Izpratne par pāreju no mikroviļņu uz milimetru viļņiem PCB dizainā

 

Elektroniskās inženierijas jomā drukātu shēmu plates (PCB) dizains saskaras ar daudzām problēmām un pārvērtībām, palielinoties darbības frekvencēm, un pāreja no mikroviļņu frekvences joslas uz milimetru viļņu frekvences joslu atspoguļo kritisku tehnoloģisko pagrieziena punktu .}

Mikroviļņi parasti attiecas uz elektromagnētiskiem viļņiem ar frekvencēm no 300MHz līdz 30 GHz, ko plaši izmanto komunikācijā (piemēram, radars, satelīta komunikācija), navigāciju un citus laukus . Salīdzinoši nobriedušu tehnisko sistēmu, kas ir izveidota PCB projektē tādas struktūras kā mikrostrip līnijas un strīpas, kā arī signāla integritātes nodrošināšana .

Millimeter waves, on the other hand, are electromagnetic waves with frequencies ranging from 30GHz to 300GHz. In recent years, they have attracted significant attention due to emerging application demands such as 5G/6G communication, autonomous driving radar, and high-precision imaging. However, when transitioning to millimeter waves, PCB design needs to address a Jaunu jautājumu sērija:

 

1. MicroStrip līnijas tehnoloģija
Microstrip line is one of the simplest and most commonly used transmission line technologies in microwave circuits, thanks to its ease of fabrication and high yield. Nevertheless, when transitioning to millimeter-wave frequencies, microstrip lines face numerous significant challenges. One key issue is radiation loss. At higher frequencies, microstrip circuits tend to behave like antennas, radiating energy into the surrounding air. This leads to unnecessary signal loss, which becomes more severe as the frequency increases. Additionally, the manufacturing of microstrip circuits requires extremely high precision, with strict tolerances for conductor width and copper thickness. As the frequency rises, the tolerance requirements become Pat stingrākas un nelielas novirzes ražošanas procesā var izraisīt nopietnas veiktspējas problēmas .

Vēl viens izaicinājums slēpjas elektromagnētisko viļņu izplatīšanās raksturlielumos mikrostripu ķēdēs . Elektromagnētiskie viļņi, kas izplatās ne tikai caur ķēdes materiālu, bet arī caur apkārtējo gaisu, kam ir zema dielektriskā konstante . Zema dielektriskā konstante, kas ietekmē gaisu. Circuit . Milimetru viļņu frekvencēs parasti dod priekšroku ķēdes materiāliem ar zemāku dielektrisko konstanti, lai samazinātu signāla zudumu, taču tas var izraisīt lēnāku viļņu izplatīšanos un fāžu maiņu .

 

2. Stripline tehnoloģija
Stripline ir vēl viena uzticama shēmas tehnoloģija, kas spēj darboties milimetru viļņu frekvencēs {., tā piedāvā lielisku izolāciju, jo vadītāju ir pilnībā ieskauj dielektrisks materiāls un zemes plaknes . Šis dizains nodrošina elektromagnētiskos viļņus, kas tiek veikti pēc tam, lai to izdarītu ar trušu. Grūti palaist signālus ķēdē, pateicoties tās slēgtajai struktūrai .

Signāla ievadīšanas un izvades savienotāju izveidošana kļūst grūtāka, it īpaši milimetru viļņu frekvencēs {. Turklāt šī tehnoloģija ir ļoti jutīga pret ražošanas procesa variācijām, padarot to grūti sasniegt nepieciešamās pielaides . šo iemeslu dēļ, kas ir mazāki par automātisko radaru sistēmu, kas tiek izmantoti, izmantojot automātisko radaru sistēmu, kas ir mazāka, un tas tiek izmantots.

 

3. substrāts integrēts viļņvads (SIW)
Substrate Integrated Waveguide (SIW) technology is gaining increasing popularity in millimeter-wave applications, particularly in automotive radar and other communication systems. SIW combines the advantages of waveguide technology and printed circuit board (PCB) fabrication. It forms a compact rectangular waveguide using a top metal layer, a bottom ground plane, and rows of plated through-holes (Pths) . Šis dizains nodrošina zemu zaudējumu signāla izplatīšanos pat augstās frekvencēs .

Tomēr SIW shēmu ražošanai ir nepieciešama ārkārtīgi liela precizitāte . PTH ir jānovieto ļoti stingri pielaides, it īpaši augstākām frekvencēm, padarot izgatavošanas procesu diezgan izaicinošu ., kā arī SIW ir nepieciešami materiāli ar minimālām variācijām dielektriskā konstantē, kas vēl vairāk palielina ražošanas grūtības .}}}} isi ētiskās} isiācijas} isi Ēdas ētiskās $ isiācijas

 

4. iezemēts koplanar viļņvads (GCPW)
Iekšējs koplanārs viļņvads (GCPW) ir vēl viena daudzsološa pārvades līnijas tehnoloģija milimetru viļņu ķēdēm {. GCPW struktūra apvieno dielektriskos materiālus un vara vadītājus, lai panāktu zema zuduma signāla izplatīšanos . Tas ir īpaši piemērots kā platjoslas rf, mikroviļņu un milimetru-wave pielietojums, piemēram, mēra un mēra sistēmas .}}-wave pielietojums, piemēram, mēra sistēmas {{{5}-wave-wave pielietojums, piemēram, mēra sistēmas {| GCPW var izmantot arī integrētos dizainos, kur ir vajadzīgas gan milimetru viļņu, gan zemākas frekvences shēmas vienā un tajā pašā PCB .

Bet GCPW shēmas ir jutīgas pret ražošanas procesa variācijām, piemēram, izmaiņas dielektriskā materiāla dielektriskajā konstantē, substrāta biezumā un vara virsmas raupjumā . Šie faktori var izraisīt fāzes izkropļojumu, kas kļūst kritiskāks milimetru viļņu frekvencē, kas ir nepieciešama, lai saglabātu prognozi, lai nodrošinātu prognozi, lai iegūtu optimālu veiktspēju. un biezums .

 

Galvenie apsvērumi milimetru viļņu shēmas dizainā
Tā kā milimetru viļņu ķēdes lietojumprogrammas, piemēram, automobiļu radars un 5G bezvadu tīkli, turpina augt, dizaineriem, izvēloties ķēdes materiālus un pārvades līniju tehnoloģijas, dizaineriem jāņem vērā vairāki galvenie faktori:

 

Ražošanas pielaides:

Milimetru viļņu shēmām ir ārkārtīgi augstas tolerances prasības attiecībā uz vadītāja platumu, dielektriskā slāņa biezums un vara virsmas kvalitāte .

Signāla integritāte: ir jāsamazina tādu faktoru, piemēram, starojuma zuduma, fāzes izkropļojumu un materiālu dielektriskās konstantes izmaiņas, ir jāsamazina, lai nodrošinātu uzticamu veiktspēju augstās frekvencēs .

Materiālu izvēle: PCB materiālu izvēlei ir būtiska nozīme milimetru viļņu shēmu veiktspējai {. Materiāliem ar zemu dielektrisko konstanti, lai samazinātu signāla zudumu, bet to īpašībām jābūt stabilām augstām frekvencēm .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

 

Secinājums
The design of millimeter-wave frequency circuits faces unique challenges, but at the same time, it brings enormous opportunities for emerging applications such as 5G networks and Advanced Driver Assistance Systems (ADAS). Understanding the advantages and limitations of different transmission line technologies such as microstrip lines, striplines, SIW, and GCPW is crucial for making informed decisions in the transition from mikroviļņu krāsns līdz milimetru viļņu dizainam .