U mikrotalasnim kolima ili sistemima, celo kolo ili sistem se često sastoji od mnogih osnovnih mikrotalasnih uređaja kao što su filteri, spojnici, razdelnici snage, itd. Nadamo se da je preko ovih uređaja moguće efikasno prenositi snagu signala od jedne tačke do druge. drugi sa minimalnim gubitkom;
U cjelokupnom radarskom sistemu vozila, konverzija energije uglavnom uključuje prijenos energije od čipa do fidera na PCB ploči, prijenos fidera na tijelo antene i efikasno zračenje energije antenom.U cjelokupnom procesu prijenosa energije važan dio je dizajn pretvarača.Pretvarači u sistemima milimetarskih talasa uglavnom uključuju mikrotrakastu konverziju integrisanog talasovoda (SIW), mikrotrakastu konverziju u talasovod, konverziju SIW u talasovod, koaksijalnu konverziju u talasovod, konverziju talasovoda u talasovod i različite vrste konverzije talasovoda.Ovo izdanje će se fokusirati na dizajn mikropojasne SIW konverzije.
Različite vrste transportnih konstrukcija
Microstripje 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 provodnika na jednoj strani supstrata dielektričnog sloja, formirajući jednu uzemljenu ravninu na drugoj strani, sa vazduhom iznad nje.Gornji provodnik je u osnovi provodljivi materijal (obično bakar) oblikovan u usku žicu.Širina linije, debljina, relativna permitivnost i tangens dielektričnih gubitaka supstrata su važni parametri.Dodatno, debljina provodnika (tj. debljina metalizacije) i provodljivost provodnika su takođe kritični na višim frekvencijama.Pažljivim razmatranjem ovih parametara i upotrebom mikrotrakastih linija kao osnovne jedinice za druge uređaje, mogu se dizajnirati mnogi štampani mikrotalasni uređaji i komponente, kao što su filteri, spojnici, razdjelnici/kombineri snage, mikseri, itd. Međutim, kako se frekvencija povećava (prilikom prelaska na relativno visoke mikrotalasne frekvencije) gubici u prenosu se povećavaju i dolazi do zračenja.Zbog toga se preferiraju šuplji cijevni talasovodi kao što su pravougaoni talasovodi zbog manjih gubitaka na višim frekvencijama (bez zračenja).Unutrašnjost talasovoda je obično vazduh.Ali ako se želi, može se napuniti dielektričnim materijalom, dajući mu manji poprečni presjek od valovoda ispunjenog plinom.Međutim, talasovodi sa šupljim cijevima su često glomazni, mogu biti teški, posebno na nižim frekvencijama, zahtijevaju veće zahtjeve u proizvodnji i skupi su i ne mogu se integrirati s planarnim štampanim strukturama.
RFMISO MICROSTRIP ANTENSKI PROIZVODI:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35GHz
Drugi je hibridna struktura vođenja između mikrotrakaste strukture i talasovoda, nazvana supstrat integrisani talasovod (SIW).SIW je integrirana struktura slična valovodu izrađena od dielektričnog materijala, sa provodnicima na vrhu i dnu i linearnim nizom dva metalna otvora koji formiraju bočne zidove.U poređenju sa mikrotrakastim i talasovodnim strukturama, SIW je isplativ, ima relativno lak proizvodni proces i može se integrisati sa planarnim uređajima.Osim toga, performanse na visokim frekvencijama su bolje od mikrotrakastih struktura i imaju svojstva disperzije valovoda.Kao što je prikazano na slici 1;
Smjernice za dizajn SIW
Integrisani talasovodi supstrata (SIW) su integrisane strukture nalik talasovodu proizvedene korišćenjem dva reda metalnih prolaza ugrađenih u dielektrik koji povezuje dve paralelne metalne ploče.Redovi metalnih rupa formiraju bočne zidove.Ova struktura ima karakteristike mikrotrakastih linija i talasovoda.Proces proizvodnje je takođe sličan drugim štampanim ravnim strukturama.Tipična SIW geometrija je prikazana na slici 2.1, gdje se njena širina (tj. razmak između otvora u bočnom smjeru (as)), promjer otvora (d) i dužina koraka (p) koriste za projektovanje SIW strukture Najvažniji geometrijski parametri (prikazani na slici 2.1) biće objašnjeni u sledećem odeljku.Imajte na umu da je dominantni mod TE10, baš kao i pravougaoni talasovod.Odnos između granične frekvencije fc talasovoda ispunjenih vazduhom (AFWG) i talasovoda ispunjenih dielektrikom (DFWG) i dimenzija a i b je prva tačka dizajna SIW.Za talasovode ispunjene vazduhom, granična frekvencija je prikazana u formuli ispod
SIW osnovna struktura i formula za proračun[1]
gdje je c brzina svjetlosti u slobodnom prostoru, m i n su modovi, a je dužina talasovoda, a b kraća veličina talasovoda.Kada talasovod radi u TE10 modu, može se pojednostaviti na fc=c/2a;kada je talasovod ispunjen dielektrikom, širina širine a se izračunava sa ad=a/Sqrt(εr), gde je εr dielektrična konstanta medija;da bi SIW radio u TE10 režimu, razmak kroz rupe p, prečnik d i široka strana kao što bi trebalo da zadovoljavaju formulu u gornjem desnom uglu donje slike, a postoje i empirijske formule d<λg i p<2d [ 2];
gdje je λg vođena valna dužina: U isto vrijeme, debljina podloge neće utjecati na dizajn veličine SIW-a, ali će utjecati na gubitak strukture, tako da treba uzeti u obzir prednosti malih gubitaka supstrata velike debljine .
Pretvorba mikrotrakasta u SIW
Kada mikrotrakasta struktura treba da se poveže na SIW, konusni mikrotrakasti prelaz je jedna od glavnih preferiranih metoda tranzicije, a konusni prelaz obično obezbeđuje širokopojasno podudaranje u poređenju sa drugim štampanim prelazima.Dobro dizajnirana prijelazna struktura ima vrlo niske refleksije, a gubici u umetanju prvenstveno su uzrokovani gubicima dielektrika i provodnika.Odabir materijala podloge i provodnika uglavnom određuje gubitak prijelaza.Budući da debljina podloge ometa širinu mikrotrakaste linije, parametre konusnog prijelaza treba prilagoditi kada se debljina supstrata promijeni.Drugi tip uzemljenog koplanarnog talasovoda (GCPW) je takođe široko korištena struktura dalekovoda u visokofrekventnim sistemima.Bočni provodnici blizu međuvoda takođe služe kao uzemljenje.Podešavanjem širine glavnog dovoda i razmaka do bočnog tla, može se dobiti potrebna karakteristična impedancija.
Mikrotrakasta za SIW i GCPW u SIW
Slika ispod je primjer dizajna mikrotrakaste za SIW.Korišteni medij je Rogers3003, dielektrična konstanta je 3,0, stvarna vrijednost gubitka je 0,001, a debljina je 0,127 mm.Širina fidera na oba kraja je 0,28 mm, što odgovara širini antenskog fidera.Prečnik otvora je d=0,4mm, a razmak p=0,6mm.Veličina simulacije je 50mm*12mm*0.127mm.Ukupni gubitak u propusnom opsegu 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: Jan-18-2024
