Frekvencija signala u primjeni automobilskog radara varira između 30 i 300 GHz, čak i do 24 GHz.Uz pomoć različitih funkcija kola, ovi signali se prenose kroz različite tehnologije dalekovoda kao što su mikrotrakaste linije, trakaste linije, supstratni integrisani talasovod (SIW) i uzemljeni komplanarni talasovod (GCPW).Ove tehnologije dalekovoda (slika 1) se obično koriste na mikrotalasnim frekvencijama, a ponekad i na frekvencijama milimetarskih talasa.Potrebni su laminatni materijali koji se posebno koriste za ovo stanje visoke frekvencije.Mikrotrakasta linija, kao najjednostavnija i najčešće korišćena tehnologija kola dalekovoda, može postići visoku stopu kvalifikacije kola korišćenjem konvencionalne tehnologije obrade kola.Ali kada se frekvencija podigne na frekvenciju milimetarskog talasa, to možda neće biti najbolji prenosni vod.Svaki dalekovod ima svoje prednosti i nedostatke.Na primjer, iako je mikrotrakasta linija laka za obradu, ona mora riješiti problem velikog gubitka radijacije kada se koristi na frekvenciji milimetarskog talasa.
Slika 1 Prilikom prelaska na frekvenciju milimetarskog talasa, dizajneri mikrovalnih kola moraju se suočiti s izborom od najmanje četiri tehnologije dalekovoda na mikrovalnoj frekvenciji
Iako je otvorena struktura mikrotrakaste linije pogodna za fizičko povezivanje, ona će također uzrokovati neke probleme na višim frekvencijama.U mikrotrakastoj dalekovodu, elektromagnetski (EM) valovi se šire kroz provodnik od materijala kola i dielektričnu podlogu, ali neki elektromagnetski valovi se šire kroz okolni zrak.Zbog niske vrijednosti Dk zraka, efektivna vrijednost Dk kola je niža od one materijala kola, što se mora uzeti u obzir u simulaciji kola.U poređenju sa niskim Dk, kola napravljena od materijala sa visokim Dk imaju tendenciju da ometaju prenos elektromagnetnih talasa i smanjuju brzinu propagacije.Stoga se materijali niskog Dk obično koriste u krugovima milimetarskih valova.
Budući da postoji određeni stepen elektromagnetne energije u zraku, mikrotrakasto kolo će zračiti prema van u zrak, slično anteni.To će uzrokovati nepotreban gubitak radijacije u mikrotrakastoj liniji, a gubitak će se povećati s povećanjem frekvencije, što također donosi izazove dizajnerima kola koji proučavaju mikrotrakastu liniju kako bi ograničili gubitak radijacije kola.Kako bi se smanjio gubitak radijacije, mikrotrakaste linije se mogu izraditi od materijala kola s višim vrijednostima Dk.Međutim, povećanje Dk će usporiti brzinu širenja elektromagnetnog talasa (u odnosu na vazduh), uzrokujući fazni pomak signala.Druga metoda je smanjenje gubitka radijacije korištenjem tanjih materijala kola za obradu mikrotrakastih vodova.Međutim, u poređenju sa debljim materijalima kola, tanji materijali kola su podložniji uticaju hrapavosti površine bakrene folije, što će takođe uzrokovati određeni fazni pomak signala.
Iako je konfiguracija mikrotrakastog linijskog kola jednostavna, mikrotrakasto kolo u milimetarskom talasnom opsegu zahteva preciznu kontrolu tolerancije.Na primjer, širina vodiča koju treba strogo kontrolirati, a što je viša frekvencija, to će tolerancija biti stroža.Stoga je mikrotrakasta linija u frekvencijskom pojasu milimetarskog talasa vrlo osjetljiva na promjenu tehnologije obrade, kao i na debljinu dielektričnog materijala i bakra u materijalu, a zahtjevi tolerancije za potrebnu veličinu kola su vrlo strogi.
Stripline je pouzdana tehnologija dalekovoda, koja može igrati dobru ulogu u frekvenciji milimetarskih valova.Međutim, u poređenju sa mikrotrakastom linijom, trakasti provodnik je okružen medijumom, tako da nije lako povezati konektor ili druge ulazno/izlazne portove na trakasti provodnik za prenos signala.Trakasti kabl se može smatrati vrstom ravnog koaksijalnog kabla, u kojem je provodnik omotan dielektričnim slojem, a zatim prekriven slojem.Ova struktura može pružiti visokokvalitetan efekat izolacije kola, zadržavajući širenje signala u materijalu kola (a ne u okolnom vazduhu).Elektromagnetski talas se uvek širi kroz materijal kola.Trakasto kolo se može simulirati prema karakteristikama materijala kola, bez razmatranja uticaja elektromagnetnog talasa u vazduhu.Međutim, provodnik kola okružen medijumom podložan je promjenama u tehnologiji obrade, a izazovi unošenja signala otežavaju snalaženje trakastom linijom, posebno pod uvjetom manje veličine konektora na frekvenciji milimetarskog valova.Stoga, osim za neke sklopove koji se koriste u automobilskim radarima, trakasti se obično ne koriste u krugovima milimetarskih valova.
