마이크로파 회로 또는 시스템에서 전체 회로 또는 시스템은 필터, 커플러, 전력 분배기 등과 같은 많은 기본 마이크로파 장치로 구성되는 경우가 많습니다. 이러한 장치를 통해 한 지점에서 여러 지점으로 신호 전력을 효율적으로 전송할 수 있을 것으로 기대됩니다. 최소한의 손실로 다른 것;
전체 차량 레이더 시스템에서 에너지 변환은 주로 칩에서 PCB 보드의 피더로 에너지 전달, 피더를 안테나 본체로 전달, 안테나에 의한 효율적인 에너지 방사를 포함합니다.전체 에너지 전달 과정에서 중요한 부분은 변환기의 설계입니다.밀리미터파 시스템의 변환기에는 주로 마이크로스트립에서 기판 통합 도파관(SIW)으로 변환, 마이크로스트립에서 도파관으로 변환, SIW에서 도파관으로 변환, 동축에서 도파관으로 변환, 도파관에서 도파관으로 변환 및 다양한 유형의 도파관 변환이 포함됩니다.이번 호에서는 마이크로밴드 SIW 변환 설계에 중점을 둘 것입니다.
다양한 유형의 운송 구조
마이크로스트립상대적으로 낮은 마이크로파 주파수에서 가장 널리 사용되는 가이드 구조 중 하나입니다.주요 장점은 간단한 구조, 저렴한 비용, 표면 실장 부품과의 높은 통합성입니다.일반적인 마이크로스트립 라인은 유전층 기판의 한 면에 있는 도체를 사용하여 형성되며, 다른 면에는 단일 접지면을 형성하고 그 위에 공기가 있습니다.상단 도체는 기본적으로 좁은 와이어 모양의 전도성 물질(보통 구리)입니다.기판의 선폭, 두께, 비유전율, 유전손실 탄젠트는 중요한 매개변수입니다.또한 도체의 두께(즉, 금속화 두께)와 도체의 전도성도 고주파수에서 중요합니다.이러한 매개변수를 주의 깊게 고려하고 마이크로스트립 라인을 다른 장치의 기본 단위로 사용함으로써 필터, 커플러, 전력 분배기/결합기, 믹서 등과 같은 많은 인쇄된 마이크로파 장치 및 구성 요소를 설계할 수 있습니다. 상대적으로 높은 마이크로파 주파수) 전송 손실이 증가하고 방사선이 발생합니다.따라서 직사각형 도파관과 같은 중공 튜브 도파관이 더 높은 주파수(방사선 없음)에서 더 작은 손실로 인해 선호됩니다.도파관의 내부는 일반적으로 공기입니다.그러나 원하는 경우 유전체 재료로 채워져 가스로 채워진 도파관보다 단면적이 더 작을 수 있습니다.그러나 중공관 도파관은 부피가 크고 특히 낮은 주파수에서 무거울 수 있으며 더 높은 제조 요구 사항이 필요하고 비용이 많이 들고 평면 인쇄 구조와 통합될 수 없습니다.
