Nos circuítos ou sistemas de microondas, o circuíto ou sistema completo adoita estar composto por moitos dispositivos básicos de microondas, como filtros, acopladores, divisores de potencia, etc. Espérase que a través destes dispositivos sexa posible transmitir eficientemente a potencia do sinal dun punto a outro. outro cunha perda mínima;
En todo o sistema de radar do vehículo, a conversión de enerxía implica principalmente a transferencia de enerxía do chip ao alimentador da placa PCB, a transferencia do alimentador ao corpo da antena e a radiación eficiente de enerxía pola antena.En todo o proceso de transferencia de enerxía, unha parte importante é o deseño do conversor.Os conversores dos sistemas de ondas milimétricas inclúen principalmente a conversión de microstrip a substrate integrated waveguide (SIW), conversión de microstrip a guía de onda, conversión SIW a guía de onda, conversión coaxial a guía de onda, conversión de guía de onda a guía de onda e diferentes tipos de conversión de guía de onda.Este problema centrarase no deseño de conversión SIW de microbanda.
Diferentes tipos de estruturas de transporte
Microtiraé unha das estruturas guía máis utilizadas a frecuencias de microondas relativamente baixas.As súas principais vantaxes son a estrutura sinxela, o baixo custo e a alta integración con compoñentes de montaxe en superficie.Unha liña microstrip típica fórmase utilizando condutores nun lado dun substrato de capa dieléctrica, formando un único plano de terra no outro lado, con aire por riba.O condutor superior é basicamente un material condutor (xeralmente cobre) formado nun fío estreito.O ancho da liña, o grosor, a permitividade relativa e a tanxente de perda dieléctrica do substrato son parámetros importantes.Ademais, o grosor do condutor (é dicir, o grosor da metalización) e a condutividade do condutor tamén son críticos a frecuencias máis altas.Considerando coidadosamente estes parámetros e utilizando liñas de microtiras como a unidade básica para outros dispositivos, pódense deseñar moitos dispositivos e compoñentes de microondas impresos, como filtros, acopladores, divisores/combinadores de potencia, mesturadores, etc. Non obstante, a medida que aumenta a frecuencia (ao pasar a frecuencias de microondas relativamente altas) aumentan as perdas de transmisión e prodúcese radiación.Polo tanto, prefírense as guías de ondas de tubo oco, como as guías de onda rectangulares, debido a que as perdas son menores a frecuencias máis altas (sen radiación).O interior da guía de ondas adoita ser aire.Pero se o desexa, pódese encher con material dieléctrico, dándolle unha sección transversal máis pequena que unha guía de ondas chea de gas.Non obstante, as guías de ondas de tubo oco adoitan ser voluminosas, poden ser pesadas, especialmente a frecuencias máis baixas, requiren requisitos de fabricación máis elevados e son custosas e non se poden integrar con estruturas impresas planas.
PRODUCTOS DE ANTENA MICROSTRIP RFMISO:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22, 4,25-4,35 GHz
O outro é unha estrutura de guía híbrida entre unha estrutura de microtira e unha guía de ondas, chamada guía de ondas integrada por substrato (SIW).Un SIW é unha estrutura de tipo guía de ondas integrada fabricada nun material dieléctrico, con condutores na parte superior e inferior e unha matriz lineal de dúas vías metálicas que forman as paredes laterais.En comparación coas estruturas de microstrip e guía de ondas, SIW é rendible, ten un proceso de fabricación relativamente sinxelo e pódese integrar con dispositivos planos.Ademais, o rendemento a altas frecuencias é mellor que o das estruturas de microstrip e ten propiedades de dispersión de guía de ondas.Como se mostra na figura 1;
Pautas de deseño SIW
As guías de onda integradas de substrato (SIW) son estruturas tipo guía de onda integradas fabricadas usando dúas filas de vías metálicas incrustadas nun dieléctrico que conecta dúas placas metálicas paralelas.Filas de metal a través de buratos forman as paredes laterais.Esta estrutura ten as características de liñas de microstrip e guías de ondas.O proceso de fabricación tamén é similar a outras estruturas planas impresas.Na Figura 2.1 móstrase unha xeometría SIW típica, onde a súa anchura (é dicir, a separación entre vías na dirección lateral (as)), o diámetro das vías (d) e a lonxitude de paso (p) úsanse para deseñar a estrutura SIW. Na seguinte sección explicaranse os parámetros xeométricos máis importantes (mostrados na Figura 2.1).Teña en conta que o modo dominante é TE10, igual que a guía de ondas rectangular.A relación entre a frecuencia de corte fc das guías de onda cheas de aire (AFWG) e das guías de ondas cheas de dieléctrico (DFWG) e as dimensións a e b é o primeiro punto do deseño SIW.Para guías de onda cheas de aire, a frecuencia de corte é a que se mostra na fórmula a continuación
Estrutura básica do SIW e fórmula de cálculo[1]
onde c é a velocidade da luz no espazo libre, m e n son os modos, a é o tamaño da guía de ondas máis longa e b é o tamaño da guía de ondas máis curta.Cando a guía de ondas funciona en modo TE10, pódese simplificar a fc=c/2a;cando a guía de ondas está chea de dieléctrico, a lonxitude do lado ancho a calcúlase mediante ad=a/Sqrt(εr), onde εr é a constante dieléctrica do medio;Para que SIW funcione no modo TE10, a separación de orificios pasantes p, o diámetro d e o lado ancho deberían satisfacer a fórmula da parte superior dereita da figura a continuación, e tamén hai fórmulas empíricas de d<λg e p<2d. 2];
onde λg é a lonxitude de onda guiada: ao mesmo tempo, o grosor do substrato non afectará ao deseño do tamaño SIW, pero afectará á perda da estrutura, polo que deben considerarse as vantaxes de baixa perda dos substratos de alto espesor. .
Conversión de microstrip a SIW
Cando unha estrutura de microstrip necesita conectarse a un SIW, a transición de microstrip cónica é un dos principais métodos de transición preferidos, e a transición cónica adoita proporcionar unha coincidencia de banda ancha en comparación con outras transicións impresas.Unha estrutura de transición ben deseñada ten reflexos moi baixos, e a perda de inserción é causada principalmente por perdas dieléctricas e condutores.A selección de materiais de substrato e condutores determina principalmente a perda da transición.Dado que o grosor do substrato dificulta o ancho da liña de microstrip, os parámetros da transición cónica deben axustarse cando o grosor do substrato cambia.Outro tipo de guía de ondas coplanar con conexión a terra (GCPW) tamén é unha estrutura de liña de transmisión moi utilizada nos sistemas de alta frecuencia.Os condutores laterais próximos á liña de transmisión intermedia tamén serven de terra.Ao axustar o ancho do alimentador principal e a separación ao chan lateral, pódese obter a impedancia característica requirida.
Microstrip a SIW e GCPW a SIW
A figura seguinte é un exemplo do deseño de microstrip para SIW.O medio utilizado é Rogers3003, a constante dieléctrica é 3,0, o valor de perda real é 0,001 e o grosor é de 0,127 mm.O ancho do alimentador en ambos os extremos é de 0,28 mm, o que coincide co ancho do alimentador da antena.O diámetro do orificio pasante é d = 0,4 mm e a distancia p = 0,6 mm.O tamaño da simulación é de 50 mm * 12 mm * 0,127 mm.A perda global na banda de paso é de aproximadamente 1,5 dB (que se pode reducir aínda máis optimizando o espazo lado ancho).
Estrutura SIW e os seus parámetros S
Distribución de campos eléctricos a 79 GHz
Hora de publicación: 18-xan-2024
