Signaali sagedus autoradari rakenduses varieerub vahemikus 30–300 GHz, isegi nii madalal kui 24 GHz.Erinevate vooluahela funktsioonide abil edastatakse neid signaale erinevate ülekandeliinide tehnoloogiate kaudu, nagu mikroribaliinid, ribaliinid, substraadiga integreeritud lainejuht (SIW) ja maandatud koplanaarne lainejuht (GCPW).Neid ülekandeliinide tehnoloogiaid (joonis 1) kasutatakse tavaliselt mikrolaine sagedustel ja mõnikord ka millimeeterlaine sagedustel.Vaja on spetsiaalselt selle kõrgsagedusliku seisundi jaoks kasutatavaid vooluahela laminaatmaterjale.Mikroriba liin, kui kõige lihtsam ja kõige sagedamini kasutatav ülekandeliinide vooluringi tehnoloogia, võib tavapärase vooluahela töötlemise tehnoloogia abil saavutada kõrge vooluahela kvalifitseerimise määra.Kuid kui sagedust tõstetakse millimeeterlaine sageduseni, ei pruugi see olla parim vooluahela ülekandeliin.Igal ülekandeliinil on oma eelised ja puudused.Näiteks kuigi mikroriba joont on lihtne töödelda, peab see millimeeterlaine sagedusel kasutamisel lahendama suure kiirguskao probleemi.
Joonis 1 Millimeeterlaine sagedusele üleminekul peavad mikrolaineahela projekteerijad seisma silmitsi vähemalt nelja mikrolainesagedusega ülekandeliinitehnoloogia valikuga
Kuigi mikroribaliini avatud struktuur on füüsiliseks ühendamiseks mugav, tekitab see probleeme ka kõrgematel sagedustel.Mikroriba ülekandeliinis levivad elektromagnetlained (EM) läbi vooluahela materjali juhi ja dielektrilise substraadi, kuid osa elektromagnetlaineid levib läbi ümbritseva õhu.Õhu madala Dk väärtuse tõttu on ahela efektiivne Dk väärtus madalam kui vooluahela materjalil, mida tuleb vooluringi simuleerimisel arvestada.Võrreldes madala Dk-ga, kalduvad kõrge Dk-ga materjalidest valmistatud ahelad takistama elektromagnetlainete ülekannet ja vähendama levimiskiirust.Seetõttu kasutatakse millimeeterlaineahelates tavaliselt madala Dk-väärtusega vooluahela materjale.
Kuna õhus on teatud määral elektromagnetilist energiat, kiirgab mikroriba liiniahel sarnaselt antennile väljapoole õhku.See põhjustab tarbetuid kiirguskadusid mikroriba liini vooluringis ja kadu suureneb sageduse suurenemisega, mis toob väljakutseid ka vooluringi projekteerijatele, kes uurivad mikroriba liini ahela kiirguskadude piiramiseks.Kiirguskadude vähendamiseks saab mikroribajuhtmeid valmistada kõrgemate Dk-väärtustega vooluahela materjalidest.Kuid Dk suurenemine aeglustab elektromagnetlainete levimiskiirust (õhu suhtes), põhjustades signaali faasinihet.Teine meetod on vähendada kiirguskadu, kasutades mikroribaliinide töötlemiseks õhemaid ahelamaterjale.Kuid võrreldes paksemate vooluahela materjalidega on õhemad vooluahela materjalid vastuvõtlikumad vaskfooliumi pinnakareduse mõjule, mis põhjustab ka teatud signaali faasinihet.
Kuigi mikroriba liiniahela konfiguratsioon on lihtne, vajab millimeetri laineriba mikroriba liiniahel täpset tolerantsi kontrolli.Näiteks juhi laius, mida tuleb rangelt kontrollida, ja mida kõrgem on sagedus, seda rangem on tolerants.Seetõttu on millimeeterlaine sagedusriba mikroriba liin väga tundlik töötlemistehnoloogia muutumise, samuti materjalis oleva dielektrilise materjali ja vase paksuse suhtes ning nõutava vooluringi suuruse tolerantsinõuded on väga ranged.
Stripline on usaldusväärne vooluahela ülekandeliini tehnoloogia, mis võib mängida head rolli millimeeterlaine sageduses.Kuid võrreldes mikroriba liiniga on ribajuhtme juht ümbritsetud kandjaga, mistõttu pole pistikut või muid sisend-/väljundporte signaali edastamiseks lihtne ribaliiniga ühendada.Ribaliini võib vaadelda kui lamedat koaksiaalkaablit, milles juht on ümbritsetud dielektrilise kihiga ja seejärel kaetud kihiga.See struktuur võib pakkuda kvaliteetset vooluahela isolatsiooniefekti, säilitades samal ajal signaali levimise ahela materjalis (mitte ümbritsevas õhus).Elektromagnetlaine levib alati läbi vooluahela materjali.Ribaliini vooluringi saab simuleerida vastavalt ahela materjali omadustele, arvestamata õhu elektromagnetlainete mõju.Kuid meediumiga ümbritsetud vooluahela juht on tundlik töötlemistehnoloogia muutuste suhtes ja signaali etteandmisega seotud väljakutsed raskendavad ribaliini toimetulekut, eriti juhul, kui pistiku suurus on millimeeterlaine sagedusel väiksem.Seetõttu ei kasutata millimeeterlaineahelates ribaliine tavaliselt, välja arvatud mõned autoradarites kasutatavad ahelad.