RFMISO 마이크로스트립 안테나 제품:
RM-MA25527-22,25.5-27GHz
RM-MA425435-22,4.25-4.35GHz
다른 하나는 SIW(Substrate Integrated Waveguide)라고 불리는 마이크로스트립 구조와 도파관 사이의 하이브리드 유도 구조입니다.SIW는 유전체 재료에 제작된 통합 도파관형 구조로, 상단과 하단에 도체가 있고 측벽을 형성하는 두 개의 금속 비아의 선형 배열이 있습니다.마이크로스트립 및 도파관 구조와 비교하여 SIW는 비용 효율적이고 제조 공정이 상대적으로 쉬우며 평면 장치와 통합될 수 있습니다.또한 고주파수에서의 성능은 마이크로스트립 구조보다 우수하며 도파관 분산 특성을 갖습니다.그림 1에 표시된 대로;
SIW 설계 지침
SIW(기판 통합 도파관)는 두 개의 평행한 금속판을 연결하는 유전체에 내장된 두 줄의 금속 비아를 사용하여 제작된 통합 도파관형 구조입니다.일련의 금속 관통 구멍이 측벽을 형성합니다.이 구조는 마이크로스트립 라인과 도파관의 특성을 갖고 있습니다.제조 공정도 다른 인쇄된 평면 구조물과 유사합니다.일반적인 SIW 형상은 그림 2.1에 나와 있습니다. 폭(즉, 측면 방향의 비아 사이의 간격(as)), 비아의 직경(d) 및 피치 길이(p)는 SIW 구조를 설계하는 데 사용됩니다. 가장 중요한 기하학적 매개변수(그림 2.1 참조)는 다음 섹션에서 설명됩니다.직사각형 도파관과 마찬가지로 주요 모드는 TE10입니다.공기 충전 도파관(AFWG)과 유전체 충전 도파관(DFWG)의 차단 주파수 fc와 치수 a 및 b 사이의 관계는 SIW 설계의 첫 번째 포인트입니다.공기가 채워진 도파관의 경우 차단 주파수는 아래 공식과 같습니다.
SIW 기본 구조 및 계산식[1]
여기서 c는 자유 공간에서의 빛의 속도, m과 n은 모드, a는 더 긴 도파관 크기, b는 더 짧은 도파관 크기입니다.도파관이 TE10 모드에서 작동하는 경우 fc=c/2a로 단순화할 수 있습니다.도파관이 유전체로 채워지면 넓은 면 길이 a는 ad=a/Sqrt(εr)로 계산됩니다. 여기서 εr은 매체의 유전 상수입니다.TE10 모드에서 SIW가 작동하려면 관통 구멍 간격 p, 직경 d 및 넓은 측면이 아래 그림의 오른쪽 상단의 공식을 만족해야 하며 d<λg 및 p<2d의 실험식도 있습니다. 2];
여기서 λg는 유도파 파장입니다. 동시에 기판의 두께는 SIW 크기 설계에 영향을 미치지 않지만 구조의 손실에는 영향을 미치므로 두꺼운 기판의 저손실 이점을 고려해야 합니다. .
마이크로스트립을 SIW로 변환
마이크로스트립 구조를 SIW에 연결해야 하는 경우 테이퍼형 마이크로스트립 전환이 선호되는 주요 전환 방법 중 하나이며, 테이퍼형 전환은 일반적으로 다른 인쇄된 전환과 비교하여 광대역 매칭을 제공합니다.잘 설계된 전이 구조는 반사가 매우 낮으며 삽입 손실은 주로 유전체 및 도체 손실로 인해 발생합니다.기판 및 도체 재료의 선택은 주로 전이 손실을 결정합니다.기판의 두께가 마이크로스트립 라인의 폭을 방해하므로 기판의 두께가 변경되면 테이퍼 전이의 매개변수를 조정해야 합니다.GCPW(접지 동일 평면 도파관)의 또 다른 유형은 고주파 시스템에서 널리 사용되는 전송선 구조입니다.중간 전송선에 가까운 측면 도체도 접지 역할을 합니다.메인 피더의 폭과 측면 접지와의 간격을 조정하여 필요한 특성 임피던스를 얻을 수 있습니다.
마이크로스트립을 SIW로, GCPW를 SIW로
아래 그림은 SIW에 대한 마이크로스트립 설계의 예입니다.사용된 매체는 Rogers3003, 유전율은 3.0, 실제 손실값은 0.001, 두께는 0.127mm이다.양쪽 끝의 피더 폭은 0.28mm로 안테나 피더 폭과 일치합니다.관통 구멍 직경은 d=0.4mm이고 간격은 p=0.6mm입니다.시뮬레이션 크기는 50mm*12mm*0.127mm입니다.통과대역의 전체 손실은 약 1.5dB입니다(넓은 쪽 간격을 최적화하여 더욱 줄일 수 있음).
SIW 구조 및 해당 S 매개변수
전기장 분포@79GHz
게시 시간: 2024년 1월 18일
