Pochopenie prechodu z mikrovlnných rúry na milimetrové vlny v návrhu PCB

 

V oblasti elektronického inžinierstva čelí návrh dosiek s tlačenými obvodmi (PCB) mnohými výzvami a transformáciami so zvyšovaním prevádzkových frekvencií a prechod z mikrovlnného frekvenčného pásma na frekvenčné pásmo milimetrovej vlny predstavuje kritický technologický bod obratu .

Mikrovlne sa vo všeobecnosti vzťahujú na elektromagnetické vlny s frekvenciami medzi 300 MHz a 30 GHz, ktoré sa bežne používajú v komunikácii (ako je radar, satelitná komunikácia) a ďalšie polia . Relatívne zrelý technický systém sa formuje pre dizajn PCB, ktorý je v prenosnom konštrukci Štruktúry, ako sú linky a striplines Microstrip a zabezpečenie integrity signálu .

Na druhej strane milimetrové vlny sú v posledných rokoch elektromagnetické vlny s frekvenciami v rozmedzí od 30 GHz do 300 GHz ., pritiahli značnú pozornosť v dôsledku vznikajúcich požiadaviek na aplikáciu, ako je napríklad 5G/6G komunikácia, autonómna hnacia rada a vysoká presnosť zobrazovania {6} Nové problémy:

 

1. Technológia Microstrip Line Technology
Line Microstrip je jednou z najjednoduchších a najbežnejšie používaných technológií prenosovej linky v mikrovlnných obvodoch, a to vďaka svojej ľahkej výrobe a vysokému výnosu {{}} Pri prechode na frekvencie milimetrových vĺn, mikrostrip čelia mnohými významnými výzvami {{}} jedným kľúčovým problémom je ožarovanie Ak sa chcete správať ako antény, vyžarujúca energia do okolitého vzduchu . To vedie k zbytočnej strate signálu, ktorá sa stáva závažnejšou, keď sa frekvencia zvyšuje {{}}, výroba obvodov mikrostrip si vyžaduje extrémne vysokú presnosť, pri Strikté a malé odchýlky vo výrobnom procese môžu spôsobiť vážne problémy s výkonom .

Ďalšia výzva spočíva v propagačných charakteristikách elektromagnetických vĺn v obvodoch mikrostrip . Elektromagnetické vlny sa šíria nielen cez obvodový materiál, ale aj cez okolitý vzduch, ktorý má nízku dielektrickú konštantu . Nízka dielektrická konštanta vzduchu ovplyvňuje efektívnu konštantnú konštantnú konštantnú konštantnú konštantnú konštantu a musí byť v prípade, že sa musí vyvíjať do prevádzky, ak bude mať došlo Obvod . Pri frekvenciách milimetrových vĺn sa obvodové materiály s nižšou dielektrickou konštantou preferujú, aby sa znížila strata signálu, ale to môže mať za následok pomalšie šírenie vlny a fázové posuny .

 

2. technológia Stripline
Stripline je ďalšia spoľahlivá technológia obvodu schopná prevádzkovať pri frekvenciách milimetrových vĺn . Vynikajúca izolácia Spustite signály do obvodu kvôli jeho uzavretej štruktúre .

Vytváranie konektorov pre vstup a výstup signálu sa stáva náročnejším, najmä pri frekvenciách milimetrových vĺn ., táto technológia je vysoko citlivá na variácie vo výrobnom procese, čo sťažuje dosiahnutie požadovaných tolerancií {. z týchto dôvodov je menej bežne používaná v obvodoch milimetrovej vlny, s výnimkou špecifických aplikácií, ako je napríklad automatické rady.

 

3. substrát integrovaný vlnovod (siw)
Technológia substrátu integrovaného vlnovodu (SIW) získava zvyšujúcu sa popularitu v aplikáciách milimetrových vĺn, najmä v automobilovom radare a iných komunikačných systémoch {{}} Kombinuje výhody technológie vlnovodu a tlačenej dosky s tlačeným obvodom (PCB) {{{{2}. (Pths) . Tento návrh umožňuje šírenie signálu s nízkou stratou aj pri vysokých frekvenciách .

Výroba obvodov SIW si však vyžaduje extrémne vysokú presnosť . PTHS musí byť umiestnená do veľmi tesných tolerancií, najmä pre vyššie frekvencie, vďaka čomu je proces výroby dosť náročný . SIW vyžaduje materiály s minimálnymi variáciami v dielektrickej konštante, čo ďalej zvyšuje ťažkosti s výrobou .

 

4. uzemnené Coplanar WaveGuide (GCPW)
Uzemnená koplanárna vlnovod (GCPW) je ďalšou sľubnou technológiou prenosovej linky pre obvody milimetrových vĺn . Štruktúra GCPW kombinuje dielektrické materiály a vodiče medi na dosiahnutie šírenia signálu s nízkym skrátením. GCPW sa dá použiť aj v integrovaných dizajnoch, v ktorých sú na rovnakom PCB . potrebné obvody milimetra a dolných frekvencií.

Obvody GCPW sú však citlivé na variácie vo výrobnom procese, ako sú zmeny v dielektrickej konštante dielektrického materiálu, hrúbka substrátu a drsnosť povrchu medi {{}} Tieto faktory môžu spôsobiť fázové skreslenie, ktoré sa stáva kritickejším pri frekvenciách milimetra ., aby sa zabezpečila optimálna kontrola, prísna kontrola v priebehu výrobného konania, vrátane udržiavacej činnosti, a je potrebné udržiavať akciu. hrúbka .

 

Kľúčové úvahy v dizajne obvodov milimetrových vĺn
Keďže aplikácie obvodov milimetrových vĺn, ako sú automobilové radary a bezdrôtové siete 5G, naďalej rastú, dizajnéri musia pri výbere obvodových materiálov a technológií prenosovej linky zvážiť niekoľko kľúčových faktorov:

 

Výrobné tolerancie:

Obvody milimetrových vĺn majú extrémne vysoké požiadavky na toleranciu pre šírku vodiča, hrúbku dielektrickej vrstvy a kvalitu povrchu medi .

Integrita signálu: Je potrebné minimalizovať vplyv faktorov, ako je strata žiarenia, fázové skreslenie a zmeny dielektrickej konštanty materiálov, aby sa zabezpečilo spoľahlivý výkon pri vysokých frekvenciách .

Výber materiálu: Výber materiálov PCB je rozhodujúci pre výkon obvodov milimetrových vĺn . Materiály s nízkou dielektrickou konštantou sa uprednostňujú, aby sa znížila strata signálu, ale ich vlastnosti musia zostať stabilné pri vysokých frekvenciách .

 

Záver
Návrh frekvenčných obvodov milimetrových vĺn čelí jedinečným výzvam, ale zároveň prináša obrovské príležitosti pre vznikajúce aplikácie, ako sú siete 5G a pokročilé systémy asistencie vodiča (ADA) . Pochopenie výhod a obmedzení rôznych technológií prenosu z rôznych prenosových liniek z rôznych prenosových liniek z rôznych prenosových liniek z rôznych prenosových liniek v rámci prenosových liniek z rôznych prenosových liniek z rôznych prenosových liniek z rôznych prenosových liniek z rôznych prenosových liniek z rôznych prenosových liniek z rôznych prenosových technológií z rôznych prenosových liniek z rôznych prenosových technológií v oblasti prenosových liniek z rôznych technológií prenosu z rôznych technológií prenosu z rôznych technológií prenosu z rôznych technológií prenosu v oblasti Microstrip Lines, Striplines, SIW a GCPW je Dizajn mikrovlnnej rúry na milimetru .