Signalfrekvensen ved bruk av bilradar varierer mellom 30 og 300 GHz, til og med så lavt som 24 GHz.Ved hjelp av forskjellige kretsfunksjoner blir disse signalene overført gjennom forskjellige overføringslinjeteknologier som mikrostriplinjer, stripelinjer, substratintegrert bølgeleder (SIW) og jordet koplanar bølgeleder (GCPW).Disse overføringslinjeteknologiene (fig. 1) brukes vanligvis ved mikrobølgefrekvenser, og noen ganger ved millimeterbølgefrekvenser.Kretslaminatmaterialer spesielt brukt for denne høyfrekvente tilstanden er nødvendig.Microstrip-linje, som den enkleste og mest brukte overføringslinjekretsteknologien, kan oppnå høy kretskvalifiseringshastighet ved å bruke konvensjonell kretsbehandlingsteknologi.Men når frekvensen heves til millimeterbølgefrekvensen, er det kanskje ikke den beste kretsoverføringslinjen.Hver overføringslinje har sine egne fordeler og ulemper.For eksempel, selv om mikrostriplinjen er enkel å behandle, må den løse problemet med høyt strålingstap når den brukes ved millimeterbølgefrekvensen.
Figur 1 Ved overgang til millimeterbølgefrekvens må designere av mikrobølgekretser møte valget av minst fire overføringslinjeteknologier ved mikrobølgefrekvens
Selv om den åpne strukturen til mikrostrip-linjen er praktisk for fysisk tilkobling, vil den også forårsake noen problemer ved høyere frekvenser.I mikrostriptransmisjonslinjen forplanter elektromagnetiske (EM) bølger seg gjennom lederen til kretsmaterialet og det dielektriske substratet, men noen elektromagnetiske bølger forplanter seg gjennom luften rundt.På grunn av den lave Dk-verdien til luft, er den effektive Dk-verdien til kretsen lavere enn for kretsmaterialet, noe som må vurderes i kretssimulering.Sammenlignet med lav Dk har kretser laget av materialer med høy Dk en tendens til å hindre overføring av elektromagnetiske bølger og redusere forplantningshastigheten.Derfor brukes lav Dk-kretsmaterialer vanligvis i millimeterbølgekretser.
Fordi det er en viss grad av elektromagnetisk energi i luften, vil mikrostrip-linjekretsen stråle utover i luften, lik en antenne.Dette vil forårsake unødvendig strålingstap til mikrostriplinjekretsen, og tapet vil øke med frekvensøkningen, noe som også gir utfordringer til kretsdesignerne som studerer mikrostriplinjen for å begrense kretsstrålingstapet.For å redusere strålingstapet kan mikrostriplinjer fremstilles med kretsmaterialer med høyere Dk-verdier.Økningen av Dk vil imidlertid bremse den elektromagnetiske bølgeforplantningshastigheten (i forhold til luften), noe som forårsaker signalfaseforskyvningen.En annen metode er å redusere strålingstapet ved å bruke tynnere kretsmaterialer for å behandle mikrostriplinjer.Sammenlignet med tykkere kretsmaterialer er imidlertid tynnere kretsmaterialer mer utsatt for påvirkning av kobberfoliens overflateruhet, noe som også vil forårsake en viss signalfaseskift.
Selv om konfigurasjonen av mikrostriplinjekretsen er enkel, trenger mikrostriplinjekretsen i millimeterbølgebåndet nøyaktig toleransekontroll.For eksempel lederbredden som må kontrolleres strengt, og jo høyere frekvensen er, desto strengere vil toleransen være.Derfor er mikrostriplinjen i millimeterbølgefrekvensbåndet svært følsom for endring av prosesseringsteknologi, så vel som tykkelsen på det dielektriske materialet og kobberet i materialet, og toleransekravene for den nødvendige kretsstørrelsen er svært strenge.
Stripline er en pålitelig kretsoverføringslinjeteknologi, som kan spille en god rolle i millimeterbølgefrekvens.Sammenlignet med mikrostrip-linjen er stripline-lederen imidlertid omgitt av mediet, så det er ikke lett å koble kontakten eller andre inngangs-/utgangsporter til stripline for signaloverføring.Striplinen kan betraktes som en slags flat koaksialkabel, der lederen er pakket inn av et dielektrisk lag og deretter dekket av et lag.Denne strukturen kan gi høykvalitets kretsisolasjonseffekt, samtidig som signalutbredelsen holdes i kretsmaterialet (i stedet for i luften rundt).Den elektromagnetiske bølgen forplanter seg alltid gjennom kretsmaterialet.Stripline-kretsen kan simuleres i henhold til egenskapene til kretsmaterialet, uten å ta hensyn til påvirkningen av elektromagnetiske bølger i luften.Kretslederen som er omgitt av mediet er imidlertid sårbar for endringer i prosesseringsteknologi, og utfordringene med signalmating gjør det vanskelig for stripline å klare seg, spesielt under betingelser med mindre kontaktstørrelse ved millimeterbølgefrekvens.Derfor, bortsett fra noen kretser som brukes i bilradarer, brukes striplines vanligvis ikke i millimeterbølgekretser.
