Signalfrekvensen ved anvendelse af bilradar varierer mellem 30 og 300 GHz, endda så lavt som 24 GHz.Ved hjælp af forskellige kredsløbsfunktioner transmitteres disse signaler gennem forskellige transmissionslinjeteknologier såsom mikrostriplinjer, striplinjer, substratintegreret bølgeleder (SIW) og jordet koplanar bølgeleder (GCPW).Disse transmissionslinjeteknologier (fig. 1) bruges normalt ved mikrobølgefrekvenser og nogle gange ved millimeterbølgefrekvenser.Kredsløbslaminatmaterialer, der er specielt brugt til denne højfrekvente tilstand, er påkrævet.Microstrip-linje, som den enkleste og mest almindeligt anvendte transmissionslinjekredsløbsteknologi, kan opnå høj kredsløbskvalifikationshastighed ved at bruge konventionel kredsløbsbehandlingsteknologi.Men når frekvensen hæves til millimeterbølgefrekvensen, er det måske ikke den bedste kredsløbstransmissionslinje.Hver transmissionslinje har sine egne fordele og ulemper.For eksempel, selvom mikrostrip-linjen er let at behandle, skal den løse problemet med højt strålingstab, når den bruges ved millimeterbølgefrekvensen.
Figur 1 Ved overgang til millimeterbølgefrekvens skal designere af mikrobølgekredsløb stå over for valget af mindst fire transmissionslinjeteknologier ved mikrobølgefrekvens
Selvom den åbne struktur af microstrip-linjen er praktisk til fysisk forbindelse, vil den også forårsage nogle problemer ved højere frekvenser.I mikrostrip-transmissionslinjen udbreder elektromagnetiske (EM) bølger sig gennem lederen af kredsløbsmaterialet og det dielektriske substrat, men nogle elektromagnetiske bølger forplanter sig gennem den omgivende luft.På grund af luftens lave Dk-værdi er kredsløbets effektive Dk-værdi lavere end kredsløbsmaterialets, hvilket skal tages i betragtning ved kredsløbssimulering.Sammenlignet med lav Dk har kredsløb lavet af høj Dk materialer en tendens til at hindre transmissionen af elektromagnetiske bølger og reducere udbredelseshastigheden.Derfor bruges lav Dk-kredsløbsmaterialer normalt i millimeterbølgekredsløb.
Fordi der er en vis grad af elektromagnetisk energi i luften, vil mikrostrip linjekredsløbet stråle udad i luften, svarende til en antenne.Dette vil medføre unødvendigt strålingstab til mikrostrip-ledningskredsløbet, og tabet vil stige med frekvensstigningen, hvilket også giver udfordringer for kredsløbsdesignerne, som studerer mikrostrip-linien for at begrænse kredsløbsstrålingstabet.For at reducere strålingstabet kan mikrostrip-linjer fremstilles med kredsløbsmaterialer med højere Dk-værdier.Dog vil stigningen af Dk sænke den elektromagnetiske bølgeudbredelseshastighed (i forhold til luften), hvilket forårsager signalfaseforskydningen.En anden metode er at reducere strålingstabet ved at bruge tyndere kredsløbsmaterialer til at behandle mikrostrip-linjer.Sammenlignet med tykkere kredsløbsmaterialer er tyndere kredsløbsmaterialer imidlertid mere modtagelige for påvirkningen af kobberfoliens overfladeruhed, hvilket også vil forårsage en vis signalfaseforskydning.
Selvom konfigurationen af mikrostrip linjekredsløbet er enkel, har mikrostrip linjekredsløbet i millimeterbølgebåndet brug for præcis tolerancekontrol.For eksempel lederbredden, der skal kontrolleres strengt, og jo højere frekvensen er, desto strengere vil tolerancen være.Derfor er mikrostriplinjen i millimeterbølgefrekvensbåndet meget følsom over for ændringen af behandlingsteknologi, såvel som tykkelsen af det dielektriske materiale og kobber i materialet, og tolerancekravene til den nødvendige kredsløbsstørrelse er meget strenge.
Stripline er en pålidelig kredsløbstransmissionslinjeteknologi, som kan spille en god rolle i millimeterbølgefrekvens.Men sammenlignet med microstrip-linjen er stripline-lederen omgivet af mediet, så det er ikke let at forbinde stikket eller andre input/output-porte til stripline for signaltransmission.Striplinjen kan betragtes som en slags fladt koaksialkabel, hvori lederen er pakket ind af et dielektrisk lag og derefter dækket af et lag.Denne struktur kan give højkvalitets kredsløbsisoleringseffekt, samtidig med at signaludbredelsen bevares i kredsløbsmaterialet (i stedet for i den omgivende luft).Den elektromagnetiske bølge forplanter sig altid gennem kredsløbsmaterialet.Stripline-kredsløbet kan simuleres i henhold til kredsløbsmaterialets karakteristika uden at tage hensyn til påvirkningen af elektromagnetiske bølger i luften.Kredsløbslederen omgivet af mediet er imidlertid sårbar over for ændringer i processeringsteknologi, og udfordringerne ved signaltilførsel gør det vanskeligt for stripline at klare sig, især under betingelse af mindre konnektorstørrelse ved millimeterbølgefrekvens.Derfor, bortset fra nogle kredsløb, der bruges i bilradarer, bruges striplines normalt ikke i millimeterbølgekredsløb.
