Честотата на сигнала в приложението на автомобилния радар варира между 30 и 300 GHz, дори до 24 GHz.С помощта на различни функции на веригата тези сигнали се предават чрез различни технологии за преносна линия, като микролентови линии, лентови линии, интегриран вълновод на субстрата (SIW) и заземен копланарен вълновод (GCPW).Тези технологии за преносна линия (фиг. 1) обикновено се използват при микровълнови честоти, а понякога и при честоти на милиметрови вълни.Необходими са ламинатни материали за верига, специално използвани за това високочестотно състояние.Микролентовата линия, като най-простата и най-често използвана технология за верига за преносна линия, може да постигне висока степен на квалификация на веригата чрез използване на конвенционална технология за обработка на верига.Но когато честотата се повиши до честотата на милиметровата вълна, това може да не е най-добрата линия за предаване на веригата.Всяка преносна линия има своите предимства и недостатъци.Например, въпреки че микролентовата линия е лесна за обработка, тя трябва да реши проблема с високата загуба на радиация, когато се използва при честота на милиметрова вълна.
Фигура 1 При преминаване към честота на милиметрови вълни, дизайнерите на микровълнови вериги трябва да се изправят пред избора на най-малко четири технологии за предавателни линии на микровълнова честота
Въпреки че отворената структура на микролентовата линия е удобна за физическо свързване, тя също ще причини някои проблеми при по-високи честоти.В микролентовата предавателна линия електромагнитните (ЕМ) вълни се разпространяват през проводника на материала на веригата и диелектричния субстрат, но някои електромагнитни вълни се разпространяват през околния въздух.Поради ниската Dk стойност на въздуха, ефективната Dk стойност на веригата е по-ниска от тази на материала на веригата, което трябва да се вземе предвид при симулацията на веригата.В сравнение с ниско Dk, веригите, направени от материали с високо Dk, са склонни да възпрепятстват предаването на електромагнитни вълни и да намалят скоростта на разпространение.Поради това в схеми с милиметрови вълни обикновено се използват материали с ниско Dk.
Тъй като във въздуха има известна степен на електромагнитна енергия, веригата на микролентовата линия ще излъчва навън във въздуха, подобно на антена.Това ще причини ненужни загуби на радиация във веригата на микролентовата линия и загубата ще се увеличи с увеличаването на честотата, което също носи предизвикателства пред дизайнерите на схеми, които изучават микролентовата линия, за да ограничат загубата на радиация на веригата.За да се намалят загубите на радиация, микролентовите линии могат да бъдат произведени с материали на веригата с по-високи стойности на Dk.Увеличаването на Dk обаче ще забави скоростта на разпространение на електромагнитната вълна (спрямо въздуха), причинявайки изместване на фазата на сигнала.Друг метод е да се намалят загубите на радиация чрез използване на по-тънки материали за веригата за обработка на микролентови линии.Въпреки това, в сравнение с по-дебелите материали на веригата, по-тънките материали на веригата са по-податливи на влиянието на грапавостта на повърхността на медното фолио, което също ще причини известно изместване на фазата на сигнала.
Въпреки че конфигурацията на веригата на микролентовата линия е проста, веригата на микролентовата линия в милиметровия вълнов диапазон се нуждае от прецизен контрол на толеранса.Например, ширината на проводника трябва да бъде строго контролирана и колкото по-висока е честотата, толкова по-строг ще бъде толерансът.Следователно микролентовата линия в честотната лента на милиметровите вълни е много чувствителна към промяната на технологията на обработка, както и към дебелината на диелектричния материал и медта в материала, а изискванията за толеранс за необходимия размер на веригата са много строги.
Stripline е надеждна технология за преносна линия, която може да играе добра роля в милиметровата честота на вълната.Въпреки това, в сравнение с микролентовата линия, лентовият проводник е заобиколен от средата, така че не е лесно да свържете конектора или други входно/изходни портове към лентовата линия за предаване на сигнал.Лентовата линия може да се разглежда като вид плосък коаксиален кабел, в който проводникът е обвит с диелектричен слой и след това покрит със слой.Тази структура може да осигури висококачествен изолационен ефект на веригата, като същевременно поддържа разпространението на сигнала в материала на веригата (а не в околния въздух).Електромагнитната вълна винаги се разпространява през материала на веригата.Лентовата верига може да бъде симулирана според характеристиките на материала на веригата, без да се отчита влиянието на електромагнитните вълни във въздуха.Въпреки това, проводникът на веригата, заобиколен от средата, е уязвим към промени в технологията на обработка и предизвикателствата на подаването на сигнала затрудняват справянето на лентовата линия, особено при условие на по-малък размер на конектора при милиметрова честота на вълната.Следователно, с изключение на някои вериги, използвани в автомобилните радари, лентовите линии обикновено не се използват във вериги с милиметрови вълни.
