In microgolfcircuits of -systemen bestaat het hele circuit of systeem vaak uit veel basismicrogolfapparaten zoals filters, koppelaars, stroomverdelers, enz. Het is te hopen dat het via deze apparaten mogelijk is om signaalvermogen efficiënt van het ene punt naar het andere te verzenden. een andere met minimaal verlies;
In het gehele voertuigradarsysteem omvat energieconversie voornamelijk de overdracht van energie van de chip naar de feeder op de printplaat, de overdracht van de feeder naar het antennelichaam en de efficiënte straling van energie door de antenne.In het gehele energieoverdrachtsproces is een belangrijk onderdeel het ontwerp van de omvormer.De converters in millimetergolfsystemen omvatten hoofdzakelijk conversie van microstrip naar substraat-geïntegreerde golfgeleider (SIW), conversie van microstrip naar golfgeleider, conversie van SIW naar golfgeleider, conversie van coaxiaal naar golfgeleider, conversie van golfgeleider naar golfgeleider en verschillende soorten conversie van golfgeleiders.Deze uitgave zal zich richten op het ontwerp van microband SIW-conversie.
Verschillende soorten transportstructuren
Microstripis een van de meest gebruikte geleidingsstructuren bij relatief lage microgolffrequenties.De belangrijkste voordelen zijn de eenvoudige structuur, lage kosten en hoge integratie met opbouwcomponenten.Een typische microstriplijn wordt gevormd met behulp van geleiders aan de ene kant van een diëlektrische laagsubstraat, die aan de andere kant een enkel aardvlak vormen, met lucht erboven.De bovenste geleider is in feite een geleidend materiaal (meestal koper) gevormd tot een smalle draad.Lijnbreedte, dikte, relatieve permittiviteit en diëlektrische verliestangens van het substraat zijn belangrijke parameters.Bovendien zijn de dikte van de geleider (dat wil zeggen de metallisatiedikte) en de geleidbaarheid van de geleider ook van cruciaal belang bij hogere frequenties.Door deze parameters zorgvuldig te overwegen en microstriplijnen te gebruiken als basiseenheid voor andere apparaten, kunnen veel gedrukte microgolfapparaten en -componenten worden ontworpen, zoals filters, koppelaars, stroomverdelers/combiners, mixers, enz. Naarmate de frequentie echter toeneemt (bij de overstap naar relatief hoge microgolffrequenties) nemen de transmissieverliezen toe en treedt er straling op.Daarom hebben holle buisgolfgeleiders, zoals rechthoekige golfgeleiders, de voorkeur vanwege kleinere verliezen bij hogere frequenties (geen straling).Het inwendige van de golfgeleider bestaat gewoonlijk uit lucht.Maar desgewenst kan hij gevuld worden met diëlektrisch materiaal, waardoor hij een kleinere doorsnede krijgt dan een met gas gevulde golfgeleider.Golfgeleiders met holle buizen zijn echter vaak omvangrijk, kunnen zwaar zijn, vooral bij lagere frequenties, vereisen hogere productie-eisen en zijn kostbaar, en kunnen niet worden geïntegreerd met vlakke gedrukte structuren.