Budući da postoji određeni stepen elektromagnetne energije u zraku, mikrotrakasto kolo će zračiti prema van u zrak, slično anteni.To će uzrokovati nepotreban gubitak radijacije u mikrotrakastoj liniji, a gubitak će se povećati s povećanjem frekvencije, što također donosi izazove dizajnerima kola koji proučavaju mikrotrakastu liniju kako bi ograničili gubitak radijacije kola.Kako bi se smanjio gubitak radijacije, mikrotrakaste linije se mogu izraditi od materijala kola s višim vrijednostima Dk.Međutim, povećanje Dk će usporiti brzinu širenja elektromagnetnog talasa (u odnosu na vazduh), uzrokujući fazni pomak signala.Druga metoda je smanjenje gubitka radijacije korištenjem tanjih materijala kola za obradu mikrotrakastih vodova.Međutim, u poređenju sa debljim materijalima kola, tanji materijali kola su podložniji uticaju hrapavosti površine bakrene folije, što će takođe uzrokovati određeni fazni pomak signala.
Iako je konfiguracija mikrotrakastog linijskog kola jednostavna, mikrotrakasto kolo u milimetarskom talasnom opsegu zahteva preciznu kontrolu tolerancije.Na primjer, širina vodiča koju treba strogo kontrolirati, a što je viša frekvencija, to će tolerancija biti stroža.Stoga je mikrotrakasta linija u frekvencijskom pojasu milimetarskog talasa vrlo osjetljiva na promjenu tehnologije obrade, kao i na debljinu dielektričnog materijala i bakra u materijalu, a zahtjevi tolerancije za potrebnu veličinu kola su vrlo strogi.
Stripline je pouzdana tehnologija dalekovoda, koja može igrati dobru ulogu u frekvenciji milimetarskih valova.Međutim, u poređenju sa mikrotrakastom linijom, trakasti provodnik je okružen medijumom, tako da nije lako povezati konektor ili druge ulazno/izlazne portove na trakasti provodnik za prenos signala.Trakasti kabl se može smatrati vrstom ravnog koaksijalnog kabla, u kojem je provodnik omotan dielektričnim slojem, a zatim prekriven slojem.Ova struktura može pružiti visokokvalitetan efekat izolacije kola, zadržavajući širenje signala u materijalu kola (a ne u okolnom vazduhu).Elektromagnetski talas se uvek širi kroz materijal kola.Trakasto kolo se može simulirati prema karakteristikama materijala kola, bez razmatranja uticaja elektromagnetnog talasa u vazduhu.Međutim, provodnik kola okružen medijumom podložan je promjenama u tehnologiji obrade, a izazovi unošenja signala otežavaju snalaženje trakastom linijom, posebno pod uvjetom manje veličine konektora na frekvenciji milimetarskog valova.Stoga, osim za neke sklopove koji se koriste u automobilskim radarima, trakasti se obično ne koriste u krugovima milimetarskih valova.
Slika 2 Dizajn i simulacija vodiča GCPW kola je pravougaona (iznad slike), ali je provodnik prerađen u trapez (ispod slike), koji će imati različite efekte na frekvenciju milimetarskog talasa.
Za mnoge nove aplikacije kola milimetarskog talasa koje su osetljive na fazni odziv signala (kao što je automobilski radar), treba minimizirati uzroke fazne nedoslednosti.GCPW kolo frekvencije milimetarskog talasa je osjetljivo na promjene u materijalima i tehnologiji obrade, uključujući promjene u vrijednosti Dk materijala i debljini podloge.Drugo, na performanse kola mogu uticati debljina bakrenog vodiča i hrapavost površine bakarne folije.Stoga, debljinu bakarnog provodnika treba držati unutar striktnih tolerancija, a hrapavost površine bakarne folije treba minimizirati.Treće, izbor površinskog premaza na GCPW krugu takođe može uticati na performanse milimetarskog talasa kola.Na primjer, kolo koje koristi kemijsko zlato nikla ima više gubitaka nikla od bakra, a niklovani površinski sloj će povećati gubitak GCPW ili mikrotrakaste linije (slika 3).Konačno, zbog male talasne dužine, promena debljine prevlake će takođe izazvati promenu faznog odziva, a uticaj GCPW je veći od uticaja mikrotrakaste linije.
Slika 3. Mikrotrakasta linija i GCPW kolo prikazani na slici koriste isti materijal kola (Rogersov 8mil debljine RO4003C™ laminata), utjecaj ENIG-a na GCPW kolo je daleko veći od onog na mikrotrakastu liniju na frekvenciji milimetarskog talasa.
Vrijeme objave: Okt-05-2022
