Розуміння переходу від мікрохвильових до міліметрових хвиль у дизайні друкованої плати

 

У галузі електронної інженерії проект друкованих дощок (ПХБ) стикається з численними проблемами та перетвореннями в міру збільшення частот роботи, а перехід від діапазону частот мікрохвильової печі до діапазону частот міліметрової хвилі являє собою критичну технологічну точку точки .}

Мікрохвильові печі, як правило, відносяться до електромагнітних хвиль із частотами між 300 МГц і 30 ГГц, широко використовуються в зв'язку (наприклад, радар, супутникове зв'язок), навігація та інші поля . Відносно зріла технічна система була сформована для дизайну друкованої плати в цій частоті, що вводить діапазон., наприклад, в режимі перехідної конструкції, що працює в галеньному досвіді, що є влаштованою, що в галогічному досвіді, що працює в галогічному досвіді. таких структур, як мікрострипні лінії та смужки та забезпечення цілісності сигналу .

Millimeter waves, on the other hand, are electromagnetic waves with frequencies ranging from 30GHz to 300GHz. In recent years, they have attracted significant attention due to emerging application demands such as 5G/6G communication, autonomous driving radar, and high-precision imaging. However, when transitioning to millimeter waves, PCB design needs to address a series of Нові випуски:

 

1. Мікрострипна технологія
Мікрострип-лінія-одна з найпростіших і найчастіше використовуваних технологій ліній передачі в мікрохвильових схемах, завдяки її простоті виготовлення та висококваліфікованою ., при переході до міліметрових хвильових частот, циркульні лінії Microstrip стикаються з численними проблемами .} ключовим питанням, що є вищою мірою, .}}} вищі to behave like antennas, radiating energy into the surrounding air. This leads to unnecessary signal loss, which becomes more severe as the frequency increases. Additionally, the manufacturing of microstrip circuits requires extremely high precision, with strict tolerances for conductor width and copper thickness. As the frequency rises, the tolerance requirements become even Сильніші та невеликі відхилення у виробничому процесі можуть спричинити серйозні проблеми з продуктивністю .

Ще одне завдання полягає в характеристиках розповсюдження електромагнітних хвиль у мікростірках . електромагнітні хвилі, що поширюються не лише через матеріал, але й через навколишнє повітря, яке має низьку діелектричну константу .}}}}}}} низька діелектрична константа, коли він впливає на ділянку, коли він взявся за ціле констатуру, що діє, коли він взявся за ділянку, що діє діелекція, що діє, що діє, що діє, що дієва константна константа, що працює на всю константну схему, що здійснює ціле константну, що діє, що входить до кінця, що входить до кінця, що діє, що в цілому, що входить до ділянки. Схема . При частотах міліметрової хвилі, ланцюгові матеріали з нижчою діелектричною константою зазвичай віддають перевагу для зменшення втрати сигналу, але це може призвести до більш повільного поширення хвиль та зрушень фаз .}

 

2. Стрип -технологія
Stripline is another reliable circuit technology capable of operating at millimeter-wave frequencies. It offers excellent isolation because the conductor is completely enclosed by dielectric material and ground planes. This design ensures that electromagnetic waves propagate entirely within the circuit material without interacting with the surrounding air. However, the problem with stripline is that it is difficult to запускові сигнали в ланцюг завдяки його закритому структурі .

Creating connectors for signal input and output becomes more challenging, especially at millimeter-wave frequencies. Moreover, this technology is highly sensitive to variations in the manufacturing process, making it difficult to achieve the required tolerances. For these reasons, stripline is less commonly used in millimeter-wave circuits, except for specific applications such as automotive radar systems.

 

3. Інтегрований хвилевод (SIW)
Технологія інтегрованої підкладки хвилеводу (SIW) набирає все більшої популярності в міліметрових хвилях, особливо в автомобільних радіолокаційних та інших системах зв'язку . SIW, поєднує переваги технології хвилеводу та друкованої плати (PCB) виготовлення . It утворює компактну прямокутну хвилевод, використовуючи найвищий шар, що використовується, і в нижній пліті, що використовується, за допомогою найвищого шару металу. (PTHS) . Ця конструкція дозволяє розповсюдити сигнал низької втрати навіть на високих частотах .

However, the manufacturing of SIW circuits requires extremely high precision. The PTHs must be placed within very tight tolerances, especially for higher frequencies, making the fabrication process quite challenging. Additionally, SIW requires materials with minimal variations in dielectric constant, which further increases manufacturing difficulties.

 

4. заземлений копланарна хвилевод (GCPW)
Grounded Coplanar Waveguide (GCPW) is another promising transmission line technology for millimeter-wave circuits. The GCPW structure combines dielectric materials and copper conductors to achieve low-loss signal propagation. It is particularly suitable for broadband RF, microwave, and millimeter-wave applications, such as test and measurement systems. GCPW також може бути використаний в інтегрованих конструкціях, де потрібні як міліметрові, так і низькі частоти ланцюги

But GCPW circuits are sensitive to variations in the manufacturing process, such as changes in the dielectric constant of the dielectric material, substrate thickness, and copper surface roughness. These factors may cause phase distortion, which becomes more critical at millimeter-wave frequencies. To ensure optimal performance, strict control over the manufacturing process is necessary, including maintaining precise conductor width and Товщина .

 

Ключові міркування в дизайні міліметрової хвилі
Оскільки додатки ланцюгів міліметрової хвилі, такі як автомобільні радари та 5G бездротові мережі, продовжують зростати, дизайнери повинні враховувати кілька ключових факторів при виборі матеріалів ланцюга та технології ліній передачі:

 

Виробничі допуски:

Мілліметрові хвильові схеми мають надзвичайно високі вимоги до толерантності до ширини провідника, товщину діелектричного шару та якість поверхні міді .}

Цілісність сигналу: Необхідно мінімізувати вплив таких факторів, як втрата випромінювання, спотворення фаз та зміни діелектричної константи матеріалів для забезпечення надійної продуктивності на високих частотах .}}}

Вибір матеріалів: Вибір матеріалів друкованої плати є вирішальним для продуктивності міліметрової хвильової схеми . матеріалів з низькою діелектричною константою, є кращими для зменшення втрати сигналу, але їх властивості повинні залишатися стабільними на високих частотах .

 

Висновок
The design of millimeter-wave frequency circuits faces unique challenges, but at the same time, it brings enormous opportunities for emerging applications such as 5G networks and Advanced Driver Assistance Systems (ADAS). Understanding the advantages and limitations of different transmission line technologies such as microstrip lines, striplines, SIW, and GCPW is crucial for making informed decisions in the transition from microwave до міліметрової хвилі дизайну .