У микроталасним колима или системима, целокупно коло или систем је често састављен од многих основних микроталасних уређаја као што су филтери, спојнице, делитељи снаге итд. Нада се да је путем ових уређаја могуће ефикасно преносити снагу сигнала са једне тачке на другу уз минималне губитке;
У целом систему радара возила, конверзија енергије углавном подразумева пренос енергије са чипа на доводник на штампаној плочи, пренос доводника на тело антене и ефикасно зрачење енергије антеном. У целом процесу преноса енергије, важан део је дизајн конвертора. Конвертори у милиметарским таласним системима углавном укључују конверзију микротракастог интегрисаног таласовода (SIW), конверзију микротракастог таласовода, конверзију SIW-таласовода, коаксијалну конверзију у таласовод, конверзију таласовода у таласовод и различите врсте конверзије таласовода. Ово издање ће се фокусирати на дизајн микропојасне SIW конверзије.
Различите врсте транспортних структура
Микротракаста тракаје једна од најчешће коришћених водилица на релативно ниским микроталасним фреквенцијама. Њене главне предности су једноставна структура, ниска цена и висока интеграција са компонентама за површинску монтажу. Типична микротракаста линија се формира коришћењем проводника на једној страни диелектричног слоја подлоге, формирајући једну уземљену раван на другој страни, са ваздухом изнад ње. Горњи проводник је у основи проводни материјал (обично бакар) обликован у уску жицу. Ширина линије, дебљина, релативна пермитивност и тангенс диелектричних губитака подлоге су важни параметри. Поред тога, дебљина проводника (тј. дебљина метализације) и проводљивост проводника су такође критичне на вишим фреквенцијама. Пажљивим разматрањем ових параметара и коришћењем микротракастих линија као основне јединице за друге уређаје, могу се пројектовати многи штампани микроталасни уређаји и компоненте, као што су филтери, спојнице, делитељи/комбинатори снаге, мешачи итд. Међутим, како се фреквенција повећава (при преласку на релативно високе микроталасне фреквенције), губици при преносу се повећавају и долази до зрачења. Стога су пожељнији шупљи цевни таласоводи, као што су правоугаони таласоводи, због мањих губитака на вишим фреквенцијама (без зрачења). Унутрашњост таласовода је обично ваздух. Али, ако се жели, може се напунити диелектричним материјалом, што му даје мањи попречни пресек од таласовода пуњеног гасом. Међутим, шупљи цевни таласоводи су често гломазни, могу бити тешки, посебно на нижим фреквенцијама, захтевају веће производне захтеве и скупи су, и не могу се интегрисати са планарним штампаним структурама.
RFMISO МИКРОТРАКАСТИ АНТЕНСКИ ПРОИЗВОДИ:
РМ-МА25527-22,25.5-27GHz
РМ-МА425435-22,4.25-4.35GHz
Друга је хибридна структура за вођење између микротракасте структуре и таласовода, названа таласовод интегрисан са подлогом (SIW). SIW је интегрисана структура слична таласоводу направљена на диелектричном материјалу, са проводницима на врху и дну и линеарним низом од два метална отвора који формирају бочне зидове. У поређењу са микротракастим и таласоводним структурама, SIW је исплатив, има релативно једноставан процес производње и може се интегрисати са планарним уређајима. Поред тога, перформансе на високим фреквенцијама су боље од микротракастих структура и има својства дисперзије таласовода. Као што је приказано на слици 1;
Смернице за пројектовање SIW-а
Таласоводи интегрисани са подлогом (SIW) су интегрисане структуре сличне таласоводима направљене коришћењем два реда металних пролаза уграђених у диелектрик који повезује две паралелне металне плоче. Редови металних пролазних рупа формирају бочне зидове. Ова структура има карактеристике микротракастих линија и таласовода. Процес производње је такође сличан другим штампаним равним структурама. Типична геометрија SIW-а је приказана на слици 2.1, где се њена ширина (тј. растојање између пролаза у бочном смеру (as)), пречник пролаза (d) и дужина корака (p) користе за пројектовање SIW структуре. Најважнији геометријски параметри (приказани на слици 2.1) биће објашњени у следећем одељку. Треба напоменути да је доминантни мод TE10, баш као и правоугаони таласовод. Однос између граничне фреквенције fc таласовода испуњених ваздухом (AFWG) и таласовода испуњених диелектриком (DFWG) и димензија a и b је прва тачка SIW дизајна. За таласоводе испуњене ваздухом, гранична фреквенција је приказана у формули испод.
Основна структура SIW-а и формула за израчунавање[1]
где је c брзина светлости у слободном простору, m и n су модови, a је величина дужег таласовода, а b је величина краћег таласовода. Када таласовод ради у TE10 режиму, може се поједноставити на fc=c/2a; када је таласовод испуњен диелектриком, дужина широке стране a се израчунава као ad=a/Sqrt(εr), где је εr диелектрична константа средине; да би SIW радио у TE10 режиму, размак између пролазних рупа p, пречник d и широка страна as треба да задовољавају формулу у горњем десном углу слике испод, а постоје и емпиријске формуле за d<λg и p<2d [2];
где је λg таласна дужина вођеног таласа: Истовремено, дебљина подлоге неће утицати на дизајн величине SIW-а, али ће утицати на губитак структуре, тако да треба узети у обзир предности малих губитака подлога велике дебљине.
Конверзија микротракасте у SIW
Када је потребно повезати микротракасту структуру са SIW-ом, сужени микротракасти прелаз је једна од главних преферираних метода прелаза, а сужени прелаз обично пружа широкопојасно подударање у поређењу са другим штампаним прелазима. Добро дизајнирана прелазна структура има веома ниске рефлексије, а губитак уметања је првенствено узрокован диелектричним и проводничким губицима. Избор материјала подлоге и проводника углавном одређује губитак прелаза. Пошто дебљина подлоге ограничава ширину микротракасте линије, параметре суженог прелаза треба подесити када се промени дебљина подлоге. Друга врста уземљеног копланарног таласовода (GCPW) је такође широко коришћена структура далековода у високофреквентним системима. Бочни проводници близу средњег далековода такође служе као уземљење. Подешавањем ширине главног напајања и размака до бочног уземљења може се добити потребна карактеристична импеданса.
Микротракасти до SIW и GCPW до SIW
Доња слика је пример дизајна микротракасте траке за SIW. Коришћени медијум је Rogers3003, диелектрична константа је 3,0, стварна вредност губитака је 0,001, а дебљина је 0,127 мм. Ширина напајања на оба краја је 0,28 мм, што одговара ширини напајања антене. Пречник отвора је d=0,4 мм, а размак p=0,6 мм. Величина симулације је 50 мм*12 мм*0,127 мм. Укупни губитак у пропусном опсегу је око 1,5 dB (што се може додатно смањити оптимизацијом размака на широким странама).
Структура SIW и њени S параметри
Дистрибуција електричног поља на 79 GHz
Време објаве: 18. јануар 2024.
