Az autóradar alkalmazásánál a jelfrekvencia 30 és 300 GHz között változik, még 24 GHz-ig is.A különböző áramköri funkciók segítségével ezeket a jeleket különböző átviteli vonali technológiákon keresztül továbbítják, mint például a mikroszalagos vonalakon, a szalagvezetékeken, a szubsztrát integrált hullámvezetőn (SIW) és a földelt koplanáris hullámvezetőn (GCPW).Ezeket az átviteli vonali technológiákat (1. ábra) általában mikrohullámú frekvenciákon, néha milliméteres hullámfrekvenciákon alkalmazzák.Kifejezetten ehhez a nagyfrekvenciás állapothoz használt áramköri laminált anyagokra van szükség.A mikroszalagos vonal, mint a legegyszerűbb és leggyakrabban használt átviteli vonali áramköri technológia, magas áramkör-minősítési arányt érhet el a hagyományos áramkör-feldolgozási technológia használatával.De ha a frekvenciát a milliméteres hullámfrekvenciára emelik, nem biztos, hogy ez a legjobb áramköri átviteli vonal.Minden átviteli vonalnak megvannak a maga előnyei és hátrányai.Például, bár a mikroszalag vonal könnyen feldolgozható, meg kell oldania a nagy sugárzási veszteség problémáját, ha milliméteres hullámfrekvencián használják.
1. ábra A milliméteres hullámfrekvenciára való átálláskor a mikrohullámú áramkörök tervezőinek legalább négy átviteli vezetéktechnológiát kell választaniuk mikrohullámú frekvencián.
Bár a microstrip vonal nyitott szerkezete kényelmes a fizikai csatlakozáshoz, a magasabb frekvenciákon is problémákat okoz.A mikroszalagos átviteli vonalon az elektromágneses (EM) hullámok az áramkör anyagának vezetőjén és a dielektromos hordozón keresztül terjednek, de bizonyos elektromágneses hullámok a környező levegőben terjednek.A levegő alacsony Dk értéke miatt az áramkör effektív Dk értéke alacsonyabb, mint az áramkör anyagé, amit a körszimulációnál figyelembe kell venni.Az alacsony Dk-értékkel összehasonlítva a magas Dk-értékkel rendelkező anyagokból készült áramkörök általában akadályozzák az elektromágneses hullámok átvitelét és csökkentik a terjedési sebességet.Ezért a milliméteres hullámú áramkörökben általában alacsony Dk áramköri anyagokat használnak.
Mivel bizonyos fokú elektromágneses energia van a levegőben, a mikroszalagos vonal áramköre az antennához hasonlóan kifelé sugárzik a levegőbe.Ez szükségtelen sugárzási veszteséget okoz a mikroszalagos vezeték áramkörében, és a veszteség a frekvencia növekedésével növekszik, ami szintén kihívást jelent az áramkör tervezői számára, akik a mikroszalagos vonalat tanulmányozzák az áramkör sugárzási veszteségének korlátozása érdekében.A sugárzási veszteség csökkentése érdekében a mikroszalagos vezetékeket nagyobb Dk értékű áramköri anyagokkal lehet előállítani.A Dk növekedése azonban lelassítja az elektromágneses hullám terjedési sebességét (a levegőhöz képest), ami a jel fáziseltolódását okozza.Egy másik módszer a sugárzási veszteség csökkentése vékonyabb áramköri anyagok felhasználásával a mikroszalagos vonalak feldolgozásához.A vastagabb áramköri anyagokhoz képest azonban a vékonyabb áramköri anyagok érzékenyebbek a rézfólia felületi érdességére, ami bizonyos jelfázis-eltolódást is okoz.
Bár a mikroszalagos vonaláramkör konfigurációja egyszerű, a milliméteres hullámsávban lévő mikroszalagos vonaláramkörnek pontos tűrésszabályozásra van szüksége.Például a vezeték szélességét szigorúan ellenőrizni kell, és minél nagyobb a frekvencia, annál szigorúbb a tűrés.Ezért a milliméteres hullámfrekvencia sávban lévő mikroszalag vonal nagyon érzékeny a feldolgozási technológia változására, valamint az anyagban lévő dielektromos anyag és a réz vastagságára, és a szükséges áramköri méretre vonatkozó tűréskövetelmények nagyon szigorúak.
A Stripline egy megbízható áramköri átviteli vonal technológia, amely jó szerepet játszhat a milliméteres hullámfrekvenciában.A mikroszalagos vezetékhez képest azonban a szalagvezetéket a közeg veszi körül, így nem könnyű a csatlakozót vagy más be-/kimeneti portokat a szalagvezetékhez csatlakoztatni jelátvitel céljából.A szalagvezeték egyfajta lapos koaxiális kábelnek tekinthető, amelyben a vezetőt dielektromos réteg burkolja be, majd réteg borítja.Ez a szerkezet kiváló minőségű áramkör-leválasztó hatást biztosít, miközben a jel terjedését az áramkör anyagában tartja (nem pedig a környező levegőben).Az elektromágneses hullám mindig az áramkör anyagán keresztül terjed.A szalagvezetékes áramkör szimulálható az áramkör anyagának jellemzői szerint, anélkül, hogy figyelembe kellene venni a levegőben lévő elektromágneses hullám hatását.A közeggel körülvett áramköri vezető azonban érzékeny a feldolgozási technológia változásaira, és a jelbetáplálás kihívásai megnehezítik a szalagvezeték számára a megbirkózást, különösen akkor, ha milliméteres hullámfrekvencián kisebb a csatlakozó mérete.Ezért az autóradarokban használt egyes áramkörök kivételével a szalagvezetékeket általában nem használják milliméteres hullámú áramkörökben.
