La freqüència del senyal en l'aplicació del radar d'automòbil varia entre 30 i 300 GHz, fins i tot fins a 24 GHz.Amb l'ajuda de diferents funcions de circuit, aquests senyals es transmeten a través de diferents tecnologies de línies de transmissió, com ara línies de microstrip, línies de tira, guia d'ona integrada en substrat (SIW) i guia d'ona coplanar a terra (GCPW).Aquestes tecnologies de línies de transmissió (Fig. 1) s'utilitzen normalment a freqüències de microones i, de vegades, a freqüències d'ona mil·limètrica.Es requereixen materials laminats de circuit utilitzats especialment per a aquesta condició d'alta freqüència.La línia Microstrip, com la tecnologia de circuits de línia de transmissió més senzilla i utilitzada, pot aconseguir una alta taxa de qualificació del circuit utilitzant la tecnologia de processament de circuits convencional.Però quan la freqüència s'eleva a la freqüència d'ona mil·limètrica, pot ser que no sigui la millor línia de transmissió del circuit.Cada línia de transmissió té els seus propis avantatges i desavantatges.Per exemple, tot i que la línia de microstrip és fàcil de processar, ha de resoldre el problema de la pèrdua de radiació elevada quan s'utilitza a la freqüència d'ona mil·limètrica.
Figura 1 Quan es fa la transició a la freqüència d'ones mil·límetres, els dissenyadors de circuits de microones han d'enfrontar-se a l'elecció d'almenys quatre tecnologies de línies de transmissió a freqüència de microones.
Tot i que l'estructura oberta de la línia microstrip és convenient per a la connexió física, també causarà alguns problemes a freqüències més altes.A la línia de transmissió de microstrip, les ones electromagnètiques (EM) es propaguen pel conductor del material del circuit i el substrat dielèctric, però algunes ones electromagnètiques es propaguen per l'aire circumdant.A causa del baix valor Dk de l'aire, el valor Dk efectiu del circuit és inferior al del material del circuit, que s'ha de tenir en compte en la simulació del circuit.En comparació amb un Dk baix, els circuits fets amb materials d'alt Dk tendeixen a dificultar la transmissió d'ones electromagnètiques i reduir la velocitat de propagació.Per tant, els materials de circuits de baix Dk s'utilitzen normalment en circuits d'ones mil·límetres.
Com que hi ha un cert grau d'energia electromagnètica a l'aire, el circuit de la línia de microstrip irradiarà cap a l'exterior a l'aire, de manera similar a una antena.Això provocarà pèrdues de radiació innecessàries al circuit de la línia de microstrip, i la pèrdua augmentarà amb l'augment de la freqüència, la qual cosa també suposa reptes als dissenyadors de circuits que estudien la línia de microstrip per limitar la pèrdua de radiació del circuit.Per tal de reduir la pèrdua de radiació, les línies de microstrip es poden fabricar amb materials de circuit amb valors Dk més alts.Tanmateix, l'augment de Dk alentirà la velocitat de propagació de les ones electromagnètiques (respecte a l'aire), provocant el canvi de fase del senyal.Un altre mètode és reduir la pèrdua de radiació utilitzant materials de circuits més prims per processar línies de microstrip.Tanmateix, en comparació amb els materials de circuits més gruixuts, els materials de circuits més prims són més susceptibles a la influència de la rugositat de la superfície de la làmina de coure, que també provocarà un cert canvi de fase del senyal.
Tot i que la configuració del circuit de línia microstrip és senzilla, el circuit de línia microstrip a la banda d'ones mil·límetres necessita un control de tolerància precís.Per exemple, l'amplada del conductor que s'ha de controlar estrictament, i com més gran sigui la freqüència, més estricta serà la tolerància.Per tant, la línia de microstrip a la banda de freqüència d'ona mil·limètrica és molt sensible al canvi de tecnologia de processament, així com al gruix del material dielèctric i coure del material, i els requisits de tolerància per a la mida del circuit requerida són molt estrictes.
Stripline és una tecnologia de línia de transmissió de circuits fiable, que pot tenir un bon paper en la freqüència d'ona mil·limètrica.Tanmateix, en comparació amb la línia microstrip, el conductor de la línia de tira està envoltat pel mitjà, de manera que no és fàcil connectar el connector o altres ports d'entrada/sortida a la línia de cinta per a la transmissió del senyal.La línia de tira es pot considerar com una mena de cable coaxial pla, en què el conductor està embolicat per una capa dielèctrica i després cobert per un estrat.Aquesta estructura pot proporcionar un efecte d'aïllament del circuit d'alta qualitat, alhora que manté la propagació del senyal al material del circuit (en lloc de l'aire circumdant).L'ona electromagnètica sempre es propaga pel material del circuit.El circuit stripline es pot simular segons les característiques del material del circuit, sense tenir en compte la influència de l'ona electromagnètica a l'aire.No obstant això, el conductor del circuit envoltat pel mitjà és vulnerable als canvis en la tecnologia de processament i els reptes de l'alimentació del senyal dificulten que la línia de banda pugui fer front, especialment amb la mida del connector més petita a la freqüència d'ona mil·limètrica.Per tant, llevat d'alguns circuits utilitzats en radars d'automòbils, les línies de strip no s'utilitzen normalment en circuits d'ones mil·límetres.
