I mikrobølgekredsløb eller -systemer er hele kredsløbet eller systemet ofte sammensat af mange grundlæggende mikrobølgeenheder såsom filtre, koblere, effektdelere osv. Det er håbet, at det gennem disse enheder er muligt effektivt at overføre signaleffekt fra et punkt til en anden med minimalt tab;
I hele køretøjets radarsystem involverer energikonvertering hovedsageligt overførsel af energi fra chippen til feederen på printkortet, overførslen af feederen til antennekroppen og den effektive udstråling af energi fra antennen.I hele energioverførselsprocessen er en vigtig del designet af konverteren.Konverterne i millimeterbølgesystemer omfatter hovedsageligt mikrostrip til substrat integreret bølgeleder (SIW) konvertering, mikrostrip til bølgeleder konvertering, SIW til bølgeleder konvertering, koaksial til bølgeleder konvertering, bølgeleder til bølgeleder konvertering og forskellige typer bølgeleder konvertering.Dette nummer vil fokusere på mikrobånd SIW konvertering design.
Forskellige typer transportstrukturer
Microstriper en af de mest udbredte guidestrukturer ved relativt lave mikrobølgefrekvenser.Dens vigtigste fordele er enkel struktur, lave omkostninger og høj integration med overflademonteringskomponenter.En typisk mikrostrip-linje er dannet ved hjælp af ledere på den ene side af et dielektrisk lag substrat, der danner et enkelt jordplan på den anden side, med luft over det.Den øverste leder er grundlæggende et ledende materiale (normalt kobber) formet til en smal ledning.Linjebredde, tykkelse, relativ permittivitet og dielektrisk tabs-tangens af substratet er vigtige parametre.Derudover er tykkelsen af lederen (dvs. metalliseringstykkelse) og lederens ledningsevne også kritiske ved højere frekvenser.Ved omhyggeligt at overveje disse parametre og bruge mikrostrip-linjer som den grundlæggende enhed for andre enheder, kan mange printede mikrobølgeenheder og komponenter designes, såsom filtre, koblere, effektdelere/kombinere, mixere osv. Men efterhånden som frekvensen stiger (når man flytter til relativt høje mikrobølgefrekvenser) øges transmissionstab, og der opstår stråling.Derfor foretrækkes hule rørbølgeledere såsom rektangulære bølgeledere på grund af mindre tab ved højere frekvenser (ingen stråling).Det indre af bølgelederen er normalt luft.Men hvis det ønskes, kan det fyldes med dielektrisk materiale, hvilket giver det et mindre tværsnit end en gasfyldt bølgeleder.Imidlertid er hule rørbølgeledere ofte omfangsrige, kan være tunge, især ved lavere frekvenser, kræver højere fremstillingskrav og er dyre og kan ikke integreres med plane trykte strukturer.
RFMISO MICROSTRIP ANTENNE PRODUKTER:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35GHz
Den anden er en hybrid styringsstruktur mellem en mikrostripstruktur og en bølgeleder, kaldet en substratintegreret bølgeleder (SIW).En SIW er en integreret bølgelederlignende struktur fremstillet på et dielektrisk materiale med ledere på toppen og bunden og et lineært array af to metalgennemgange, der danner sidevæggene.Sammenlignet med mikrostrip- og bølgelederstrukturer er SIW omkostningseffektiv, har en relativt nem fremstillingsproces og kan integreres med plane enheder.Derudover er ydeevnen ved høje frekvenser bedre end mikrostripstrukturer og har bølgelederspredningsegenskaber.Som vist i figur 1;
SIW design retningslinjer
Substrat-integrerede bølgeledere (SIW'er) er integrerede bølgeleder-lignende strukturer fremstillet ved at bruge to rækker af metal-vias indlejret i et dielektrikum, der forbinder to parallelle metalplader.Rækker af metal gennemgående huller danner sidevæggene.Denne struktur har karakteristika af mikrostrip-linjer og bølgeledere.Fremstillingsprocessen ligner også andre trykte flade strukturer.En typisk SIW-geometri er vist i figur 2.1, hvor dens bredde (dvs. adskillelsen mellem vias i lateral retning (as)), diameteren af vias (d) og pitch-længden (p) bruges til at designe SIW-strukturen De vigtigste geometriske parametre (vist i figur 2.1) vil blive forklaret i næste afsnit.Bemærk, at den dominerende tilstand er TE10, ligesom den rektangulære bølgeleder.Forholdet mellem afskæringsfrekvensen fc for luftfyldte bølgeledere (AFWG) og dielektrisk-fyldte bølgeledere (DFWG) og dimensionerne a og b er det første punkt i SIW-design.For luftfyldte bølgeledere er afskæringsfrekvensen som vist i formlen nedenfor
SIW grundlæggende struktur og beregningsformel[1]
hvor c er lysets hastighed i det frie rum, m og n er tilstandene, a er den længere bølgelederstørrelse, og b er den kortere bølgelederstørrelse.Når bølgelederen arbejder i TE10-tilstand, kan den forenkles til fc=c/2a;når bølgelederen er fyldt med dielektrikum, beregnes bredsidelængden a ved ad=a/Sqrt(εr), hvor εr er mediets dielektriske konstant;For at få SIW til at fungere i TE10-tilstand, skal den gennemgående hulafstand p, diameter d og brede side opfylde formlen øverst til højre i figuren nedenfor, og der er også empiriske formler for d<λg og p<2d [ 2];
hvor λg er den guidede bølgelængde: Samtidig vil tykkelsen af substratet ikke påvirke SIW-størrelsesdesignet, men det vil påvirke tabet af strukturen, så lavtabsfordelene ved højtykkelsessubstrater bør overvejes .
Microstrip til SIW konvertering
Når en mikrostrip-struktur skal forbindes til en SIW, er den koniske mikrostrip-overgang en af de vigtigste foretrukne overgangsmetoder, og den tilspidsede overgang giver normalt et bredbåndsmatch sammenlignet med andre trykte overgange.En veldesignet overgangsstruktur har meget lave refleksioner, og indføringstab er primært forårsaget af dielektriske og ledertab.Valget af substrat- og ledermaterialer bestemmer hovedsageligt tabet af overgangen.Da tykkelsen af substratet hindrer bredden af mikrostrip-linjen, bør parametrene for den tilspidsede overgang justeres, når tykkelsen af substratet ændres.En anden type jordet koplanar bølgeleder (GCPW) er også en meget brugt transmissionslinjestruktur i højfrekvente systemer.Sidelederne tæt på den mellemliggende transmissionsledning tjener også som jord.Ved at justere bredden af hovedføderen og mellemrummet til sidejorden kan den nødvendige karakteristiske impedans opnås.
Microstrip til SIW og GCPW til SIW
Nedenstående figur er et eksempel på design af mikrostrip til SIW.Det anvendte medium er Rogers3003, den dielektriske konstant er 3,0, den sande tabsværdi er 0,001, og tykkelsen er 0,127 mm.Feederbredden i begge ender er 0,28 mm, hvilket svarer til antenneføderens bredde.Den gennemgående huldiameter er d=0,4 mm, og afstanden p=0,6 mm.Simuleringsstørrelsen er 50mm*12mm*0,127mm.Det samlede tab i pasbåndet er ca. 1,5 dB (hvilket kan reduceres yderligere ved at optimere den brede sideafstand).
SIW-struktur og dens S-parametre
Elektrisk feltfordeling@79GHz
Indlægstid: 18-jan-2024
