V mikrovlnných obvodech nebo systémech je celý obvod nebo systém často složen z mnoha základních mikrovlnných zařízení, jako jsou filtry, vazební členy, děliče výkonu atd. Lze doufat, že prostřednictvím těchto zařízení bude možné efektivně přenášet výkon signálu z jednoho bodu do další s minimální ztrátou;
V celém radarovém systému vozidla se při přeměně energie jedná především o přenos energie z čipu do napáječe na desce plošných spojů, přenos napáječe do těla antény a efektivní vyzařování energie anténou.V celém procesu přenosu energie je důležitou součástí konstrukce měniče.Převodníky v systémech s milimetrovými vlnami zahrnují především převod mikropáskového na substrát integrovaný vlnovod (SIW), převod z mikropáskového na vlnovod, převod SIW na vlnovod, převod koaxiálního na vlnovod, převod vlnovodu na vlnovod a různé typy převodu vlnovodu.Toto číslo se zaměří na návrh konverze mikropásmového SIW.
Různé typy dopravních staveb
Mikropásekje jednou z nejpoužívanějších vodicích struktur při relativně nízkých mikrovlnných frekvencích.Jeho hlavními výhodami jsou jednoduchá konstrukce, nízká cena a vysoká integrace s komponenty pro povrchovou montáž.Typické mikropáskové vedení je vytvořeno pomocí vodičů na jedné straně substrátu dielektrické vrstvy, které tvoří jedinou zemnící rovinu na druhé straně se vzduchem nad ní.Vrchní vodič je v podstatě vodivý materiál (obvykle měď) vytvarovaný do úzkého drátu.Šířka čáry, tloušťka, relativní permitivita a tangens dielektrických ztrát substrátu jsou důležité parametry.Navíc tloušťka vodiče (tj. tloušťka pokovení) a vodivost vodiče jsou také kritické při vyšších frekvencích.Pečlivým zvážením těchto parametrů a použitím mikropáskových vedení jako základní jednotky pro jiná zařízení lze navrhnout mnoho tištěných mikrovlnných zařízení a komponentů, jako jsou filtry, spojky, děliče/slučovače výkonu, směšovače atd. S rostoucí frekvencí (při přechodu na relativně vysoké mikrovlnné frekvence) se zvyšují přenosové ztráty a dochází k záření.Proto jsou upřednostňovány vlnovody s dutou trubicí, jako jsou obdélníkové vlnovody, kvůli menším ztrátám při vyšších frekvencích (žádné záření).Vnitřek vlnovodu je obvykle vzduch.Ale pokud je to žádoucí, může být vyplněn dielektrickým materiálem, což mu dává menší průřez než vlnovod plněný plynem.Vlnovody s dutou trubicí jsou však často objemné, mohou být těžké, zejména při nižších frekvencích, vyžadují vyšší výrobní požadavky a jsou nákladné a nelze je integrovat s plošnými tištěnými strukturami.
VÝROBKY RFMISO MICROSTRIP ANTENNA：
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35 GHz
Druhá je hybridní naváděcí struktura mezi mikropáskovou strukturou a vlnovodem, nazývaná substrát integrovaný vlnovod (SIW).SIW je integrovaná struktura podobná vlnovodu vyrobená z dielektrického materiálu s vodiči nahoře a dole a lineárním polem dvou kovových průchodů tvořících boční stěny.Ve srovnání s mikropáskovými a vlnovodnými strukturami je SIW nákladově efektivní, má relativně snadný výrobní proces a lze jej integrovat s planárními zařízeními.Kromě toho je výkon při vysokých frekvencích lepší než u mikropáskových struktur a má vlastnosti rozptylu vlnovodu.Jak je znázorněno na obrázku 1;
Pokyny pro návrh SIW
Vlnovody integrované do substrátu (SIW) jsou integrované struktury podobné vlnovodům vyrobené pomocí dvou řad kovových průchodů zapuštěných do dielektrika spojujícího dvě paralelní kovové desky.Řady kovových průchozích otvorů tvoří boční stěny.Tato struktura má vlastnosti mikropáskových vedení a vlnovodů.Výrobní proces je také podobný jako u jiných tištěných plochých struktur.Typická geometrie SIW je znázorněna na obrázku 2.1, kde se pro návrh struktury SIW používá její šířka (tj. vzdálenost mezi prokovy v bočním směru (as)), průměr prokovů (d) a délka rozteče (p). Nejdůležitější geometrické parametry (zobrazené na obrázku 2.1) budou vysvětleny v další části.Všimněte si, že dominantní režim je TE10, stejně jako obdélníkový vlnovod.Vztah mezi mezní frekvencí fc vzduchem plněných vlnovodů (AFWG) a dielektrikem plněných vlnovodů (DFWG) a rozměry aab je prvním bodem návrhu SIW.Pro vzduchem plněné vlnovody je mezní frekvence uvedena ve vzorci níže
Základní struktura SIW a vzorec výpočtu[1]
kde c je rychlost světla ve volném prostoru, m a n jsou vidy, a je delší velikost vlnovodu a b je kratší velikost vlnovodu.Když vlnovod pracuje v režimu TE10, lze jej zjednodušit na fc=c/2a;když je vlnovod naplněn dielektrikem, délka široké strany a se vypočítá jako ad=a/Sqrt(εr), kde εr je dielektrická konstanta média;Aby SIW fungoval v režimu TE10, rozteč průchozích otvorů p, průměr d a široká strana by měly splňovat vzorec v pravém horním rohu obrázku níže, a existují také empirické vzorce d<λg a p<2d [ 2];
kde λg je řízená vlnová délka: Současně tloušťka substrátu neovlivní návrh velikosti SIW, ale ovlivní ztrátu struktury, takže je třeba vzít v úvahu výhody nízkoztrátových substrátů o vysoké tloušťce .
Převod mikropásku na SIW
Když je potřeba mikropáskovou strukturu připojit k SIW, je zúžený mikropáskový přechod jedním z hlavních preferovaných způsobů přechodu a zúžený přechod obvykle poskytuje širokopásmovou shodu ve srovnání s jinými tištěnými přechody.Dobře navržená přechodová struktura má velmi nízké odrazy a vložný útlum je primárně způsoben dielektrickými a vodičovými ztrátami.Výběr substrátu a materiálů vodičů určuje především ztrátu přechodu.Protože tloušťka substrátu brání šířce mikropáskové čáry, měly by být parametry zúženého přechodu upraveny při změně tloušťky substrátu.Jiný typ uzemněného koplanárního vlnovodu (GCPW) je také široce používaná struktura přenosového vedení ve vysokofrekvenčních systémech.Boční vodiče v blízkosti mezilehlého přenosového vedení také slouží jako zem.Úpravou šířky hlavního napáječe a mezery vůči boční zemi lze získat požadovanou charakteristickou impedanci.
Microstrip to SIW a GCPW to SIW
Níže uvedený obrázek je příkladem návrhu mikropásku na SIW.Použité médium je Rogers3003, dielektrická konstanta je 3,0, skutečná hodnota ztráty je 0,001 a tloušťka je 0,127 mm.Šířka napáječe na obou koncích je 0,28 mm, což odpovídá šířce anténního napáječe.Průměr průchozího otvoru je d=0,4 mm a rozteč p=0,6 mm.Velikost simulace je 50 mm * 12 mm * 0,127 mm.Celková ztráta v propustném pásmu je asi 1,5 dB (což lze dále snížit optimalizací rozestupu širokých stran).
Struktura SIW a její S parametry
Distribuce elektrického pole @ 79 GHz
Čas odeslání: 18. ledna 2024
