U mikrovalnim krugovima ili sustavima, cijeli krug ili sustav često se sastoji od mnogih osnovnih mikrovalnih uređaja kao što su filtri, spojnice, razdjelnici snage, itd. Nadamo se da je putem ovih uređaja moguće učinkovito prenijeti snagu signala od jedne točke do drugi s minimalnim gubitkom;
U cijelom radarskom sustavu vozila, pretvorba energije uglavnom uključuje prijenos energije od čipa do dovoda na PCB ploči, prijenos dovoda do tijela antene i učinkovito zračenje energije od strane antene. U cjelokupnom procesu prijenosa energije važan dio je dizajn pretvarača. Pretvarači u sustavima milimetarskih valova uglavnom uključuju pretvorbu mikrotrakastog u supstrat integriranog valovoda (SIW), pretvorbu mikrotrakastog u valovod, pretvorbu SIW u valovod, pretvorbu koaksijalnog u valovod, pretvorbu iz valovoda u valovod i različite vrste pretvorbe valovoda. Ovaj će se broj usredotočiti na dizajn mikropojasne SIW pretvorbe.
Različite vrste transportnih struktura
Mikrotrakastaje jedna od najčešće korištenih vodećih struktura na relativno niskim mikrovalnim frekvencijama. Njegove glavne prednosti su jednostavna struktura, niska cijena i visoka integracija s komponentama za površinsku montažu. Tipična mikrotrakasta linija se formira pomoću vodiča na jednoj strani podloge od dielektričnog sloja, tvoreći jednu uzemljenu ravninu na drugoj strani, sa zrakom iznad nje. Gornji vodič je u osnovi vodljivi materijal (obično bakar) oblikovan u usku žicu. Širina linije, debljina, relativna permitivnost i tangens dielektričnog gubitka supstrata važni su parametri. Osim toga, debljina vodiča (tj. debljina metalizacije) i vodljivost vodiča također su kritični pri višim frekvencijama. Pažljivim razmatranjem ovih parametara i korištenjem mikrotrakastih vodova kao osnovne jedinice za druge uređaje, mogu se dizajnirati mnogi tiskani mikrovalni uređaji i komponente, kao što su filtri, spojnice, razdjelnici/kombinatori snage, mikseri, itd. Međutim, kako frekvencija raste (prilikom prelaska na relativno visoke mikrovalne frekvencije) rastu gubici u prijenosu i dolazi do zračenja. Stoga se preferiraju šuplji cijevni valovod poput pravokutnog valovoda zbog manjih gubitaka na višim frekvencijama (bez zračenja). Unutrašnjost valovoda obično je zrak. Ali ako se želi, može se napuniti dielektričnim materijalom, što mu daje manji presjek od valovoda ispunjenog plinom. Međutim, valovod sa šupljim cijevima često je glomazan, može biti težak, posebno na nižim frekvencijama, zahtijeva veće proizvodne zahtjeve i skupi je, te se ne može integrirati u planarne tiskane strukture.