Kuna õhus on teatud määral elektromagnetilist energiat, kiirgab mikroriba liiniahel sarnaselt antennile väljapoole õhku.See põhjustab tarbetuid kiirguskadusid mikroriba liini vooluringis ja kadu suureneb sageduse suurenemisega, mis toob väljakutseid ka vooluringi projekteerijatele, kes uurivad mikroriba liini ahela kiirguskadude piiramiseks.Kiirguskadude vähendamiseks saab mikroribajuhtmeid valmistada kõrgemate Dk-väärtustega vooluahela materjalidest.Kuid Dk suurenemine aeglustab elektromagnetlainete levimiskiirust (õhu suhtes), põhjustades signaali faasinihet.Teine meetod on vähendada kiirguskadu, kasutades mikroribaliinide töötlemiseks õhemaid ahelamaterjale.Kuid võrreldes paksemate vooluahela materjalidega on õhemad vooluahela materjalid vastuvõtlikumad vaskfooliumi pinnakareduse mõjule, mis põhjustab ka teatud signaali faasinihet.
Kuigi mikroriba liiniahela konfiguratsioon on lihtne, vajab millimeetri laineriba mikroriba liiniahel täpset tolerantsi kontrolli.Näiteks juhi laius, mida tuleb rangelt kontrollida, ja mida kõrgem on sagedus, seda rangem on tolerants.Seetõttu on millimeeterlaine sagedusriba mikroriba liin väga tundlik töötlemistehnoloogia muutumise, samuti materjalis oleva dielektrilise materjali ja vase paksuse suhtes ning nõutava vooluringi suuruse tolerantsinõuded on väga ranged.
Stripline on usaldusväärne vooluahela ülekandeliini tehnoloogia, mis võib mängida head rolli millimeeterlaine sageduses.Kuid võrreldes mikroriba liiniga on ribajuhtme juht ümbritsetud kandjaga, mistõttu pole pistikut või muid sisend-/väljundporte signaali edastamiseks lihtne ribaliiniga ühendada.Ribaliini võib vaadelda kui lamedat koaksiaalkaablit, milles juht on ümbritsetud dielektrilise kihiga ja seejärel kaetud kihiga.See struktuur võib pakkuda kvaliteetset vooluahela isolatsiooniefekti, säilitades samal ajal signaali levimise ahela materjalis (mitte ümbritsevas õhus).Elektromagnetlaine levib alati läbi vooluahela materjali.Ribaliini vooluringi saab simuleerida vastavalt ahela materjali omadustele, arvestamata õhu elektromagnetlainete mõju.Kuid meediumiga ümbritsetud vooluahela juht on tundlik töötlemistehnoloogia muutuste suhtes ja signaali etteandmisega seotud väljakutsed raskendavad ribaliini toimetulekut, eriti juhul, kui pistiku suurus on millimeeterlaine sagedusel väiksem.Seetõttu ei kasutata millimeeterlaineahelates ribaliine tavaliselt, välja arvatud mõned autoradarites kasutatavad ahelad.
Joonis 2 GCPW vooluahela juhi konstruktsioon ja simulatsioon on ristkülikukujuline (joonis ülal), kuid juht on töödeldud trapetsikujuliseks (joonis all), millel on millimeeterlaine sagedusele erinev mõju.
Paljude tekkivate millimeeterlaineahela rakenduste puhul, mis on tundlikud signaali faasireaktsiooni suhtes (nt autoradar), tuleks faaside ebaühtluse põhjused minimeerida.Millimeeterlaine sagedusega GCPW ahel on haavatav materjalide ja töötlemistehnoloogia muutuste, sealhulgas materjali Dk väärtuse ja substraadi paksuse muutuste suhtes.Teiseks võib ahela jõudlust mõjutada vaskjuhi paksus ja vaskfooliumi pinna karedus.Seetõttu tuleks vaskjuhi paksust hoida ranges tolerantsi piires ja vaskfooliumi pinna karedus tuleks minimeerida.Kolmandaks võib GCPW vooluringi pinnakatte valik mõjutada ka ahela millimeeterlaine jõudlust.Näiteks keemilist nikkelkulda kasutavas ahelas on rohkem nikli kadu kui vasel ja nikeldatud pinnakiht suurendab GCPW või mikroriba liini kadu (joonis 3).Lõpuks, väikese lainepikkuse tõttu põhjustab katte paksuse muutus ka faasivastuse muutust ja GCPW mõju on suurem kui mikroriba liinil.
Joonis 3 Joonisel kujutatud mikroriba liinil ja GCPW vooluringil kasutatakse sama vooluahela materjali (Rogersi 8mil paksune RO4003C™ laminaat), ENIGi mõju GCPW vooluringile on palju suurem kui mikroriba liinil millimeeterlaine sagedusel.
Postitusaeg: okt-05-2022
