У мікрохвильових схемах або системах вся схема або система часто складається з багатьох базових мікрохвильових пристроїв, таких як фільтри, з’єднувачі, дільники потужності тощо. Є надія, що за допомогою цих пристроїв можна ефективно передавати потужність сигналу від однієї точки до інший з мінімальними втратами;
У всій радіолокаційній системі транспортного засобу перетворення енергії в основному передбачає передачу енергії від мікросхеми до фідера на платі друкованої плати, передачу фідера на корпус антени та ефективне випромінювання енергії антеною.У всьому процесі передачі енергії важливою частиною є конструкція перетворювача.Перетворювачі в системах міліметрового діапазону в основному включають перетворення інтегрованого хвилеводу (SIW) з мікросмужкової в підкладку, перетворення з мікросмужкового в хвилевід, перетворення SIW в хвилевід, перетворення коаксіального в хвилевід, перетворення хвилеводу в хвилевід і різні типи перетворення хвилеводу.У цьому випуску буде зосереджено проект перетворення мікродіапазону SIW.
Різні види транспортних споруд
мікрополосковає однією з найбільш широко використовуваних напрямних структур на відносно низьких мікрохвильових частотах.Його головними перевагами є проста структура, низька вартість і висока інтеграція з компонентами поверхневого монтажу.Типова мікросмужкова лінія формується за допомогою провідників на одній стороні підкладки з діелектричним шаром, утворюючи єдину площину заземлення на іншій стороні з повітрям над нею.Верхній провідник — це в основному провідний матеріал (зазвичай мідь), у формі вузького дроту.Ширина лінії, товщина, відносна діелектрична проникність і тангенс діелектричних втрат підкладки є важливими параметрами.Крім того, товщина провідника (тобто товщина металізації) і провідність провідника також є критичними на високих частотах.Ретельно враховуючи ці параметри та використовуючи мікрополоскові лінії як базову одиницю для інших пристроїв, можна розробити багато друкованих мікрохвильових пристроїв і компонентів, таких як фільтри, з’єднувачі, дільники/об’єднувачі потужності, змішувачі тощо. Однак із збільшенням частоти (при переході до відносно високі мікрохвильові частоти) збільшуються втрати передачі та виникає випромінювання.Тому хвилеводи з порожнистими трубками, такі як прямокутні хвилеводи, є кращими через менші втрати на високих частотах (відсутність випромінювання).Всередині хвилеводу зазвичай повітря.Але при бажанні його можна заповнити діелектричним матеріалом, що дасть йому менший поперечний переріз, ніж газонаповнений хвилевід.Однак хвилеводи з порожнистими трубками часто громіздкі, можуть бути важкими, особливо на низьких частотах, вимагають вищих вимог до виробництва та є дорогими, і їх неможливо інтегрувати з плоскими друкованими структурами.
МІКРОСМУЖКОВІ АНТЕНИ RFMISO:
RM-MA25527-22,25,5-27 ГГц
RM-MA425435-22,4,25-4,35 ГГц
Інша являє собою гібридну направляючу структуру між мікросмужковою структурою та хвилеводом, яка називається інтегрованим хвилеводом з підкладкою (SIW).SIW — це інтегрована хвилевідна структура, виготовлена на діелектричному матеріалі, з провідниками зверху та знизу та лінійним масивом із двох металевих отворів, які утворюють бічні стінки.У порівнянні з мікросмужковими та хвилевідними структурами, SIW є економічно ефективним, має відносно простий процес виробництва та може бути інтегрований з планарними пристроями.Крім того, продуктивність на високих частотах краща, ніж у мікросмужкових структур, і має властивості хвилеводної дисперсії.Як показано на малюнку 1;
Інструкції з проектування SIW
Інтегровані в підкладку хвилеводи (SIW) — це інтегровані хвилеводні структури, виготовлені за допомогою двох рядів металевих отворів, вбудованих у діелектрик, що з’єднує дві паралельні металеві пластини.Ряди металевих наскрізних отворів утворюють бічні стінки.Ця структура має характеристики мікросмужкових ліній і хвилеводів.Процес виготовлення також подібний до інших друкованих плоских структур.Типова геометрія SIW показана на малюнку 2.1, де її ширина (тобто відстань між отворами в бічному напрямку (as)), діаметр отворів (d) і довжина кроку (p) використовуються для розробки структури SIW. Найважливіші геометричні параметри (показані на малюнку 2.1) будуть пояснені в наступному розділі.Зверніть увагу, що домінуючою модою є TE10, як і прямокутний хвилевід.Співвідношення між граничною частотою fc заповнених повітрям хвилеводів (AFWG) і заповнених діелектриком хвилеводів (DFWG) і розмірами a і b є першим пунктом конструкції SIW.Для заповнених повітрям хвилеводів частота зрізу вказана у формулі нижче
Основна структура SIW і формула розрахунку[1]
де c — швидкість світла у вільному просторі, m і n — моди, a — довший розмір хвилеводу, b — менший розмір хвилеводу.Коли хвилевід працює в режимі TE10, його можна спростити до fc=c/2a;коли хвилевід заповнений діелектриком, довжина широкої сторони a обчислюється як ad=a/Sqrt(εr), де εr діелектрична проникність середовища;щоб SIW працював у режимі TE10, відстань між наскрізними отворами p, діаметр d і широка сторона as повинні задовольняти формулу у верхньому правому куті малюнка нижче, а також є емпіричні формули d<λg і p<2d [ 2];
де λg — довжина хвилі спрямованого випромінювання: у той же час товщина підкладки не вплине на дизайн розміру SIW, але вплине на втрати структури, тому слід враховувати переваги низьких втрат підкладок високої товщини .
Перетворення мікрополоскової в SIW
Коли мікросмужкову структуру потрібно підключити до SIW, конічний мікросмужковий перехід є одним із основних переважних методів переходу, і конічний перехід зазвичай забезпечує широкосмуговий збіг порівняно з іншими друкованими переходами.Добре спроектована перехідна структура має дуже низькі відбиття, а внесені втрати в основному викликані втратами в діелектрику та провіднику.Вибір матеріалів підкладки та провідника в основному визначає втрати переходу.Оскільки товщина підкладки перешкоджає ширині мікросмужкової лінії, параметри конічного переходу слід регулювати при зміні товщини підкладки.Інший тип заземленого копланарного хвилеводу (GCPW) також є широко використовуваною структурою лінії передачі у високочастотних системах.Бічні провідники, розташовані поблизу проміжної лінії електропередачі, також служать заземленням.Шляхом регулювання ширини основного фідера та зазору до бокової землі можна отримати необхідний характеристичний опір.
Мікрополоскова до SIW і GCPW до SIW
На малюнку нижче наведено приклад конструкції мікросмужкової до SIW.Використовується середовище Rogers3003, діелектрична проникність 3,0, справжнє значення втрат 0,001, товщина 0,127 мм.Ширина фідера з обох кінців становить 0,28 мм, що відповідає ширині фідера антени.Діаметр наскрізного отвору становить d=0,4 мм, а відстань p=0,6 мм.Розмір моделювання 50 мм * 12 мм * 0,127 мм.Загальні втрати в смузі пропускання становлять приблизно 1,5 дБ (що можна ще більше зменшити шляхом оптимізації розносу по широкій стороні).
Структура SIW та її S-параметри
Розподіл електричного поля на 79 ГГц
Час публікації: 18 січня 2024 р