RFMISO MIKROSTRAKASTE ANTENE PROIZVODI:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35 GHz
Druga je hibridna struktura vođenja između mikrotrakaste strukture i valovoda, nazvana supstrat integrirani valovod (SIW). SIW je integrirana struktura nalik valovodu izrađena od dielektričnog materijala, s vodičima na vrhu i dnu i linearnim nizom od dva metalna otvora koji tvore bočne stijenke. U usporedbi s mikrotrakastim i valovodnim strukturama, SIW je isplativ, ima relativno jednostavan proces proizvodnje i može se integrirati s planarnim uređajima. Osim toga, izvedba na visokim frekvencijama bolja je od one mikrotrakastih struktura i ima svojstva disperzije valovoda. Kao što je prikazano na slici 1;
SIW smjernice za dizajn
Integrirani valovod za supstrat (SIW) integrirana je struktura nalik valovodu izrađena pomoću dva reda metalnih otvora ugrađenih u dielektrik koji povezuje dvije paralelne metalne ploče. Redovi metalnih rupa tvore bočne stijenke. Ova struktura ima karakteristike mikrotrakastih vodova i valovoda. Proces proizvodnje također je sličan drugim tiskanim ravnim strukturama. Tipična SIW geometrija prikazana je na slici 2.1, gdje se njegova širina (tj. razmak između otvora u bočnom smjeru (as)), promjer otvora (d) i duljina koraka (p) koriste za projektiranje SIW strukture Najvažniji geometrijski parametri (prikazani na slici 2.1) bit će objašnjeni u sljedećem odjeljku. Imajte na umu da je dominantan mod TE10, baš kao i pravokutni valovod. Odnos između granične frekvencije fc valovoda ispunjenih zrakom (AFWG) i valovoda ispunjenih dielektrikom (DFWG) i dimenzija a i b prva je točka dizajna SIW. Za valovode ispunjene zrakom, granična frekvencija je kao što je prikazano u donjoj formuli
Osnovna struktura SIW-a i formula za izračun [1]
gdje je c brzina svjetlosti u slobodnom prostoru, m i n su modovi, a je duža veličina valovoda, a b je kraća veličina valovoda. Kada valovod radi u TE10 modu, može se pojednostaviti na fc=c/2a; kada je valovod ispunjen dielektrikom, duljina široke strane a izračunava se prema ad=a/Sqrt(εr), gdje je εr dielektrična konstanta medija; kako bi SIW radio u TE10 načinu rada, razmak prolaznih otvora p, promjer d i široka strana trebaju zadovoljiti formulu u gornjem desnom kutu donje slike, a postoje i empirijske formule d<λg i p<2d [ 2];
gdje je λg vođena valna duljina: U isto vrijeme, debljina supstrata neće utjecati na dizajn veličine SIW, ali će utjecati na gubitak strukture, tako da treba uzeti u obzir prednosti malih gubitaka supstrata velike debljine .
Pretvorba mikrotrakaste u SIW
Kada mikrotrakastu strukturu treba spojiti na SIW, suženi mikrotrakasti prijelaz je jedna od glavnih preferiranih metoda prijelaza, a suženi prijelaz obično pruža širokopojasno podudaranje u usporedbi s drugim tiskanim prijelazima. Dobro dizajnirana prijelazna struktura ima vrlo niske refleksije, a uneseni gubitak prvenstveno je uzrokovan gubicima dielektrika i vodiča. Odabir materijala podloge i vodiča uglavnom određuje gubitak prijelaza. Budući da debljina supstrata ometa širinu mikrotrakaste linije, parametre suženog prijelaza treba prilagoditi kada se debljina supstrata promijeni. Druga vrsta uzemljenog koplanarnog valovoda (GCPW) također je široko korištena struktura dalekovoda u visokofrekventnim sustavima. Bočni vodiči blizu srednjeg dalekovoda također služe kao uzemljenje. Podešavanjem širine glavnog dodavača i razmaka prema bočnom tlu može se dobiti potrebna karakteristična impedancija.
Mikrotrakasta u SIW i GCPW u SIW
Donja slika je primjer dizajna mikrotrakaste SIW. Korišteni medij je Rogers3003, dielektrična konstanta je 3,0, stvarna vrijednost gubitka je 0,001, a debljina je 0,127 mm. Širina dovoda na oba kraja je 0,28 mm, što odgovara širini dovoda antene. Promjer provrta je d=0,4mm, a razmak p=0,6mm. Veličina simulacije je 50 mm * 12 mm * 0,127 mm. Ukupni gubitak u propusnom pojasu je oko 1,5 dB (što se može dodatno smanjiti optimizacijom razmaka široke strane).
SIW struktura i njeni S parametri
Distribucija električnog polja@79GHz
Vrijeme objave: 18. siječnja 2024
