En los circuitos o sistemas de microondas, todo el circuito o sistema suele estar compuesto por muchos dispositivos de microondas básicos, como filtros, acopladores, divisores de potencia, etc. Se espera que a través de estos dispositivos sea posible transmitir de manera eficiente la potencia de la señal de un punto a otro. otro con pérdida mínima;
En todo el sistema de radar del vehículo, la conversión de energía implica principalmente la transferencia de energía desde el chip al alimentador en la placa PCB, la transferencia del alimentador al cuerpo de la antena y la radiación eficiente de energía por parte de la antena.En todo el proceso de transferencia de energía una parte importante es el diseño del convertidor.Los convertidores en sistemas de ondas milimétricas incluyen principalmente conversión de microcinta a guía de ondas integrada de sustrato (SIW), conversión de microcinta a guía de ondas, conversión de SIW a guía de ondas, conversión de coaxial a guía de ondas, conversión de guía de ondas a guía de ondas y diferentes tipos de conversión de guía de ondas.Este número se centrará en el diseño de conversión SIW de microbanda.
Diferentes tipos de estructuras de transporte.
microtiraEs una de las estructuras guía más utilizadas en frecuencias de microondas relativamente bajas.Sus principales ventajas son una estructura simple, un bajo costo y una alta integración con componentes de montaje en superficie.Una línea microstrip típica se forma utilizando conductores en un lado de un sustrato de capa dieléctrica, formando un único plano de tierra en el otro lado, con aire encima.El conductor superior es básicamente un material conductor (generalmente cobre) con forma de alambre estrecho.El ancho de línea, el espesor, la permitividad relativa y la tangente de pérdida dieléctrica del sustrato son parámetros importantes.Además, el espesor del conductor (es decir, el espesor de la metalización) y la conductividad del conductor también son críticos a frecuencias más altas.Al considerar cuidadosamente estos parámetros y utilizar líneas microstrip como unidad básica para otros dispositivos, se pueden diseñar muchos dispositivos y componentes de microondas impresos, como filtros, acopladores, divisores/combinadores de potencia, mezcladores, etc. Sin embargo, a medida que aumenta la frecuencia (al pasar a frecuencias de microondas relativamente altas) las pérdidas de transmisión aumentan y se produce radiación.Por lo tanto, se prefieren las guías de ondas de tubo hueco, como las guías de ondas rectangulares, debido a que tienen pérdidas más pequeñas a frecuencias más altas (sin radiación).El interior de la guía de ondas suele ser aire.Pero si se desea, se puede llenar con material dieléctrico, dándole una sección transversal más pequeña que una guía de ondas llena de gas.Sin embargo, las guías de ondas de tubos huecos suelen ser voluminosas, pueden ser pesadas, especialmente a frecuencias más bajas, requieren mayores requisitos de fabricación y son costosas, y no pueden integrarse con estructuras impresas planas.
