În circuitele sau sistemele cu microunde, întregul circuit sau sistem este adesea compus din multe dispozitive de bază cu microunde, cum ar fi filtre, cuple, divizoare de putere etc. Se speră că prin aceste dispozitive este posibilă transmiterea eficientă a puterii semnalului de la un punct la altul cu pierdere minimă;
În întregul sistem radar al vehiculului, conversia energiei implică în principal transferul de energie de la cip la alimentatorul de pe placa PCB, transferul alimentatorului către corpul antenei și radiația eficientă a energiei de către antenă.În întregul proces de transfer de energie, o parte importantă este proiectarea convertorului.Convertoarele din sistemele cu unde milimetrice includ în principal conversie microbandă la ghid de undă integrat (SIW), conversie microbandă în ghid de undă, conversie SIW în ghid de undă, conversie coaxială în ghid de undă, conversie ghid de undă în ghid de undă și diferite tipuri de conversie a ghidului de undă.Această problemă se va concentra pe designul de conversie SIW microbandă.
Diferite tipuri de structuri de transport
Microbandăeste una dintre cele mai utilizate structuri de ghidare la frecvențe relativ scăzute ale microundelor.Principalele sale avantaje sunt structura simplă, costul scăzut și integrarea ridicată cu componentele montate pe suprafață.O linie microbandă tipică este formată folosind conductori pe o parte a substratului stratului dielectric, formând un singur plan de masă pe cealaltă parte, cu aer deasupra acestuia.Conductorul superior este practic un material conductiv (de obicei cupru) format într-un fir îngust.Lățimea liniei, grosimea, permitivitatea relativă și tangenta de pierdere dielectrică a substratului sunt parametri importanți.În plus, grosimea conductorului (adică grosimea metalizării) și conductivitatea conductorului sunt, de asemenea, critice la frecvențe mai mari.Luând în considerare cu atenție acești parametri și folosind liniile microbande ca unitate de bază pentru alte dispozitive, multe dispozitive și componente imprimate cu microunde pot fi proiectate, cum ar fi filtre, cuple, divizoare/combinatoare de putere, mixere etc. Cu toate acestea, pe măsură ce frecvența crește (când treceți la frecvențe relativ mari ale microundelor) pierderile de transmisie cresc și apar radiații.Prin urmare, ghidurile de undă cu tub gol, cum ar fi ghidurile de undă dreptunghiulare, sunt preferate din cauza pierderilor mai mici la frecvențe mai mari (fără radiație).Interiorul ghidului de undă este de obicei aer.Dar, dacă se dorește, poate fi umplut cu material dielectric, oferindu-i o secțiune transversală mai mică decât un ghid de undă umplut cu gaz.Cu toate acestea, ghidajele de undă cu tuburi goale sunt adesea voluminoase, pot fi grele în special la frecvențe mai mici, necesită cerințe de fabricație mai mari și sunt costisitoare și nu pot fi integrate cu structurile imprimate plane.
