فرکانس سیگنال در استفاده از رادار خودرو بین 30 تا 300 گیگاهرتز، حتی تا 24 گیگاهرتز متغیر است.با کمک توابع مختلف مدار، این سیگنال ها از طریق فناوری های مختلف خطوط انتقال مانند خطوط میکرواستریپ، خطوط نواری، موجبر یکپارچه بستر (SIW) و موجبر همسطح زمینی (GCPW) منتقل می شوند.این فناوری‌های خطوط انتقال (شکل 1) معمولاً در فرکانس‌های مایکروویو و گاهی اوقات در فرکانس‌های موج میلیمتری استفاده می‌شوند.مواد ورقه ورقه مدار که مخصوصاً برای این شرایط فرکانس بالا استفاده می شود مورد نیاز است.خط میکرواستریپ، به عنوان ساده ترین و رایج ترین فناوری مدار خط انتقال، می تواند با استفاده از فناوری پردازش مدار معمولی به نرخ بالای مدار بسته دست یابد.اما وقتی فرکانس به فرکانس موج میلی متری افزایش می یابد، ممکن است بهترین خط انتقال مدار نباشد.هر خط انتقال مزایا و معایب خاص خود را دارد.به عنوان مثال، اگرچه پردازش خط میکرواستریپ آسان است، اما باید مشکل تلفات تابش زیاد را هنگام استفاده در فرکانس موج میلی متری حل کند.
شکل 1 هنگام انتقال به فرکانس موج میلی متری، طراحان مدار مایکروویو باید حداقل چهار فناوری خط انتقال در فرکانس مایکروویو را انتخاب کنند.
اگرچه ساختار باز خط میکرواستریپ برای اتصال فیزیکی مناسب است، اما در فرکانس های بالاتر نیز باعث ایجاد مشکلاتی می شود.در خط انتقال میکرو نوار، امواج الکترومغناطیسی (EM) از طریق هادی مواد مدار و بستر دی الکتریک منتشر می شوند، اما برخی از امواج الکترومغناطیسی در هوای اطراف منتشر می شوند.به دلیل پایین بودن مقدار Dk هوا، مقدار Dk موثر مدار کمتر از ماده مدار است که باید در شبیه سازی مدار در نظر گرفته شود.در مقایسه با Dk کم، مدارهای ساخته شده از مواد Dk بالا تمایل دارند که مانع از انتقال امواج الکترومغناطیسی شده و سرعت انتشار را کاهش دهند.بنابراین در مدارهای موج میلیمتری معمولاً از مواد مدار Dk پایین استفاده می شود.
از آنجایی که درجه خاصی از انرژی الکترومغناطیسی در هوا وجود دارد، مدار خط میکرواستریپ مانند یک آنتن به سمت بیرون به هوا تابش می کند.این باعث تلفات غیرضروری تشعشع به مدار خط میکرواستریپ می‌شود و با افزایش فرکانس تلفات افزایش می‌یابد که همچنین چالش‌هایی را برای طراحان مدار که خط میکرواستریپ را مطالعه می‌کنند تا تلفات تابش مدار را محدود کنند، به همراه دارد.به منظور کاهش اتلاف تشعشع، خطوط میکرواستریپ را می توان با مواد مدار با مقادیر Dk بالاتر ساخت.با این حال، افزایش Dk باعث کاهش سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی (نسبت به هوا) می شود و باعث تغییر فاز سیگنال می شود.روش دیگر کاهش تلفات تابش با استفاده از مواد مدار نازکتر برای پردازش خطوط میکرواستریپ است.با این حال، در مقایسه با مواد مدار ضخیم‌تر، مواد مدار نازکتر در معرض تأثیر زبری سطح فویل مس هستند، که همچنین باعث تغییر فاز سیگنال مشخصی می‌شود.
اگرچه پیکربندی مدار خط میکرواستریپ ساده است، مدار خط میکرواستریپ در باند موج میلیمتری نیاز به کنترل تلرانس دقیق دارد.به عنوان مثال، عرض هادی که باید به شدت کنترل شود، و هر چه فرکانس بالاتر باشد، تلرانس دقیق تر خواهد بود.بنابراین، خط میکرو نوار در باند فرکانس موج میلی متری به تغییر تکنولوژی پردازش و همچنین ضخامت مواد دی الکتریک و مس در ماده بسیار حساس است و الزامات تحمل برای اندازه مدار مورد نیاز بسیار سخت است.
Stripline یک فناوری خط انتقال مدار قابل اعتماد است که می تواند نقش خوبی در فرکانس موج میلی متری داشته باشد.با این حال، در مقایسه با خط میکرواستریپ، هادی نوار توسط رسانه احاطه شده است، بنابراین اتصال کانکتور یا سایر پورت های ورودی/خروجی به خط نواری برای انتقال سیگنال آسان نیست.خط نواری را می توان به عنوان نوعی کابل کواکسیال مسطح در نظر گرفت که در آن هادی توسط یک لایه دی الکتریک پیچیده شده و سپس توسط یک لایه پوشانده می شود.این ساختار می تواند اثر جداسازی مدار با کیفیت بالا را ارائه دهد، در حالی که انتشار سیگنال را در مواد مدار (به جای هوای اطراف) حفظ می کند.موج الکترومغناطیسی همیشه از طریق مواد مدار منتشر می شود.مدار نواری را می توان با توجه به ویژگی های مواد مدار، بدون در نظر گرفتن تأثیر موج الکترومغناطیسی در هوا شبیه سازی کرد.با این حال، هادی مدار احاطه شده توسط رسانه نسبت به تغییرات در فناوری پردازش آسیب‌پذیر است و چالش‌های تغذیه سیگنال، مقابله با خط لوله را دشوار می‌کند، به ویژه در شرایط اندازه اتصال کوچکتر در فرکانس موج میلیمتری.بنابراین، به جز برخی مدارهای مورد استفاده در رادارهای خودرو، معمولاً از خطوط نواری در مدارهای موج میلی متری استفاده نمی شود.
