En els circuits o sistemes de microones, tot el circuit o sistema es compon sovint de molts dispositius bàsics de microones com ara filtres, acobladors, divisors de potència, etc. S'espera que a través d'aquests dispositius sigui possible transmetre de manera eficient la potència del senyal d'un punt a un altre. un altre amb pèrdues mínimes;
En tot el sistema de radar del vehicle, la conversió d'energia implica principalment la transferència d'energia del xip a l'alimentador de la placa PCB, la transferència de l'alimentador al cos de l'antena i la radiació eficient d'energia per part de l'antena.En tot el procés de transferència d'energia, una part important és el disseny del convertidor.Els convertidors dels sistemes d'ones mil·límetres inclouen principalment la conversió de microstrip a substrat de guia d'ona integrada (SIW), conversió de microstrip a guia d'ona, conversió de SIW a guia d'ona, conversió de coaxial a guia d'ona, conversió de guia d'ona a guia d'ona i diferents tipus de conversió de guia d'ona.Aquest problema es centrarà en el disseny de conversió SIW de microbanda.
Diferents tipus d'estructures de transport
Microstripés una de les estructures de guia més utilitzades a freqüències de microones relativament baixes.Els seus principals avantatges són l'estructura senzilla, el baix cost i l'alta integració amb components de muntatge superficial.Una línia de microstrip típica es forma utilitzant conductors en un costat d'un substrat de capa dielèctrica, formant un únic pla de terra a l'altre costat, amb aire per sobre.El conductor superior és bàsicament un material conductor (generalment coure) amb forma d'un cable estret.L'amplada de línia, el gruix, la permitivitat relativa i la tangent de pèrdua dielèctrica del substrat són paràmetres importants.A més, el gruix del conductor (és a dir, el gruix de la metal·lització) i la conductivitat del conductor també són crítics a freqüències més altes.Considerant acuradament aquests paràmetres i utilitzant línies de microstrip com a unitat bàsica per a altres dispositius, es poden dissenyar molts dispositius i components de microones impresos, com ara filtres, acobladors, divisors/combinadors de potència, mescladors, etc. No obstant això, a mesura que augmenta la freqüència (quan es mou a freqüències de microones relativament altes) augmenten les pèrdues de transmissió i es produeix radiació.Per tant, es prefereixen guies d'ones de tubs buits com ara guies d'ones rectangulars a causa de les pèrdues més petites a freqüències més altes (sense radiació).L'interior de la guia d'ones sol ser aire.Però si es desitja, es pot omplir de material dielèctric, donant-li una secció transversal més petita que una guia d'ones plena de gas.Tanmateix, les guies d'ones de tub buit sovint són voluminosos, poden ser pesades, especialment a freqüències més baixes, requereixen requisits de fabricació més alts i són costoses i no es poden integrar amb estructures impreses planes.
PRODUCTES D'ANTENES DE MICROSTRIP RFMISO:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35GHz
L'altra és una estructura de guia híbrida entre una estructura de microstrip i una guia d'ona, anomenada guia d'ona integrada en el substrat (SIW).Un SIW és una estructura integrada semblant a una guia d'ones fabricada sobre un material dielèctric, amb conductors a la part superior i inferior i una matriu lineal de dues vies metàl·liques que formen les parets laterals.En comparació amb les estructures de microstrip i guies d'ona, SIW és rendible, té un procés de fabricació relativament fàcil i es pot integrar amb dispositius planars.A més, el rendiment a altes freqüències és millor que el de les estructures de microstrip i té propietats de dispersió de guia d'ona.Com es mostra a la figura 1;
Directrius de disseny SIW
Les guies d'ones integrades en substrat (SIW) són estructures semblants a guies d'ones integrades fabricades mitjançant dues fileres de vies metàl·liques incrustades en un dielèctric que connecta dues plaques metàl·liques paral·leles.Les parets laterals formen fileres de metall passant per forats.Aquesta estructura té les característiques de línies microstrip i guies d'ones.El procés de fabricació també és similar a altres estructures planes impreses.A la figura 2.1 es mostra una geometria SIW típica, on la seva amplada (és a dir, la separació entre vies en la direcció lateral (as)), el diàmetre de les vies (d) i la longitud de pas (p) s'utilitzen per dissenyar l'estructura SIW Els paràmetres geomètrics més importants (mostrats a la figura 2.1) s'explicaran a la següent secció.Tingueu en compte que el mode dominant és TE10, igual que la guia d'ones rectangular.La relació entre la freqüència de tall fc de guies d'ones plenes d'aire (AFWG) i guies d'ones plenes de dielèctrics (DFWG) i les dimensions a i b és el primer punt del disseny SIW.Per a guies d'ones plenes d'aire, la freqüència de tall és la que es mostra a la fórmula següent
Estructura bàsica i fórmula de càlcul SIW[1]
on c és la velocitat de la llum a l'espai lliure, m i n són els modes, a és la mida de la guia d'ones més llarga i b és la mida de la guia d'ones més curta.Quan la guia d'ones funciona en mode TE10, es pot simplificar a fc=c/2a;quan la guia d'ones s'omple de dielèctric, la longitud de la banda a es calcula per ad=a/Sqrt(εr), on εr és la constant dielèctrica del medi;Per tal que SIW funcioni en mode TE10, l'espaiat entre els forats p, el diàmetre d i el costat ample han de satisfer la fórmula de la part superior dreta de la figura següent, i també hi ha fórmules empíriques de d<λg i p<2d [ 2];
on λg és la longitud d'ona guiada: al mateix temps, el gruix del substrat no afectarà el disseny de la mida SIW, però afectarà la pèrdua de l'estructura, de manera que s'han de tenir en compte els avantatges de baixes pèrdues dels substrats d'alt gruix. .
Conversió de microstrip a SIW
Quan una estructura de microstrip s'ha de connectar a un SIW, la transició de microstrip cònic és un dels principals mètodes de transició preferits, i la transició cònic sol proporcionar una coincidència de banda ampla en comparació amb altres transicions impreses.Una estructura de transició ben dissenyada té reflexos molt baixos i la pèrdua d'inserció és causada principalment per pèrdues dielèctriques i conductores.La selecció de substrats i materials conductors determina principalment la pèrdua de la transició.Atès que el gruix del substrat dificulta l'amplada de la línia de microstrip, els paràmetres de la transició afilada s'han d'ajustar quan canvia el gruix del substrat.Un altre tipus de guia d'ona coplanar a terra (GCPW) també és una estructura de línia de transmissió àmpliament utilitzada en sistemes d'alta freqüència.Els conductors laterals propers a la línia de transmissió intermèdia també serveixen de terra.Ajustant l'amplada de l'alimentador principal i la bretxa al terra lateral, es pot obtenir la impedància característica requerida.
Microstrip a SIW i GCPW a SIW
La figura següent és un exemple del disseny de microstrip a SIW.El medi utilitzat és Rogers3003, la constant dielèctrica és 3,0, el valor de pèrdua real és 0,001 i el gruix és de 0,127 mm.L'amplada de l'alimentador als dos extrems és de 0,28 mm, que coincideix amb l'amplada de l'alimentador d'antena.El diàmetre del forat passant és d = 0,4 mm i l'espaiat p = 0,6 mm.La mida de la simulació és de 50 mm * 12 mm * 0,127 mm.La pèrdua global a la banda de pas és d'uns 1,5 dB (que es pot reduir encara més optimitzant l'espaiat lateral ample).
Estructura SIW i els seus paràmetres S
Distribució de camp elèctric @79GHz
Hora de publicació: 18-gen-2024
