Mikrolainetest ülemineku mõistmine PCB kujundamisel millimeetri lainetele

 

Elektroonilise inseneri valdkonnas seisab trükitud vooluahelate (PCB-de) kujundamine töösageduste suurenemisel silmitsi arvukate väljakutsete ja teisendustega ning üleminek mikrolaine sagedusribalt millimeetri laine sagedusribale tähistab kriitilist tehnoloogilist pöördepunkti .

Mikrolained viitavad üldiselt elektromagnetilistele lainetele sagedustega vahemikus 300MHz kuni 30 GHz, mida kasutatakse laialdaselt suhtluses (näiteks radar, satelliidiga suhtlemine), navigeerimist ja muud väljad . suhteliselt küps tehniline süsteem on moodustatud PCB -i kujundamisel selle sagedusribaga. näites levivateks. mikrolipsiliinid ja ribad ning signaali terviklikkuse tagamine .

Millimeetri lained seevastu on elektromagnetilised lained, mille sagedused on vahemikus 30 GHz kuni 300 GHz . viimastel aastatel on need pälvinud olulist tähelepanu tekkivate rakenduste nõudmiste tõttu, nagu näiteks 5G/6G suhtlus, autonoomsed sõiduradarid, ja suure ettekandega kuvamise., kui PCB-i. küsimused:

 

1. MicroSTrip Line Technology
Mikrostrip-liin on üks lihtsamaid ja kõige sagedamini kasutatavaid ülekandeliinide tehnoloogiaid mikrolaineahelates tänu sellele, et selle valmistamise lihtsus ja kõrge saagikuse . ., sellegipoolest, kui millimeetri laine sagedustele üleminekuks on mikroSTrip-read silmitsi arvukalt olulisi väljakutseid., mis on kermpised, on see, et radiatsiooni kaotamine on radiatsiooni kaotus {3 {3}. Antennid, mis kiirgavad energiat ümbritsevasse õhku . See viib tarbetu signaali kadumiseni, mis muutub raskemaks, kuna sagedus suureneb . lisaks nõuab mikrokorruseliste vooluahelate tootmine äärmiselt kõrgel tasemel, kui tolereerivad ranged tolerantsid {6} {6}. Tootmisprotsessi kõrvalekalded võivad põhjustada tõsiseid jõudlusprobleeme .

Veel üks väljakutse seisneb elektromagnetiliste lainete levimisomadustes mikrostrip -vooluahelates {. elektromagnetilised lained levivad mitte ainult vooluringi materjali kaudu, vaid ka ümbritseva õhu kaudu, millel on madal dielektriline konstant., kui mudelid on tehtud madala dielektrilise konstandiga, mis on tehtud kogu ringkonnaga. Ahela . millimeetri laine sagedustel eelistatakse tavaliselt madalama dielektrilise konstandiga vooluringimaterjale, kuid see võib põhjustada lainete leviku aeglasemaid levikuid ja faasi nihkeid .

 

2. stripline tehnoloogia
STRIFLINE on veel üks usaldusväärne vooluringi tehnoloogia, mis on võimeline töötama millimeetri laine sagedustel . See pakub suurepärast eraldatust, kuna juht on täielikult ümbritsetud dielektrilise materjali ja maapealsete tasapindadega . See kujundus tagab elektromagnetilised lained, mis levitavad vooluahela materjali, kui see on välja töötanud, et see on keeruline. selle suletud struktuuri . tõttu vooluringi

Signaali sisendiks ja väljundiks pistikute loomine muutub keerukamaks, eriti millimeetri laine sagedustel . pealegi on see tehnoloogia tootmisprotsessi variatsioonide suhtes väga tundlik, muutes vajalike tolerantside saavutamise keeruliseks . nendel põhjustel, STRIMIL-i kasutatakse vähem tavaliselt millimeeter-lainete puhul, välja arvatud sellised rakendused, välja arvatud sellised rakendused, välja arvatud sellised rakendused, välja arvatud automaatsed rakendused, välja arvatud automaatsed rakendused.