Fordi der er en vis grad af elektromagnetisk energi i luften, vil mikrostrip linjekredsløbet stråle udad i luften, svarende til en antenne.Dette vil medføre unødvendigt strålingstab til mikrostrip-ledningskredsløbet, og tabet vil stige med frekvensstigningen, hvilket også giver udfordringer for kredsløbsdesignerne, som studerer mikrostrip-linien for at begrænse kredsløbsstrålingstabet.For at reducere strålingstabet kan mikrostrip-linjer fremstilles med kredsløbsmaterialer med højere Dk-værdier.Dog vil stigningen af Dk sænke den elektromagnetiske bølgeudbredelseshastighed (i forhold til luften), hvilket forårsager signalfaseforskydningen.En anden metode er at reducere strålingstabet ved at bruge tyndere kredsløbsmaterialer til at behandle mikrostrip-linjer.Sammenlignet med tykkere kredsløbsmaterialer er tyndere kredsløbsmaterialer imidlertid mere modtagelige for påvirkningen af kobberfoliens overfladeruhed, hvilket også vil forårsage en vis signalfaseforskydning.
Selvom konfigurationen af mikrostrip linjekredsløbet er enkel, har mikrostrip linjekredsløbet i millimeterbølgebåndet brug for præcis tolerancekontrol.For eksempel lederbredden, der skal kontrolleres strengt, og jo højere frekvensen er, desto strengere vil tolerancen være.Derfor er mikrostriplinjen i millimeterbølgefrekvensbåndet meget følsom over for ændringen af behandlingsteknologi, såvel som tykkelsen af det dielektriske materiale og kobber i materialet, og tolerancekravene til den nødvendige kredsløbsstørrelse er meget strenge.
Stripline er en pålidelig kredsløbstransmissionslinjeteknologi, som kan spille en god rolle i millimeterbølgefrekvens.Men sammenlignet med microstrip-linjen er stripline-lederen omgivet af mediet, så det er ikke let at forbinde stikket eller andre input/output-porte til stripline for signaltransmission.Striplinjen kan betragtes som en slags fladt koaksialkabel, hvori lederen er pakket ind af et dielektrisk lag og derefter dækket af et lag.Denne struktur kan give højkvalitets kredsløbsisoleringseffekt, samtidig med at signaludbredelsen bevares i kredsløbsmaterialet (i stedet for i den omgivende luft).Den elektromagnetiske bølge forplanter sig altid gennem kredsløbsmaterialet.Stripline-kredsløbet kan simuleres i henhold til kredsløbsmaterialets karakteristika uden at tage hensyn til påvirkningen af elektromagnetiske bølger i luften.Kredsløbslederen omgivet af mediet er imidlertid sårbar over for ændringer i processeringsteknologi, og udfordringerne ved signaltilførsel gør det vanskeligt for stripline at klare sig, især under betingelse af mindre konnektorstørrelse ved millimeterbølgefrekvens.Derfor, bortset fra nogle kredsløb, der bruges i bilradarer, bruges striplines normalt ikke i millimeterbølgekredsløb.
Figur 2 Designet og simuleringen af GCPW-kredsløbslederen er rektangulær (ovenfor figur), men lederen bearbejdes til en trapezoid (nedenfor figur), som vil have forskellige effekter på millimeterbølgefrekvensen.
For mange nye millimeterbølgekredsløbsapplikationer, der er følsomme over for signalfaserespons (såsom bilradar), bør årsagerne til faseinkonsistens minimeres.Millimeterbølgefrekvensen GCPW-kredsløbet er sårbart over for ændringer i materialer og procesteknologi, herunder ændringer i materiale Dk-værdi og substrattykkelse.For det andet kan kredsløbets ydeevne blive påvirket af tykkelsen af kobberlederen og overfladeruheden af kobberfolien.Derfor bør tykkelsen af kobberleder holdes inden for en streng tolerance, og overfladeruheden af kobberfolie skal minimeres.For det tredje kan valget af overfladebelægning på GCPW-kredsløbet også påvirke kredsløbets millimeterbølgeydelse.For eksempel har kredsløbet, der bruger kemisk nikkelguld, mere nikkeltab end kobber, og det nikkelbelagte overfladelag vil øge tabet af GCPW eller mikrostriplinje (figur 3).Endelig, på grund af den lille bølgelængde, vil ændringen af belægningstykkelse også forårsage ændringen af faserespons, og indflydelsen af GCPW er større end mikrostrip-linjens indflydelse.
Figur 3 Mikrostriplinjen og GCPW-kredsløbet vist i figuren bruger det samme kredsløbsmateriale (Rogers' 8 mil tykke RO4003C™-laminat), indflydelsen af ENIG på GCPW-kredsløbet er langt større end på mikrostriplinjen ved millimeterbølgefrekvens.
Indlægstid: Okt-05-2022
