V mikrovlnných obvodoch alebo systémoch je celý obvod alebo systém často zložený z mnohých základných mikrovlnných zariadení, ako sú filtre, spojky, deliče výkonu atď. Dúfame, že prostredníctvom týchto zariadení bude možné efektívne prenášať výkon signálu z jedného bodu do iný s minimálnou stratou;
V celom radarovom systéme vozidla sa pri premene energie jedná najmä o prenos energie z čipu do napájača na doske PCB, prenos napájača do tela antény a efektívne vyžarovanie energie anténou.V celom procese prenosu energie je dôležitou súčasťou návrh meniča.Prevodníky v systémoch s milimetrovými vlnami zahŕňajú hlavne konverziu mikropáskového na substrát integrovaný vlnovod (SIW), konverziu mikropásika na vlnovod, konverziu SIW na vlnovod, konverziu koaxiálneho na vlnovod, konverziu vlnovodu na vlnovod a rôzne typy konverzie vlnovodu.Toto vydanie sa zameria na návrh mikropásmovej konverzie SIW.
Rôzne typy dopravných stavieb
Mikropásikje jednou z najpoužívanejších vodiacich štruktúr pri relatívne nízkych mikrovlnných frekvenciách.Jeho hlavnými výhodami sú jednoduchá konštrukcia, nízka cena a vysoká integrácia s komponentmi pre povrchovú montáž.Typické mikropásikové vedenie je vytvorené pomocou vodičov na jednej strane substrátu dielektrickej vrstvy, ktoré tvoria jedinú základnú rovinu na druhej strane so vzduchom nad ňou.Vrchný vodič je v podstate vodivý materiál (zvyčajne meď) vytvarovaný do úzkeho drôtu.Šírka čiary, hrúbka, relatívna permitivita a tangenta dielektrických strát substrátu sú dôležité parametre.Okrem toho je pri vyšších frekvenciách kritická aj hrúbka vodiča (tj hrúbka pokovovania) a vodivosť vodiča.Starostlivým zvážením týchto parametrov a použitím mikropáskových vedení ako základnej jednotky pre iné zariadenia je možné navrhnúť mnoho tlačených mikrovlnných zariadení a komponentov, ako sú filtre, spojky, deliče/kombinátory výkonu, mixéry atď. Avšak so zvyšujúcou sa frekvenciou (pri prechode relatívne vysoké mikrovlnné frekvencie) rastú prenosové straty a dochádza k vyžarovaniu.Preto sa uprednostňujú duté trubicové vlnovody, ako sú pravouhlé vlnovody, kvôli menším stratám pri vyšších frekvenciách (žiadne žiarenie).Vnútro vlnovodu je zvyčajne vzduch.Ale ak je to žiaduce, môže byť naplnený dielektrickým materiálom, čo mu dáva menší prierez ako vlnovod naplnený plynom.Vlnovody s dutou trubicou sú však často objemné, môžu byť ťažké najmä pri nižších frekvenciách, vyžadujú si vyššie výrobné požiadavky a sú nákladné a nemožno ich integrovať s plošnými tlačenými štruktúrami.