 

3. substraadi integreeritud lainejuhe (SIW)
Substraadi integreeritud lainejuhi (SIW) tehnoloogia kogub suurenevat populaarsust millimeetri lainerakendustes, eriti autoradarides ja muudes sidesüsteemides . SIW ühendab lainejuhi tehnoloogia eelised ja trükitud vooluahela (PCB) valmistamine ., kasutades ülalt jahvatatud rakterit, mis moodustab Compect Ristiküljed, mis on kompenseeritud RECGAGULULAY-ga. läbi aukude (PTHS) . See disain võimaldab madala kaotusega signaali levikut isegi kõrgetel sagedustel .

SIW vooluahelate tootmine nõuab aga äärmiselt täpset .. PTH -d tuleb paigutada väga tihedate tolerantside hulka, eriti kõrgemate sageduste korral, muutes valmistamisprotsessi üsna keerukaks . lisaks, et SIW nõuab materjale, millel on minimaalsed variatsioonid Dielectric Constantsis, mis suurendab tootmise raskusi {2}.

 

4. maandatud Coplanar Waveguide (GCPW)
Maandatud Coplanar Waveguide (GCPW) on veel üks paljutõotav ülekandeliini tehnoloogia millimeetri laine ahelatele . GCPW struktuur ühendab dielektrilised materjalid ja vaskjuhid madala lossi signaali leviku . saavutamiseks. GCPW-d saab kasutada ka integreeritud kujundustes, kus sama PCB . on vaja nii millimeetri laine kui ka madalama sagedusega vooluahelaid

Kuid GCPW vooluringid on tundlikud tootmisprotsessi variatsioonide suhtes, näiteks muutused dielektrilise materjali dielektrilises konstandis, substraadi paksuse ja vase pinna karedus . Need tegurid võivad põhjustada faasi moonutusi, mis muutub kriitilisemaks, et mis on millimeeter-lainete jaoks, mis on vajalik, et tagada tööstusprotsess, mis on vajalik, rangelt kontrollitud protsessil. Optimaalne kontroll on range kontroll, range kontroll, range kontroll, range kontroll, rangelt kontroll, rangelt kontroll. paksus .

 

Peamised kaalutlused millimeetri laine vooluringi kujundamisel
Kuna millimeetri laine vooluahela rakendused, näiteks autoradarid ja 5G traadita võrgud, kasvavad jätkuvalt, peavad disainerid arvestama vooluringi materjalide ja ülekandeliinide tehnoloogiate valimisel mitmeid võtmetegureid:

 

Tootmiste tolerantsid:

Millimeetri laine vooluringid on äärmiselt kõrge tolerantsi nõuded juhi laiuse, dielektrilise kihi paksuse ja vase pinna kvaliteedi jaoks .

Signaali terviklikkus: Materjalide dielektrilise konstandi muutused on vaja minimeerida selliste tegurite mõju, faasi moonutused ja muutused, et tagada usaldusväärne jõudlus kõrgetel sagedustel .

Materjali valik: PCB-materjalide valik on millimeetri laine ahelate . madala dielektrilise konstandiga materjalide toimimisel ülioluline, eelistatakse signaali kadu vähendamiseks, kuid nende omadused peavad püsima stabiilsena kõrgetel sagedustel .

 

Järeldus
Millimeetri laine sagedusringide disain seisab silmitsi ainulaadsete väljakutsetega, kuid samal ajal toob see esile tohutuid võimalusi tekkivate rakenduste jaoks, näiteks 5G-võrgud ja täiustatud juhiabisüsteemid (ADAS) . Erinevate ülekandeliinide tehnoloogiate eeliste ja piirangute mõistmine, näiteks mikrostruktuurite, SIW ja GCPW-i jaoks mõeldud teedete tegemine. millimeetri laine kujundus .