Fordi det er en viss grad av elektromagnetisk energi i luften, vil mikrostrip-linjekretsen stråle utover i luften, lik en antenne.Dette vil forårsake unødvendig strålingstap til mikrostriplinjekretsen, og tapet vil øke med frekvensøkningen, noe som også gir utfordringer til kretsdesignerne som studerer mikrostriplinjen for å begrense kretsstrålingstapet.For å redusere strålingstapet kan mikrostriplinjer fremstilles med kretsmaterialer med høyere Dk-verdier.Økningen av Dk vil imidlertid bremse den elektromagnetiske bølgeforplantningshastigheten (i forhold til luften), noe som forårsaker signalfaseforskyvningen.En annen metode er å redusere strålingstapet ved å bruke tynnere kretsmaterialer for å behandle mikrostriplinjer.Sammenlignet med tykkere kretsmaterialer er imidlertid tynnere kretsmaterialer mer utsatt for påvirkning av kobberfoliens overflateruhet, noe som også vil forårsake en viss signalfaseskift.
Selv om konfigurasjonen av mikrostriplinjekretsen er enkel, trenger mikrostriplinjekretsen i millimeterbølgebåndet nøyaktig toleransekontroll.For eksempel lederbredden som må kontrolleres strengt, og jo høyere frekvensen er, desto strengere vil toleransen være.Derfor er mikrostriplinjen i millimeterbølgefrekvensbåndet svært følsom for endring av prosesseringsteknologi, så vel som tykkelsen på det dielektriske materialet og kobberet i materialet, og toleransekravene for den nødvendige kretsstørrelsen er svært strenge.
Stripline er en pålitelig kretsoverføringslinjeteknologi, som kan spille en god rolle i millimeterbølgefrekvens.Sammenlignet med mikrostrip-linjen er stripline-lederen imidlertid omgitt av mediet, så det er ikke lett å koble kontakten eller andre inngangs-/utgangsporter til stripline for signaloverføring.Striplinen kan betraktes som en slags flat koaksialkabel, der lederen er pakket inn av et dielektrisk lag og deretter dekket av et lag.Denne strukturen kan gi høykvalitets kretsisolasjonseffekt, samtidig som signalutbredelsen holdes i kretsmaterialet (i stedet for i luften rundt).Den elektromagnetiske bølgen forplanter seg alltid gjennom kretsmaterialet.Stripline-kretsen kan simuleres i henhold til egenskapene til kretsmaterialet, uten å ta hensyn til påvirkningen av elektromagnetiske bølger i luften.Kretslederen som er omgitt av mediet er imidlertid sårbar for endringer i prosesseringsteknologi, og utfordringene med signalmating gjør det vanskelig for stripline å klare seg, spesielt under betingelser med mindre kontaktstørrelse ved millimeterbølgefrekvens.Derfor, bortsett fra noen kretser som brukes i bilradarer, brukes striplines vanligvis ikke i millimeterbølgekretser.
Figur 2 Utformingen og simuleringen av GCPW-kretslederen er rektangulær (over figuren), men lederen bearbeides til en trapes (under figuren), som vil ha ulik effekt på millimeterbølgefrekvensen.
For mange nye millimeterbølgekretsapplikasjoner som er følsomme for signalfaserespons (som bilradar), bør årsakene til faseinkonsekvens minimeres.Millimeterbølgefrekvensen GCPW-kretsen er sårbar for endringer i materialer og prosessteknologi, inkludert endringer i materialets Dk-verdi og substrattykkelse.For det andre kan kretsytelsen påvirkes av tykkelsen på kobberlederen og overflateruheten til kobberfolien.Derfor bør tykkelsen på kobberlederen holdes innenfor en streng toleranse, og overflateruheten til kobberfolien bør minimeres.For det tredje kan valget av overflatebelegg på GCPW-kretsen også påvirke millimeterbølgeytelsen til kretsen.For eksempel har kretsen som bruker kjemisk nikkelgull mer nikkeltap enn kobber, og det nikkelbelagte overflatelaget vil øke tapet av GCPW eller mikrostriplinje (Figur 3).Til slutt, på grunn av den lille bølgelengden, vil endringen i beleggtykkelse også forårsake endring av faserespons, og påvirkningen av GCPW er større enn mikrostriplinjen.
Figur 3 Mikrostrip-linjen og GCPW-kretsen vist i figuren bruker samme kretsmateriale (Rogers' 8 mil tykke RO4003C™-laminat), påvirkningen av ENIG på GCPW-kretsen er langt større enn på mikrostrip-linjen ved millimeterbølgefrekvens.
Innleggstid: Okt-05-2022