Com que hi ha un cert grau d'energia electromagnètica a l'aire, el circuit de la línia de microstrip irradiarà cap a l'exterior a l'aire, de manera similar a una antena.Això provocarà pèrdues de radiació innecessàries al circuit de la línia de microstrip, i la pèrdua augmentarà amb l'augment de la freqüència, la qual cosa també suposa reptes als dissenyadors de circuits que estudien la línia de microstrip per limitar la pèrdua de radiació del circuit.Per tal de reduir la pèrdua de radiació, les línies de microstrip es poden fabricar amb materials de circuit amb valors Dk més alts.Tanmateix, l'augment de Dk alentirà la velocitat de propagació de les ones electromagnètiques (respecte a l'aire), provocant el canvi de fase del senyal.Un altre mètode és reduir la pèrdua de radiació utilitzant materials de circuits més prims per processar línies de microstrip.Tanmateix, en comparació amb els materials de circuits més gruixuts, els materials de circuits més prims són més susceptibles a la influència de la rugositat de la superfície de la làmina de coure, que també provocarà un cert canvi de fase del senyal.
Tot i que la configuració del circuit de línia microstrip és senzilla, el circuit de línia microstrip a la banda d'ones mil·límetres necessita un control de tolerància precís.Per exemple, l'amplada del conductor que s'ha de controlar estrictament, i com més gran sigui la freqüència, més estricta serà la tolerància.Per tant, la línia de microstrip a la banda de freqüència d'ona mil·limètrica és molt sensible al canvi de tecnologia de processament, així com al gruix del material dielèctric i coure del material, i els requisits de tolerància per a la mida del circuit requerida són molt estrictes.
Stripline és una tecnologia de línia de transmissió de circuits fiable, que pot tenir un bon paper en la freqüència d'ona mil·limètrica.Tanmateix, en comparació amb la línia microstrip, el conductor de la línia de tira està envoltat pel mitjà, de manera que no és fàcil connectar el connector o altres ports d'entrada/sortida a la línia de cinta per a la transmissió del senyal.La línia de tira es pot considerar com una mena de cable coaxial pla, en què el conductor està embolicat per una capa dielèctrica i després cobert per un estrat.Aquesta estructura pot proporcionar un efecte d'aïllament del circuit d'alta qualitat, alhora que manté la propagació del senyal al material del circuit (en lloc de l'aire circumdant).L'ona electromagnètica sempre es propaga pel material del circuit.El circuit stripline es pot simular segons les característiques del material del circuit, sense tenir en compte la influència de l'ona electromagnètica a l'aire.No obstant això, el conductor del circuit envoltat pel mitjà és vulnerable als canvis en la tecnologia de processament i els reptes de l'alimentació del senyal dificulten que la línia de banda pugui fer front, especialment amb la mida del connector més petita a la freqüència d'ona mil·limètrica.Per tant, llevat d'alguns circuits utilitzats en radars d'automòbils, les línies de strip no s'utilitzen normalment en circuits d'ones mil·límetres.
Figura 2 El disseny i la simulació del conductor del circuit GCPW és rectangular (figura de dalt), però el conductor es processa en un trapezi (figura de sota), que tindrà diferents efectes sobre la freqüència de l'ona mil·limètrica.
Per a moltes aplicacions emergents de circuits d'ones mil·límetres sensibles a la resposta de fase del senyal (com ara el radar d'automòbil), les causes de la inconsistència de fase s'han de minimitzar.El circuit GCPW de freqüència d'ona mil·limètrica és vulnerable als canvis en els materials i la tecnologia de processament, inclosos els canvis en el valor Dk del material i el gruix del substrat.En segon lloc, el rendiment del circuit es pot veure afectat pel gruix del conductor de coure i la rugositat superficial de la làmina de coure.Per tant, el gruix del conductor de coure s'ha de mantenir dins d'una tolerància estricta i la rugositat superficial de la làmina de coure s'ha de minimitzar.En tercer lloc, l'elecció del recobriment de superfície al circuit GCPW també pot afectar el rendiment de les ones mil·limètriques del circuit.Per exemple, el circuit que utilitza or de níquel químic té més pèrdua de níquel que el coure, i la capa superficial niquelada augmentarà la pèrdua de GCPW o línia de microstrip (figura 3).Finalment, a causa de la petita longitud d'ona, el canvi de gruix del recobriment també provocarà el canvi de resposta de fase i la influència de GCPW és més gran que la de la línia de microstrip.
Figura 3 La línia microstrip i el circuit GCPW que es mostren a la figura utilitzen el mateix material de circuit (laminat RO4003C ™ de 8 mil de gruix de Rogers), la influència d'ENIG en el circuit GCPW és molt més gran que la de la línia microstrip a la freqüència d'ona mil·limètrica.
Hora de publicació: Oct-05-2022