PRODUCTOS DE ANTENA DE MICROSTRIPA RFMISO:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35GHz
La otra es una estructura de guía híbrida entre una estructura de microcinta y una guía de ondas, llamada guía de ondas integrada en sustrato (SIW).Una SIW es una estructura integrada similar a una guía de ondas fabricada sobre un material dieléctrico, con conductores en la parte superior e inferior y una matriz lineal de dos vías metálicas que forman las paredes laterales.En comparación con las estructuras de microcinta y guía de ondas, SIW es rentable, tiene un proceso de fabricación relativamente sencillo y puede integrarse con dispositivos planos.Además, el rendimiento a altas frecuencias es mejor que el de las estructuras de microcinta y tiene propiedades de dispersión de guías de onda.Como se muestra en la Figura 1;
Directrices de diseño SIW
Las guías de ondas integradas en sustrato (SIW) son estructuras integradas similares a guías de ondas fabricadas mediante el uso de dos filas de vías metálicas incrustadas en un dieléctrico que conecta dos placas metálicas paralelas.Filas de orificios pasantes de metal forman las paredes laterales.Esta estructura tiene las características de líneas de microcinta y guías de ondas.El proceso de fabricación también es similar al de otras estructuras planas impresas.En la Figura 2.1 se muestra una geometría SIW típica, donde su ancho (es decir, la separación entre vías en la dirección lateral (as)), el diámetro de las vías (d) y la longitud del paso (p) se utilizan para diseñar la estructura SIW. Los parámetros geométricos más importantes (que se muestran en la Figura 2.1) se explicarán en la siguiente sección.Tenga en cuenta que el modo dominante es TE10, al igual que la guía de ondas rectangular.La relación entre la frecuencia de corte fc de guías de ondas llenas de aire (AFWG) y guías de ondas llenas de dieléctrico (DFWG) y las dimensiones a y b es el primer punto del diseño SIW.Para guías de ondas llenas de aire, la frecuencia de corte es como se muestra en la siguiente fórmula
Estructura básica de SIW y fórmula de cálculo[1]
donde c es la velocidad de la luz en el espacio libre, myn son los modos, a es el tamaño de guía de onda más largo y b es el tamaño de guía de onda más corto.Cuando la guía de ondas funciona en modo TE10, se puede simplificar a fc=c/2a;cuando la guía de ondas está llena de dieléctrico, la longitud lateral a se calcula mediante ad=a/Sqrt(εr), donde εr es la constante dieléctrica del medio;Para que SIW funcione en modo TE10, el espacio entre orificios pasantes p, el diámetro d y el lado ancho deben satisfacer la fórmula en la parte superior derecha de la figura siguiente, y también existen fórmulas empíricas de d<λg y p<2d [ 2];
donde λg es la longitud de onda de la onda guiada: al mismo tiempo, el espesor del sustrato no afectará el diseño del tamaño de SIW, pero sí afectará la pérdida de la estructura, por lo que se deben considerar las ventajas de las bajas pérdidas de los sustratos de alto espesor. .
Conversión de microstrip a SIW
Cuando es necesario conectar una estructura de microcinta a una SIW, la transición de microcinta cónica es uno de los principales métodos de transición preferidos, y la transición cónica generalmente proporciona una coincidencia de banda ancha en comparación con otras transiciones impresas.Una estructura de transición bien diseñada tiene reflexiones muy bajas y la pérdida de inserción es causada principalmente por pérdidas dieléctricas y de conductores.La selección del sustrato y de los materiales conductores determina principalmente la pérdida de la transición.Dado que el espesor del sustrato dificulta el ancho de la línea de microcinta, los parámetros de la transición cónica deben ajustarse cuando cambia el espesor del sustrato.Otro tipo de guía de ondas coplanar conectada a tierra (GCPW) también es una estructura de línea de transmisión ampliamente utilizada en sistemas de alta frecuencia.Los conductores laterales cercanos a la línea de transmisión intermedia también sirven como tierra.Ajustando el ancho del alimentador principal y el espacio con respecto al suelo lateral, se puede obtener la impedancia característica requerida.
Microstrip a SIW y GCPW a SIW
La siguiente figura es un ejemplo del diseño de microstrip para SIW.El medio utilizado es Rogers3003, la constante dieléctrica es 3,0, el valor de pérdida real es 0,001 y el espesor es 0,127 mm.El ancho del alimentador en ambos extremos es de 0,28 mm, lo que coincide con el ancho del alimentador de antena.El diámetro del orificio pasante es d=0,4 mm y el espaciado p=0,6 mm.El tamaño de la simulación es 50 mm*12 mm*0,127 mm.La pérdida total en la banda de paso es de aproximadamente 1,5 dB (que puede reducirse aún más optimizando el espaciado de los lados anchos).
Estructura SIW y sus parámetros S
Distribución de campo eléctrico @ 79GHz
Hora de publicación: 18 de enero de 2024