PRODUSE RFMISO ANTENA MICROSTRIP:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4.25-4.35GHz
Celălalt este o structură de ghidare hibridă între o structură cu microbandă și un ghid de undă, numit ghid de undă integrat în substrat (SIW).Un SIW este o structură integrată asemănătoare unui ghid de undă, fabricată pe un material dielectric, cu conductori în partea de sus și de jos și o matrice liniară de două căi metalice care formează pereții laterali.În comparație cu structurile cu microbenzi și ghiduri de undă, SIW este rentabil, are un proces de fabricație relativ ușor și poate fi integrat cu dispozitive plane.În plus, performanța la frecvențe înalte este mai bună decât cea a structurilor microstrip și are proprietăți de dispersie a ghidului de undă.După cum se arată în Figura 1;
Ghid de proiectare SIW
Ghidurile de undă integrate în substrat (SIW) sunt structuri asemănătoare ghidurilor de undă integrate fabricate prin utilizarea a două rânduri de canale metalice încorporate într-un dielectric care conectează două plăci metalice paralele.Rânduri de metal prin găuri formează pereții laterali.Această structură are caracteristicile liniilor microbande și ghidurilor de undă.Procesul de fabricație este, de asemenea, similar cu alte structuri plate imprimate.O geometrie tipică SIW este prezentată în Figura 2.1, în care lățimea acesteia (adică separarea dintre vias în direcția laterală (as)), diametrul traverselor (d) și lungimea pasului (p) sunt utilizate pentru a proiecta structura SIW Cei mai importanți parametri geometrici (prezentați în Figura 2.1) vor fi explicați în secțiunea următoare.Rețineți că modul dominant este TE10, la fel ca și ghidul de undă dreptunghiular.Relația dintre frecvența de tăiere fc a ghidurilor de undă umplute cu aer (AFWG) și ghidurilor de undă umplute cu dielectric (DFWG) și dimensiunile a și b este primul punct al proiectării SIW.Pentru ghidurile de undă umplute cu aer, frecvența de tăiere este cea prezentată în formula de mai jos
Structura de bază SIW și formula de calcul[1]
unde c este viteza luminii în spațiul liber, m și n sunt modurile, a este dimensiunea mai lungă a ghidului de undă și b este dimensiunea mai scurtă a ghidului de undă.Când ghidul de undă funcționează în modul TE10, acesta poate fi simplificat la fc=c/2a;când ghidul de undă este umplut cu dielectric, lungimea laterală a este calculată prin ad=a/Sqrt(εr), unde εr este constanta dielectrică a mediului;Pentru ca SIW să funcționeze în modul TE10, distanța dintre găurile traversante p, diametrul d și latura lată ar trebui să satisfacă formula din dreapta sus a figurii de mai jos și există și formule empirice pentru d<λg și p<2d [ 2];
unde λg este lungimea de undă ghidată: În același timp, grosimea substratului nu va afecta designul dimensiunii SIW, dar va afecta pierderea structurii, astfel încât avantajele de pierdere redusă ale substraturilor cu grosime mare ar trebui luate în considerare .
Conversie microstrip în SIW
Atunci când o structură microbandă trebuie conectată la un SIW, tranziția microbandă conică este una dintre principalele metode de tranziție preferate, iar tranziția conică oferă de obicei o potrivire în bandă largă în comparație cu alte tranziții tipărite.O structură de tranziție bine proiectată are reflexii foarte scăzute, iar pierderile de inserție sunt cauzate în principal de pierderile dielectrice și ale conductorilor.Selectarea materialelor substratului și conductorului determină în principal pierderea tranziției.Deoarece grosimea substratului împiedică lățimea liniei de microbenzi, parametrii tranziției conice ar trebui ajustați atunci când grosimea substratului se modifică.Un alt tip de ghid de undă coplanar împământat (GCPW) este, de asemenea, o structură de linie de transmisie utilizată pe scară largă în sistemele de înaltă frecvență.Conductoarele laterale apropiate de linia de transmisie intermediară servesc și ca masă.Prin reglarea lățimii alimentatorului principal și a golului față de pământul lateral, se poate obține impedanța caracteristică necesară.
Microstrip la SIW și GCPW la SIW
Figura de mai jos este un exemplu de proiectare a microstrip la SIW.Mediul utilizat este Rogers3003, constanta dielectrică este 3,0, valoarea pierderii adevărate este 0,001 și grosimea este de 0,127 mm.Lățimea alimentatorului la ambele capete este de 0,28 mm, ceea ce se potrivește cu lățimea alimentatorului de antenă.Diametrul găurii traversante este d=0,4mm, iar distanța p=0,6mm.Dimensiunea simulării este de 50 mm * 12 mm * 0,127 mm.Pierderea totală în banda de trecere este de aproximativ 1,5 dB (care poate fi redusă și mai mult prin optimizarea distanței laterale late).
Structura SIW și parametrii săi S
Distribuția câmpului electric la 79GHz
Ora postării: 18-ian-2024
