В микровълновите вериги или системи цялата верига или система често се състои от много основни микровълнови устройства като филтри, съединители, делители на мощността и т.н. Надяваме се, че чрез тези устройства е възможно ефективно да се предава мощност на сигнала от една точка до друг с минимална загуба;
В цялата радарна система на превозното средство преобразуването на енергия включва главно пренос на енергия от чипа към захранващото устройство на печатната платка, прехвърляне на захранващото устройство към тялото на антената и ефективното излъчване на енергия от антената.В целия процес на пренос на енергия важна част е дизайнът на преобразувателя.Конверторите в системите с милиметрови вълни включват главно преобразуване на интегриран вълновод от микролента към субстрат (SIW), преобразуване от микролентов към вълновод, преобразуване от SIW към вълновод, преобразуване от коаксиален към вълновод, преобразуване от вълновод във вълновод и различни видове преобразуване на вълновод.Този брой ще се съсредоточи върху дизайна на преобразуване на микролентов SIW.
Различни видове транспортни конструкции
Микролентае една от най-широко използваните водещи структури при относително ниски микровълнови честоти.Основните му предимства са проста структура, ниска цена и висока степен на интеграция с компоненти за повърхностен монтаж.Типична микролентова линия се формира с помощта на проводници от едната страна на субстрат от диелектричен слой, образувайки единична заземена равнина от другата страна, с въздух над нея.Горният проводник е основно проводящ материал (обикновено мед), оформен в тесен проводник.Ширината на линията, дебелината, относителната диелектрична проницаемост и тангенсът на диелектричните загуби на субстрата са важни параметри.Освен това, дебелината на проводника (т.е. дебелината на метализацията) и проводимостта на проводника също са критични при по-високи честоти.Чрез внимателно разглеждане на тези параметри и използване на микролентови линии като основна единица за други устройства могат да бъдат проектирани много печатни микровълнови устройства и компоненти, като филтри, съединители, делители/комбинатори на мощност, миксери и т.н. Въпреки това, когато честотата се увеличава (при преминаване към относително високи микровълнови честоти) се увеличават загубите при предаване и възниква радиация.Следователно вълноводите с кухи тръби като правоъгълни вълноводи са предпочитани поради по-малките загуби при по-високи честоти (без излъчване).Вътрешността на вълновода обикновено е въздух.Но ако желаете, той може да бъде напълнен с диелектричен материал, което му придава по-малко напречно сечение от вълновод, пълен с газ.Въпреки това вълноводите с кухи тръби често са обемисти, могат да бъдат тежки, особено при по-ниски честоти, изискват по-високи производствени изисквания и са скъпи и не могат да бъдат интегрирани с планарни печатни структури.
ПРОДУКТИ ЗА МИКРОЛЕСТОВА АНТЕНА RFMISO:
RM-MA25527-22,25.5-27GHz
RM-MA425435-22,4.25-4.35GHz
Другата е хибридна насочваща структура между микролентова структура и вълновод, наречена субстратно интегриран вълновод (SIW).SIW е интегрирана подобна на вълновод структура, изработена върху диелектричен материал, с проводници отгоре и отдолу и линеен масив от два метални отвора, образуващи страничните стени.В сравнение с микролентовите и вълноводните структури, SIW е рентабилен, има сравнително лесен производствен процес и може да бъде интегриран с планарни устройства.В допълнение, производителността при високи честоти е по-добра от тази на микролентовите структури и има свойства на вълноводна дисперсия.Както е показано на фигура 1;
Насоки за проектиране на SIW
Интегрираните в субстрат вълноводи (SIWs) са интегрирани подобни на вълноводи структури, произведени чрез използване на два реда метални отвори, вградени в диелектрик, свързващ две успоредни метални пластини.Редици метални проходни отвори образуват страничните стени.Тази структура има характеристиките на микролентови линии и вълноводи.Производственият процес също е подобен на други печатни плоски структури.Типична геометрия на SIW е показана на фигура 2.1, където нейната ширина (т.е. разделянето между отворите в страничната посока (as)), диаметърът на отворите (d) и дължината на стъпката (p) се използват за проектиране на структурата SIW Най-важните геометрични параметри (показани на фигура 2.1) ще бъдат обяснени в следващия раздел.Имайте предвид, че доминиращият режим е TE10, точно като правоъгълния вълновод.Връзката между граничната честота fc на пълните с въздух вълноводи (AFWG) и пълните с диелектрик вълноводи (DFWG) и размерите a и b е първата точка на дизайна на SIW.За пълни с въздух вълноводи граничната честота е както е показано във формулата по-долу
Основна структура на SIW и формула за изчисление[1]
където c е скоростта на светлината в свободното пространство, m и n са модите, a е по-дългият размер на вълновода и b е по-късият размер на вълновода.Когато вълноводът работи в режим TE10, той може да се опрости до fc=c/2a;когато вълноводът е запълнен с диелектрик, широката дължина a се изчислява чрез ad=a/Sqrt(εr), където εr е диелектричната константа на средата;за да може SIW да работи в режим TE10, разстоянието между отворите p, диаметърът d и широката страна трябва да отговарят на формулата в горния десен ъгъл на фигурата по-долу, а има и емпирични формули за d<λg и p<2d [ 2];
където λg е насочената дължина на вълната: В същото време дебелината на субстрата няма да повлияе на дизайна на размера на SIW, но ще повлияе на загубата на структурата, така че трябва да се вземат предвид предимствата на ниските загуби на субстратите с висока дебелина .
Microstrip към SIW преобразуване
Когато микролентовата структура трябва да бъде свързана към SIW, заостреният микролентов преход е един от основните предпочитани методи за преход и заостреният преход обикновено осигурява широколентово съвпадение в сравнение с други печатни преходи.Добре проектираната преходна структура има много ниски отражения и вмъкнатите загуби се причиняват главно от диелектрични и проводникови загуби.Изборът на материали за субстрат и проводник определя главно загубата на прехода.Тъй като дебелината на субстрата възпрепятства ширината на микролентовата линия, параметрите на заострения преход трябва да се регулират, когато дебелината на субстрата се промени.Друг тип заземен копланарен вълновод (GCPW) също е широко използвана структура на предавателна линия във високочестотни системи.Страничните проводници в близост до междинната предавателна линия също служат като заземяване.Чрез регулиране на ширината на основното захранващо устройство и разстоянието до страничната земя може да се получи необходимият характерен импеданс.
Microstrip към SIW и GCPW към SIW
Фигурата по-долу е пример за дизайн на микролента към SIW.Използваната среда е Rogers3003, диелектричната константа е 3,0, стойността на истинската загуба е 0,001, а дебелината е 0,127 mm.Ширината на фидера в двата края е 0,28 mm, което съответства на ширината на фидера на антената.Диаметърът на проходния отвор е d=0,4 mm, а разстоянието p=0,6 mm.Размерът на симулацията е 50 мм * 12 мм * 0,127 мм.Общата загуба в лентата на пропускане е около 1,5 dB (което може да бъде допълнително намалено чрез оптимизиране на разстоянието между широките страни).
SIW структура и нейните S параметри
Разпределение на електрическото поле при 79GHz
Време на публикуване: 18 януари 2024 г
