I mikrobølgekretser eller -systemer er hele kretsen eller systemet ofte sammensatt av mange grunnleggende mikrobølgeenheter som filtre, koplere, strømdelere osv. Man håper at gjennom disse enhetene er det mulig å effektivt overføre signaleffekt fra ett punkt til en annen med minimalt tap;
I hele kjøretøyradarsystemet involverer energikonvertering hovedsakelig overføring av energi fra brikken til materen på PCB-kortet, overføringen av materen til antennekroppen og effektiv stråling av energi fra antennen. I hele energioverføringsprosessen er en viktig del utformingen av omformeren. Omformerne i millimeterbølgesystemer inkluderer hovedsakelig mikrostrip til substrat integrert bølgeleder (SIW) konvertering, mikrostrip til bølgeleder konvertering, SIW til bølgeleder konvertering, koaksial til bølgeleder konvertering, bølgeleder til bølgeleder konvertering og ulike typer bølgeleder konvertering. Denne utgaven vil fokusere på mikrobånd SIW-konverteringsdesign.
Ulike typer transportstrukturer
Microstriper en av de mest brukte ledestrukturene ved relativt lave mikrobølgefrekvenser. Hovedfordelene er enkel struktur, lav pris og høy integrasjon med overflatemonterte komponenter. En typisk mikrostriplinje dannes ved å bruke ledere på den ene siden av et dielektrisk lagsubstrat, og danner et enkelt jordingsplan på den andre siden, med luft over seg. Topplederen er i utgangspunktet et ledende materiale (vanligvis kobber) formet til en smal ledning. Linjebredde, tykkelse, relativ permittivitet og dielektrisk tap-tangens til substratet er viktige parametere. I tillegg er tykkelsen på lederen (dvs. metalliseringstykkelse) og konduktiviteten til lederen også kritisk ved høyere frekvenser. Ved å vurdere disse parameterne nøye og bruke mikrostrip-linjer som den grunnleggende enheten for andre enheter, kan mange trykte mikrobølgeenheter og komponenter utformes, slik som filtre, koblinger, effektdelere/kombinere, miksere osv. Men ettersom frekvensen øker (når du flytter til relativt høye mikrobølgefrekvenser) øker overføringstap og stråling oppstår. Derfor foretrekkes hule rørbølgeledere slik som rektangulære bølgeledere på grunn av mindre tap ved høyere frekvenser (ingen stråling). Det indre av bølgelederen er vanligvis luft. Men om ønskelig kan den fylles med dielektrisk materiale, noe som gir den et mindre tverrsnitt enn en gassfylt bølgeleder. Imidlertid er hule rørbølgeledere ofte voluminøse, kan være tunge, spesielt ved lavere frekvenser, krever høyere produksjonskrav og er kostbare, 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 andre er en hybrid veiledningsstruktur mellom en mikrostripstruktur og en bølgeleder, kalt en substratintegrert bølgeleder (SIW). En SIW er en integrert bølgelederlignende struktur laget av et dielektrisk materiale, med ledere på toppen og bunnen og en lineær rekke av to metallvias som danner sideveggene. Sammenlignet med mikrostrip- og bølgelederstrukturer er SIW kostnadseffektiv, har en relativt enkel produksjonsprosess og kan integreres med plane enheter. I tillegg er ytelsen ved høye frekvenser bedre enn for mikrostripstrukturer og har bølgelederspredningsegenskaper. Som vist i figur 1;
SIW design retningslinjer
Substrate integrerte bølgeledere (SIWs) er integrerte bølgelederlignende strukturer fremstilt ved å bruke to rader med metallvias innebygd i et dielektrikum som forbinder to parallelle metallplater. Rader av metall gjennomgående hull danner sideveggene. Denne strukturen har egenskapene til mikrostriplinjer og bølgeledere. Produksjonsprosessen ligner også på andre trykte flate strukturer. En typisk SIW-geometri er vist i figur 2.1, hvor dens bredde (dvs. separasjonen mellom vias i sideretningen (as)), diameteren til viaene (d) og stigningslengden (p) brukes til å designe SIW-strukturen De viktigste geometriske parameterne (vist i figur 2.1) vil bli forklart i neste avsnitt. Merk at den dominerende modusen er TE10, akkurat som den rektangulære bølgelederen. Forholdet mellom grensefrekvensen fc for luftfylte bølgeledere (AFWG) og dielektrisk-fylte bølgeledere (DFWG) og dimensjonene a og b er det første punktet i SIW-design. For luftfylte bølgeledere er grensefrekvensen som vist i formelen nedenfor
SIW grunnleggende struktur og beregningsformel[1]
hvor c er lyshastigheten i ledig plass, m og n er modusene, a er den lengre bølgelederstørrelsen, og b er den kortere bølgelederstørrelsen. Når bølgelederen fungerer i TE10-modus, kan den forenkles til fc=c/2a; når bølgelederen er fylt med dielektrikum, beregnes bredsidelengden a ved ad=a/Sqrt(εr), hvor εr er den dielektriske konstanten til mediet; For å få SIW til å fungere i TE10-modus, skal den gjennomgående hullavstanden p, diameter d og bred side tilfredsstille formelen øverst til høyre i figuren nedenfor, og det er også empiriske formler for d<λg og p<2d [ 2];
hvor λg er den guidede bølgelengden: Samtidig vil tykkelsen på underlaget ikke påvirke SIW-størrelsesdesignet, men det vil påvirke tapet av strukturen, så lavtapsfordelene med høytykkelsessubstrater bør vurderes .
Mikrostrip til SIW konvertering
Når en mikrostripstruktur må kobles til en SIW, er den koniske mikrostrip-overgangen en av de viktigste foretrukne overgangsmetodene, og den koniske overgangen gir vanligvis en bredbåndsmatch sammenlignet med andre trykte overganger. En godt utformet overgangsstruktur har svært lave refleksjoner, og innføringstap er primært forårsaket av dielektriske tap og ledertap. Valget av substrat og ledermaterialer bestemmer hovedsakelig tapet av overgangen. Siden tykkelsen på underlaget hindrer bredden på mikrostriplinjen, bør parametrene for den koniske overgangen justeres når tykkelsen på underlaget endres. En annen type jordet koplanar bølgeleder (GCPW) er også en mye brukt overføringslinjestruktur i høyfrekvente systemer. Sidelederne nær den mellomliggende overføringslinjen tjener også som jord. Ved å justere bredden på hovedmateren og gapet til sidebakken, kan den nødvendige karakteristiske impedansen oppnås.
Microstrip til SIW og GCPW til SIW
Figuren under er et eksempel på utformingen av mikrostrip til SIW. Mediet som brukes er Rogers3003, den dielektriske konstanten er 3,0, den sanne tapsverdien er 0,001, og tykkelsen er 0,127 mm. Materbredden i begge ender er 0,28 mm, som samsvarer med bredden på antennemateren. Den gjennomgående hulldiameteren er d=0,4 mm, og avstanden p=0,6 mm. Simuleringsstørrelsen er 50mm*12mm*0,127mm. Det totale tapet i passbåndet er ca. 1,5dB (som kan reduseres ytterligere ved å optimalisere avstanden på brede sider).
SIW-struktur og dens S-parametere
Elektrisk feltfordeling ved 79GHz
Innleggstid: 18-jan-2024
