Forstå overgangen fra mikrobølger til millimeterbølger i PCB -design

 

I området elektronisk ingeniørfag, står utformingen av trykte kretskort (PCB) overfor mange utfordringer og transformasjoner når driftsfrekvensene øker, og overgangen fra mikrobølgefrekvensbåndet til millimeterbølgefrekvensbåndet representerer et kritisk teknologisk vendepunkt .

Mikrobølger refererer generelt til elektromagnetiske bølger med frekvenser mellom 300MHz og 30 GHz, mye brukt i kommunikasjon (for eksempel radar, satellittkommunikasjon), navigasjon og andre felt . et relativt modent teknisk system har blitt dannet for PCB -design i denne frekvensbåndet . for eksempel i girkasse -design i overgrepet i CROPENC -designen. Strukturer som mikrostripslinjer og stripliner, og sikre signalintegritet .

Millimeterbølger er derimot elektromagnetiske bølger med frekvenser fra 30 GHz til 300 GHz . De siste årene har de tiltrukket seg betydelig oppmerksomhet på grunn av fremvoksende applikasjonskrav som 5G/6-kommunikasjon, autonom kjørradar og høypresisjon, PCB-design, når du er en serie, og autorisk kjøring av en serie-serier, og en serie. Problemer:

 

1. MicroStrip Line Technology
Microstrip-linjen er en av de enkleste og mest brukte transmisjonslinjeteknologiene i mikrobølgekretser, takket være den enkle fabrikasjonen og høye utbytter . Likevel, når du går over til millimeter-bølgefrekvenser, microstrip-linjer til å være en viktig utfordring}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} Antenner, stråler energi i den omkringliggende luften . Dette fører til unødvendig signaltap, som blir mer alvorlig etter hvert som frekvensen øker . I tillegg, produserer produksjonen av mikrostrip -kretsløp, med en høy presisjon, med streng toleranse for gjennomføring og kobber som kreves .} {{6} kreves {6}. Avvik i produksjonsprosessen kan forårsake alvorlige ytelsesproblemer .

En annen utfordring ligger i forplantningsegenskapene til elektromagnetiske bølger i mikrostripekretser . elektromagnetiske bølger formerer seg ikke bare gjennom kretsmaterialet, men også gjennom den omkringliggende luften, som har en lav Krets . Ved millimeterbølgefrekvenser er kretsmaterialer med lavere dielektrisk konstant vanligvis foretrukket å redusere signaletapet, men dette kan føre til langsommere bølgeutbredelse og faseforskyvninger .

 

2. Striplin -teknologi
Stripline er en annen pålitelig kretsteknologi som er i stand til å operere med millimeterbølgefrekvenser . den tilbyr utmerket isolasjon fordi lederen er fullstendig omsluttet av dielektrisk materiale og bakkeplan . denne designen er at det er at det er at det er at det er å få en vanskelig å starte signaler i kretsen på grunn av den lukkede strukturen .

Å opprette kontakter for signalinngang og utgang blir mer utfordrende, spesielt ved millimeterbølgefrekvenser . Dessuten er denne teknologien svært følsom for variasjoner i produksjonsprosessen, noe

 

3. Substrat Integrated Waveguide (SIW)
Substrat Integrated Waveguide (SIW) -teknologi får økende popularitet i millimeter-bølgeapplikasjoner, spesielt i bilradar og andre kommunikasjonssystemer . SIW kombinerer fordelene med å bølge en bakkelag og trykket og Rows (PCB) Gjennomgående hull (PTHS) . Denne designen muliggjør signalutbredelse med lite tap selv ved høye frekvenser .

Imidlertid krever produksjonen av SIW -kretser ekstremt høy presisjon . PTH -ene må plasseres i veldig stramme toleranser, spesielt for høyere frekvenser, noe

 

4. Grounded Coplanar WaveGuide (GCPW)
Grounded Coplanar Waveguide (GCPW) er en annen lovende overføringslinjeteknologi for millimeter-bølgekretser . GCPW-strukturen kombinerer dielektriske materialer og kobberledere for å oppnå lavt-loss signalutbredelse {}}}} det er spesielt passende for bredbånd RF, Microwave og Mill-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-Wort-applikasjoner. GCPW kan også brukes i integrerte design der både millimeterbølge og lavere frekvenskretser er påkrevd på samme PCB .

Men GCPW-kretser er følsomme for variasjoner i produksjonsprosessen, for eksempel endringer i den dielektriske konstanten til det dielektriske materialet, underlagstykkelse og kobberoverflateuhet . Prosessen kan forårsake fase-forvrengning, som blir mer kritisk ved millimeter-vektfrekvensen.}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} bredde og tykkelse .

 

Sentrale hensyn i millimeterbølgekretsdesign
Ettersom millimeterbølgekretsapplikasjoner som Automotive Radar og 5G trådløse nettverk fortsetter å vokse, må designere vurdere flere viktige faktorer når de velger kretsmaterialer og overføringslinjeteknologier:

 

Produksjonstoleranser:

Millimeter-bølgekretser har ekstremt høye toleransebehov for lederbredde, dielektrisk lagtykkelse og kobberoverflatekvalitet .

Signalintegritet: Det er nødvendig å minimere virkningen av faktorer som strålingstap, faseforvrengning og endringer i den dielektriske konstanten av materialer for å sikre pålitelig ytelse ved høye frekvenser .

Materialvalg: Valget av PCB-materialer er avgjørende for ytelsen til millimeter-bølgekretser . Materialer med en lav dielektrisk konstant er å foretrekke å redusere signaltap, men egenskapene deres må forbli stabile ved høye frekvenser .

 

Konklusjon
Utformingen av millimeterbølgefrekvenskretser står overfor unike utfordringer, men samtidig gir det enorme muligheter for nye applikasjoner som 5G-nettverk og Advanced Driver Assistance System millimeterbølge design .