PRODUKTY ANTÉN RFMISO MICROSTRIP：
RM-MA25527-22,25,5-27 GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35 GHz
Druhá je hybridná navádzacia štruktúra medzi mikropásikovou štruktúrou a vlnovodom, nazývaná vlnovod integrovaný do substrátu (SIW).SIW je integrovaná štruktúra podobná vlnovodu vyrobená z dielektrického materiálu s vodičmi na vrchu a spodku a lineárnym zoskupením dvoch kovových priechodov tvoriacich bočné steny.V porovnaní s mikropáskovými a vlnovodnými štruktúrami je SIW nákladovo efektívny, má relatívne jednoduchý výrobný proces a môže byť integrovaný s planárnymi zariadeniami.Okrem toho je výkon pri vysokých frekvenciách lepší ako výkon mikropáskových štruktúr a má vlastnosti rozptylu vlnovodu.Ako je znázornené na obrázku 1;
Pokyny pre návrh SIW
Vlnovody integrované do substrátu (SIW) sú integrované štruktúry podobné vlnovodom vyrobené pomocou dvoch radov kovových priechodov zabudovaných do dielektrika spájajúceho dve paralelné kovové dosky.Bočné steny tvoria rady kovových priechodných otvorov.Táto štruktúra má vlastnosti mikropáskových vedení a vlnovodov.Výrobný proces je tiež podobný ako u iných tlačených plochých štruktúr.Typická geometria SIW je znázornená na obrázku 2.1, kde sa na návrh štruktúry SIW používa jej šírka (tj vzdialenosť medzi priechodmi v laterálnom smere (as)), priemer priechodov (d) a dĺžka rozstupu (p). Najdôležitejšie geometrické parametre (zobrazené na obrázku 2.1) budú vysvetlené v ďalšej časti.Všimnite si, že dominantný režim je TE10, rovnako ako obdĺžnikový vlnovod.Vzťah medzi medznou frekvenciou fc vzduchom plnených vlnovodov (AFWG) a dielektrikou plnených vlnovodov (DFWG) a rozmermi aab je prvým bodom návrhu SIW.Pre vzduchom naplnené vlnovody je medzná frekvencia uvedená vo vzorci nižšie
Základná štruktúra SIW a vzorec výpočtu[1]
kde c je rýchlosť svetla vo voľnom priestore, m a n sú vidy, a je dlhšia veľkosť vlnovodu a b je kratšia veľkosť vlnovodu.Keď vlnovod pracuje v režime TE10, možno ho zjednodušiť na fc=c/2a;keď je vlnovod naplnený dielektrikom, dĺžka širokej strany a sa vypočíta podľa ad=a/Sqrt(εr), kde εr je dielektrická konštanta média;aby SIW pracoval v režime TE10, rozstup priechodných otvorov p, priemer d a široká strana by mali spĺňať vzorec v pravom hornom rohu obrázku nižšie a existujú aj empirické vzorce d<λg a p<2d [ 2];
kde λg je riadená vlnová dĺžka: Hrúbka substrátu zároveň neovplyvní návrh veľkosti SIW, ale ovplyvní stratu štruktúry, takže by sa mali zvážiť výhody nízkostratových substrátov s vysokou hrúbkou .
Konverzia mikropásikov na SIW
Keď je potrebné mikropáskovú štruktúru pripojiť k SIW, zúžený mikropáskový prechod je jednou z hlavných preferovaných metód prechodu a zúžený prechod zvyčajne poskytuje širokopásmovú zhodu v porovnaní s inými tlačenými prechodmi.Dobre navrhnutá prechodová štruktúra má veľmi nízke odrazy a vložný úbytok je primárne spôsobený dielektrickými a vodičovými stratami.Výber substrátu a materiálov vodičov určuje hlavne stratu prechodu.Pretože hrúbka substrátu bráni šírke mikropáskovej čiary, parametre zúženého prechodu by sa mali upraviť pri zmene hrúbky substrátu.Iný typ uzemneného koplanárneho vlnovodu (GCPW) je tiež široko používanou štruktúrou prenosového vedenia vo vysokofrekvenčných systémoch.Bočné vodiče v blízkosti medziľahlého prenosového vedenia slúžia tiež ako uzemnenie.Úpravou šírky hlavného napájača a medzery k bočnej zemi je možné získať požadovanú charakteristickú impedanciu.
Mikropásik na SIW a GCPW na SIW
Na obrázku nižšie je príklad návrhu mikropásika na SIW.Použité médium je Rogers3003, dielektrická konštanta je 3,0, skutočná hodnota straty je 0,001 a hrúbka je 0,127 mm.Šírka podávača na oboch koncoch je 0,28 mm, čo zodpovedá šírke anténneho podávača.Priemer priechodného otvoru je d = 0,4 mm a rozstup p = 0,6 mm.Veľkosť simulácie je 50 mm * 12 mm * 0,127 mm.Celková strata v priepustnom pásme je približne 1,5 dB (čo možno ďalej znížiť optimalizáciou rozstupu širokých strán).
Štruktúra SIW a jej S parametre
Distribúcia elektrického poľa @ 79 GHz
Čas odoslania: 18. januára 2024