Mivel bizonyos fokú elektromágneses energia van a levegőben, a mikroszalagos vonal áramköre az antennához hasonlóan kifelé sugárzik a levegőbe.Ez szükségtelen sugárzási veszteséget okoz a mikroszalagos vezeték áramkörében, és a veszteség a frekvencia növekedésével növekszik, ami szintén kihívást jelent az áramkör tervezői számára, akik a mikroszalagos vonalat tanulmányozzák az áramkör sugárzási veszteségének korlátozása érdekében.A sugárzási veszteség csökkentése érdekében a mikroszalagos vezetékeket nagyobb Dk értékű áramköri anyagokkal lehet előállítani.A Dk növekedése azonban lelassítja az elektromágneses hullám terjedési sebességét (a levegőhöz képest), ami a jel fáziseltolódását okozza.Egy másik módszer a sugárzási veszteség csökkentése vékonyabb áramköri anyagok felhasználásával a mikroszalagos vonalak feldolgozásához.A vastagabb áramköri anyagokhoz képest azonban a vékonyabb áramköri anyagok érzékenyebbek a rézfólia felületi érdességére, ami bizonyos jelfázis-eltolódást is okoz.
Bár a mikroszalagos vonaláramkör konfigurációja egyszerű, a milliméteres hullámsávban lévő mikroszalagos vonaláramkörnek pontos tűrésszabályozásra van szüksége.Például a vezeték szélességét szigorúan ellenőrizni kell, és minél nagyobb a frekvencia, annál szigorúbb a tűrés.Ezért a milliméteres hullámfrekvencia sávban lévő mikroszalag vonal nagyon érzékeny a feldolgozási technológia változására, valamint az anyagban lévő dielektromos anyag és a réz vastagságára, és a szükséges áramköri méretre vonatkozó tűréskövetelmények nagyon szigorúak.
A Stripline egy megbízható áramköri átviteli vonal technológia, amely jó szerepet játszhat a milliméteres hullámfrekvenciában.A mikroszalagos vezetékhez képest azonban a szalagvezetéket a közeg veszi körül, így nem könnyű a csatlakozót vagy más be-/kimeneti portokat a szalagvezetékhez csatlakoztatni jelátvitel céljából.A szalagvezeték egyfajta lapos koaxiális kábelnek tekinthető, amelyben a vezetőt dielektromos réteg burkolja be, majd réteg borítja.Ez a szerkezet kiváló minőségű áramkör-leválasztó hatást biztosít, miközben a jel terjedését az áramkör anyagában tartja (nem pedig a környező levegőben).Az elektromágneses hullám mindig az áramkör anyagán keresztül terjed.A szalagvezetékes áramkör szimulálható az áramkör anyagának jellemzői szerint, anélkül, hogy figyelembe kellene venni a levegőben lévő elektromágneses hullám hatását.A közeggel körülvett áramköri vezető azonban érzékeny a feldolgozási technológia változásaira, és a jelbetáplálás kihívásai megnehezítik a szalagvezeték számára a megbirkózást, különösen akkor, ha milliméteres hullámfrekvencián kisebb a csatlakozó mérete.Ezért az autóradarokban használt egyes áramkörök kivételével a szalagvezetékeket általában nem használják milliméteres hullámú áramkörökben.
2. ábra A GCPW áramköri vezető kialakítása és szimulációja téglalap alakú (fenti ábra), de a vezető trapéz alakúra van feldolgozva (az ábra alatt), ami eltérő hatással lesz a milliméteres hullámfrekvenciára.
Számos olyan feltörekvő milliméteres hullámú áramköri alkalmazásnál, amelyek érzékenyek a jel fázisválaszára (például az autóradar), a fázisinkonzisztencia okait minimálisra kell csökkenteni.A milliméteres hullámfrekvenciás GCPW áramkör érzékeny az anyagok és a feldolgozási technológia változásaira, beleértve az anyag Dk értékének és a hordozó vastagságának változásait.Másodszor, az áramkör teljesítményét befolyásolhatja a rézvezető vastagsága és a rézfólia felületi érdessége.Ezért a rézvezető vastagságát szigorú tűréshatáron belül kell tartani, és a rézfólia felületi érdességét minimálisra kell csökkenteni.Harmadszor, a GCPW áramkör felületi bevonatának megválasztása szintén befolyásolhatja az áramkör milliméteres hullámteljesítményét.Például a kémiai nikkel aranyat használó áramkör nagyobb nikkelveszteséggel rendelkezik, mint a réz, és a nikkelezett felületi réteg növeli a GCPW vagy a mikroszalag-vonal veszteségét (3. ábra).Végül a kis hullámhossz miatt a bevonat vastagságának változása a fázisválasz változását is okozza, és a GCPW hatása nagyobb, mint a mikroszalagos vonalé.
3. ábra Az ábrán látható mikroszalagos vonal és a GCPW áramkör ugyanazt az áramköri anyagot használja (Rogers 8 mil vastag RO4003C™ laminátum), az ENIG hatása a GCPW áramkörre sokkal nagyobb, mint a mikroszalagos vonalé milliméteres hullámfrekvencián.
Feladás időpontja: 2022.10.05
