frekvencie, čo tiež prináša výzvy pre dizajnérov obvodov, ktorí študujú mikropáskové vedenie, aby obmedzili stratu žiarenia obvodu.Aby sa znížila strata žiarenia, mikropáskové vedenia môžu byť vyrobené z obvodových materiálov s vyššími hodnotami Dk.Zvýšenie Dk však spomalí rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn (vzhľadom na vzduch), čo spôsobí fázový posun signálu.Ďalšou metódou je zníženie straty žiarenia použitím tenších obvodových materiálov na spracovanie mikropáskových vedení.V porovnaní s hrubšími obvodovými materiálmi sú však tenšie obvodové materiály náchylnejšie na vplyv drsnosti povrchu medenej fólie, čo tiež spôsobí určitý fázový posun signálu.
Aj keď je konfigurácia mikropáskového vedenia jednoduchá, mikropáskový okruh v pásme milimetrových vĺn potrebuje presnú kontrolu tolerancie.Napríklad šírka vodiča, ktorá musí byť prísne kontrolovaná, a čím vyššia je frekvencia, tým prísnejšia bude tolerancia.Preto je mikropásiková linka vo frekvenčnom pásme milimetrových vĺn veľmi citlivá na zmenu technológie spracovania, ako aj na hrúbku dielektrického materiálu a medi v materiáli a tolerančné požiadavky na požadovanú veľkosť obvodu sú veľmi prísne.
Stripline je spoľahlivá technológia obvodového prenosového vedenia, ktorá môže hrať dobrú úlohu vo frekvencii milimetrových vĺn.V porovnaní s mikropáskovým vedením je však páskový vodič obklopený médiom, takže nie je jednoduché pripojiť konektor alebo iné vstupno/výstupné porty k páskovej linke na prenos signálu.Páskové vedenie možno považovať za druh plochého koaxiálneho kábla, v ktorom je vodič obalený dielektrickou vrstvou a potom pokrytý vrstvou.Táto štruktúra môže poskytnúť vysokokvalitný efekt izolácie obvodu a zároveň zachovať šírenie signálu v materiáli obvodu (a nie v okolitom vzduchu).Elektromagnetická vlna sa vždy šíri materiálom obvodu.Páskový obvod je možné simulovať podľa charakteristík materiálu obvodu bez zohľadnenia vplyvu elektromagnetických vĺn vo vzduchu.Obvodový vodič obklopený médiom je však citlivý na zmeny v technológii spracovania a problémy s napájaním signálu sťažujú páskovému vedeniu, aby sa vyrovnalo, najmä v podmienkach menšej veľkosti konektora pri frekvencii milimetrových vĺn.Preto, okrem niektorých obvodov používaných v automobilových radaroch, sa páskové vedenia zvyčajne nepoužívajú v obvodoch s milimetrovými vlnami.
Obrázok 2 Návrh a simulácia vodiča obvodu GCPW je pravouhlý (obrázok hore), ale vodič je spracovaný do lichobežníka (obrázok dole), čo bude mať rôzny vplyv na frekvenciu milimetrových vĺn.
Pre mnohé nové aplikácie obvodov s milimetrovými vlnami, ktoré sú citlivé na fázovú odozvu signálu (ako je automobilový radar), by sa mali príčiny fázovej nekonzistencie minimalizovať.Obvod GCPW s frekvenciou milimetrových vĺn je citlivý na zmeny v materiáloch a technológii spracovania vrátane zmien hodnoty Dk materiálu a hrúbky substrátu.Po druhé, výkon obvodu môže byť ovplyvnený hrúbkou medeného vodiča a drsnosťou povrchu medenej fólie.Preto by sa hrúbka medeného vodiča mala udržiavať v prísnej tolerancii a drsnosť povrchu medenej fólie by mala byť minimalizovaná.Po tretie, výber povrchového náteru na obvode GCPW môže tiež ovplyvniť výkon obvodu s milimetrovou vlnou.Napríklad obvod využívajúci chemické niklové zlato má väčšiu stratu niklu ako meď a poniklovaná povrchová vrstva zvýši stratu GCPW alebo mikropáskového vedenia (obrázok 3).Nakoniec, v dôsledku malej vlnovej dĺžky, zmena hrúbky povlaku spôsobí aj zmenu fázovej odozvy a vplyv GCPW je väčší ako vplyv mikropáskového vedenia.
Obrázok 3 Mikropáskové vedenie a obvod GCPW zobrazené na obrázku používajú rovnaký materiál obvodu (laminát RO4003C ™ s hrúbkou 8 mil od spoločnosti Rogers), vplyv ENIG na obvod GCPW je oveľa väčší ako na mikropáskové vedenie pri frekvencii milimetrových vĺn.
Čas odoslania: október-05-2022