RFMISO MICROSTRIP ANTENNE PRODUCTEN:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35GHz
De andere is een hybride geleidingsstructuur tussen een microstripstructuur en een golfgeleider, een zogenaamde substraatgeïntegreerde golfgeleider (SIW).Een SIW is een geïntegreerde golfgeleiderachtige structuur vervaardigd uit een diëlektrisch materiaal, met geleiders aan de boven- en onderkant en een lineaire reeks van twee metalen via's die de zijwanden vormen.Vergeleken met microstrip- en golfgeleiderstructuren is SIW kosteneffectief, heeft een relatief eenvoudig productieproces en kan worden geïntegreerd met vlakke apparaten.Bovendien zijn de prestaties bij hoge frequenties beter dan die van microstripstructuren en heeft het golfgeleiderdispersie-eigenschappen.Zoals weergegeven in figuur 1;
SIW-ontwerprichtlijnen
Substraatgeïntegreerde golfgeleiders (SIW's) zijn geïntegreerde golfgeleiderachtige structuren die zijn vervaardigd door gebruik te maken van twee rijen metalen via's ingebed in een diëlektricum dat twee parallelle metalen platen verbindt.Rijen metalen gaten vormen de zijwanden.Deze structuur heeft de kenmerken van microstriplijnen en golfgeleiders.Het productieproces is ook vergelijkbaar met andere bedrukte platte structuren.Een typische SIW-geometrie wordt getoond in figuur 2.1, waarbij de breedte (dat wil zeggen de scheiding tussen via's in de laterale richting (as)), de diameter van de via's (d) en de steeklengte (p) worden gebruikt om de SIW-structuur te ontwerpen. De belangrijkste geometrische parameters (weergegeven in Figuur 2.1) worden in de volgende paragraaf toegelicht.Merk op dat de dominante modus TE10 is, net als de rechthoekige golfgeleider.De relatie tussen de afsnijfrequentie fc van met lucht gevulde golfgeleiders (AFWG) en diëlektrisch gevulde golfgeleiders (DFWG) en de afmetingen a en b is het eerste punt van het SIW-ontwerp.Voor met lucht gevulde golfgeleiders is de afsnijfrequentie zoals weergegeven in de onderstaande formule
SIW-basisstructuur en berekeningsformule[1]
waarbij c de lichtsnelheid in de vrije ruimte is, m en n de modi zijn, a de langere golfgeleidergrootte is en b de kortere golfgeleidergrootte is.Wanneer de golfgeleider in TE10-modus werkt, kan deze worden vereenvoudigd tot fc=c/2a;wanneer de golfgeleider gevuld is met diëlektricum, wordt de breedtelengte a berekend door ad=a/Sqrt(εr), waarbij εr de diëlektrische constante van het medium is;Om SIW in de TE10-modus te laten werken, moeten de afstand tussen de gaten p, de diameter d en de brede zijde voldoen aan de formule rechtsboven in de onderstaande afbeelding, en er zijn ook empirische formules van d<λg en p<2d [ 2];
waarbij λg de geleide golfgolflengte is: Tegelijkertijd heeft de dikte van het substraat geen invloed op het ontwerp van de SIW-grootte, maar wel op het verlies van de structuur, dus de voordelen met laag verlies van substraten met een hoge dikte moeten worden overwogen .
Conversie van microstrip naar SIW
Wanneer een microstripstructuur moet worden aangesloten op een SIW, is de taps toelopende microstripovergang een van de belangrijkste voorkeursovergangsmethoden, en de taps toelopende overgang biedt doorgaans een breedbandmatch in vergelijking met andere gedrukte overgangen.Een goed ontworpen overgangsstructuur heeft zeer lage reflecties en invoegverlies wordt voornamelijk veroorzaakt door diëlektrische en geleiderverliezen.De keuze van substraat- en geleidermaterialen bepaalt vooral het verlies van de overgang.Omdat de dikte van het substraat de breedte van de microstriplijn belemmert, moeten de parameters van de taps toelopende overgang worden aangepast wanneer de dikte van het substraat verandert.Een ander type geaarde coplanaire golfgeleider (GCPW) is ook een veelgebruikte transmissielijnstructuur in hoogfrequente systemen.De zijgeleiders dichtbij de tussenliggende transmissielijn dienen tevens als aarde.Door de breedte van de hoofdtoevoer en de opening naar de zijgrond aan te passen, kan de vereiste karakteristieke impedantie worden verkregen.
Microstrip naar SIW en GCPW naar SIW
De onderstaande afbeelding is een voorbeeld van het ontwerp van microstrip naar SIW.Het gebruikte medium is Rogers3003, de diëlektrische constante is 3,0, de werkelijke verlieswaarde is 0,001 en de dikte is 0,127 mm.De breedte van de feeder aan beide uiteinden is 0,28 mm, wat overeenkomt met de breedte van de antennefeeder.De diameter van het doorgaande gat is d=0,4 mm en de afstand p=0,6 mm.De simulatiegrootte is 50 mm * 12 mm * 0,127 mm.Het totale verlies in de doorlaatband is ongeveer 1,5 dB (wat verder kan worden verminderd door de afstand tussen de brede zijden te optimaliseren).
SIW-structuur en zijn S-parameters
Elektrische veldverdeling op 79GHz
Posttijd: 18 januari 2024