Тъй като във въздуха има известна степен на електромагнитна енергия, веригата на микролентовата линия ще излъчва навън във въздуха, подобно на антена.Това ще причини ненужни загуби на радиация във веригата на микролентовата линия и загубата ще се увеличи с увеличаването на честотата, което също носи предизвикателства пред дизайнерите на схеми, които изучават микролентовата линия, за да ограничат загубата на радиация на веригата.За да се намалят загубите на радиация, микролентовите линии могат да бъдат произведени с материали на веригата с по-високи стойности на Dk.Увеличаването на Dk обаче ще забави скоростта на разпространение на електромагнитната вълна (спрямо въздуха), причинявайки изместване на фазата на сигнала.Друг метод е да се намалят загубите на радиация чрез използване на по-тънки материали за веригата за обработка на микролентови линии.Въпреки това, в сравнение с по-дебелите материали на веригата, по-тънките материали на веригата са по-податливи на влиянието на грапавостта на повърхността на медното фолио, което също ще причини известно изместване на фазата на сигнала.
Въпреки че конфигурацията на веригата на микролентовата линия е проста, веригата на микролентовата линия в милиметровия вълнов диапазон се нуждае от прецизен контрол на толеранса.Например, ширината на проводника трябва да бъде строго контролирана и колкото по-висока е честотата, толкова по-строг ще бъде толерансът.Следователно микролентовата линия в честотната лента на милиметровите вълни е много чувствителна към промяната на технологията на обработка, както и към дебелината на диелектричния материал и медта в материала, а изискванията за толеранс за необходимия размер на веригата са много строги.
Stripline е надеждна технология за преносна линия, която може да играе добра роля в милиметровата честота на вълната.Въпреки това, в сравнение с микролентовата линия, лентовият проводник е заобиколен от средата, така че не е лесно да свържете конектора или други входно/изходни портове към лентовата линия за предаване на сигнал.Лентовата линия може да се разглежда като вид плосък коаксиален кабел, в който проводникът е обвит с диелектричен слой и след това покрит със слой.Тази структура може да осигури висококачествен изолационен ефект на веригата, като същевременно поддържа разпространението на сигнала в материала на веригата (а не в околния въздух).Електромагнитната вълна винаги се разпространява през материала на веригата.Лентовата верига може да бъде симулирана според характеристиките на материала на веригата, без да се отчита влиянието на електромагнитните вълни във въздуха.Въпреки това, проводникът на веригата, заобиколен от средата, е уязвим към промени в технологията на обработка и предизвикателствата на подаването на сигнала затрудняват справянето на лентовата линия, особено при условие на по-малък размер на конектора при милиметрова честота на вълната.Следователно, с изключение на някои вериги, използвани в автомобилните радари, лентовите линии обикновено не се използват във вериги с милиметрови вълни.
Фигура 2 Дизайнът и симулацията на проводника на веригата GCPW е правоъгълен (фигурата по-горе), но проводникът е обработен в трапец (фигурата по-долу), което ще има различни ефекти върху честотата на милиметровите вълни.
За много нововъзникващи приложения на вериги с милиметрови вълни, които са чувствителни към отговора на фазата на сигнала (като автомобилен радар), причините за несъответствие на фазите трябва да бъдат сведени до минимум.Веригата GCPW с честота на милиметрова вълна е уязвима към промени в материалите и технологията на обработка, включително промени в стойността на материала Dk и дебелината на субстрата.Второ, работата на веригата може да бъде повлияна от дебелината на медния проводник и грапавостта на повърхността на медното фолио.Следователно дебелината на медния проводник трябва да се поддържа в рамките на строг толеранс и грапавостта на повърхността на медното фолио трябва да бъде сведена до минимум.Трето, изборът на повърхностно покритие на веригата GCPW може също да повлияе на производителността на веригата с милиметрови вълни.Например веригата, използваща химическо никелово злато, има повече загуби на никел, отколкото мед, а никелираният повърхностен слой ще увеличи загубата на GCPW или микролентова линия (Фигура 3).И накрая, поради малката дължина на вълната, промяната на дебелината на покритието също ще доведе до промяна на фазовия отговор и влиянието на GCPW е по-голямо от това на микролентовата линия.
Фигура 3 Микролентовата линия и веригата GCPW, показани на фигурата, използват един и същ материал на веригата (8mil дебел RO4003C™ ламинат на Роджърс), влиянието на ENIG върху веригата GCPW е много по-голямо от това върху микролентовата линия при милиметрова честота на вълната.
Време на публикуване: 5 октомври 2022 г