از آنجایی که درجه خاصی از انرژی الکترومغناطیسی در هوا وجود دارد، مدار خط میکرواستریپ مانند یک آنتن به سمت بیرون به هوا تابش می کند.این باعث تلفات غیرضروری تشعشع به مدار خط میکرواستریپ می‌شود و با افزایش فرکانس تلفات افزایش می‌یابد که همچنین چالش‌هایی را برای طراحان مدار که خط میکرواستریپ را مطالعه می‌کنند تا تلفات تابش مدار را محدود کنند، به همراه دارد.به منظور کاهش اتلاف تشعشع، خطوط میکرواستریپ را می توان با مواد مدار با مقادیر Dk بالاتر ساخت.با این حال، افزایش Dk باعث کاهش سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی (نسبت به هوا) می شود و باعث تغییر فاز سیگنال می شود.روش دیگر کاهش تلفات تابش با استفاده از مواد مدار نازکتر برای پردازش خطوط میکرواستریپ است.با این حال، در مقایسه با مواد مدار ضخیم‌تر، مواد مدار نازکتر در معرض تأثیر زبری سطح فویل مس هستند، که همچنین باعث تغییر فاز سیگنال مشخصی می‌شود.
اگرچه پیکربندی مدار خط میکرواستریپ ساده است، مدار خط میکرواستریپ در باند موج میلیمتری نیاز به کنترل تلرانس دقیق دارد.به عنوان مثال، عرض هادی که باید به شدت کنترل شود، و هر چه فرکانس بالاتر باشد، تلرانس دقیق تر خواهد بود.بنابراین، خط میکرو نوار در باند فرکانس موج میلی متری به تغییر تکنولوژی پردازش و همچنین ضخامت مواد دی الکتریک و مس در ماده بسیار حساس است و الزامات تحمل برای اندازه مدار مورد نیاز بسیار سخت است.
Stripline یک فناوری خط انتقال مدار قابل اعتماد است که می تواند نقش خوبی در فرکانس موج میلی متری داشته باشد.با این حال، در مقایسه با خط میکرواستریپ، هادی نوار توسط رسانه احاطه شده است، بنابراین اتصال کانکتور یا سایر پورت های ورودی/خروجی به خط نواری برای انتقال سیگنال آسان نیست.خط نواری را می توان به عنوان نوعی کابل کواکسیال مسطح در نظر گرفت که در آن هادی توسط یک لایه دی الکتریک پیچیده شده و سپس توسط یک لایه پوشانده می شود.این ساختار می تواند اثر جداسازی مدار با کیفیت بالا را ارائه دهد، در حالی که انتشار سیگنال را در مواد مدار (به جای هوای اطراف) حفظ می کند.موج الکترومغناطیسی همیشه از طریق مواد مدار منتشر می شود.مدار نواری را می توان با توجه به ویژگی های مواد مدار، بدون در نظر گرفتن تأثیر موج الکترومغناطیسی در هوا شبیه سازی کرد.با این حال، هادی مدار احاطه شده توسط رسانه نسبت به تغییرات در فناوری پردازش آسیب‌پذیر است و چالش‌های تغذیه سیگنال، مقابله با خط لوله را دشوار می‌کند، به ویژه در شرایط اندازه اتصال کوچکتر در فرکانس موج میلیمتری.بنابراین، به جز برخی مدارهای مورد استفاده در رادارهای خودرو، معمولاً از خطوط نواری در مدارهای موج میلی متری استفاده نمی شود.
شکل 2 طراحی و شبیه سازی هادی مدار GCPW مستطیلی است (شکل بالا)، اما هادی به شکل ذوزنقه ای (شکل زیر) پردازش می شود که اثرات متفاوتی بر فرکانس موج میلی متری خواهد داشت.
برای بسیاری از کاربردهای مدار موج میلیمتری نوظهور که به پاسخ فاز سیگنال حساس هستند (مانند رادار خودرو)، دلایل ناسازگاری فاز باید به حداقل برسد.مدار GCPW فرکانس موج میلیمتری نسبت به تغییرات در مواد و فناوری پردازش، از جمله تغییرات در مقدار Dk مواد و ضخامت بستر آسیب‌پذیر است.ثانیاً، عملکرد مدار ممکن است تحت تأثیر ضخامت هادی مسی و زبری سطح فویل مسی قرار گیرد.بنابراین، ضخامت هادی مسی باید در یک تحمل دقیق نگه داشته شود و زبری سطح فویل مسی باید به حداقل برسد.ثالثاً، انتخاب پوشش سطح در مدار GCPW نیز ممکن است بر عملکرد موج میلی متری مدار تأثیر بگذارد.به عنوان مثال، مداری که از طلای نیکل شیمیایی استفاده می کند، تلفات نیکل بیشتری نسبت به مس دارد و لایه سطحی نیکل اندود شده، تلفات GCPW یا خط میکرواستریپ را افزایش می دهد (شکل 3).در نهایت، به دلیل طول موج کم، تغییر ضخامت پوشش نیز باعث تغییر پاسخ فاز خواهد شد و تأثیر GCPW بیشتر از خط میکرواستریپ است.
شکل 3 خط میکرواستریپ و مدار GCPW که در شکل نشان داده شده است از مواد مدار مشابهی استفاده می کنند (لامینیت RO4003C™ راجرز با ضخامت 8 میل)، تأثیر ENIG بر مدار GCPW به مراتب بیشتر از خط میکرواستریپ در فرکانس موج میلی متری است.
زمان ارسال: اکتبر-05-2022
