במעגלים או מערכות מיקרוגל, המעגל או המערכת כולה מורכבת לרוב ממכשירי מיקרוגל בסיסיים רבים כגון מסננים, מצמדים, מחלקי הספק וכו'. יש לקוות שבאמצעות מכשירים אלו, ניתן להעביר ביעילות את הספק האות מנקודה אחת ל אחר עם הפסד מינימלי;
בכל מערכת המכ"ם של הרכב, המרת אנרגיה כוללת בעיקר העברת אנרגיה מהשבב למזין בלוח ה-PCB, העברת המזין לגוף האנטנה וקרינה יעילה של אנרגיה על ידי האנטנה.בכל תהליך העברת האנרגיה, חלק חשוב הוא עיצוב הממיר.הממירים במערכות גל מילימטר כוללים בעיקר המרת מיקרו-רצועה למצע משולבת (SIW), המרת מיקרו-רצועה ל-Wave, המרת SIW ל-Wave, המרת קואקסיאלית ל-Wave, המרת מוליך גל ל-Wave וסוגים שונים של המרת מוליך גל.נושא זה יתמקד בתכנון המרת SIW של מיקרו-פס.
סוגים שונים של מבני תחבורה
מיקרוסטריפהוא אחד ממבני המדריך הנפוצים ביותר בתדרי מיקרוגל נמוכים יחסית.היתרונות העיקריים שלו הם מבנה פשוט, עלות נמוכה ואינטגרציה גבוהה עם רכיבי הרכבה על פני השטח.קו מיקרו-סטריפ טיפוסי נוצר באמצעות מוליכים בצד אחד של מצע שכבה דיאלקטרי, ויוצרים מישור הארקה בודד בצד השני, עם אוויר מעליו.המוליך העליון הוא בעצם חומר מוליך (בדרך כלל נחושת) המעוצב לחוט צר.רוחב הקו, עובי, הפריטיטיביות היחסית, ומשיק הפסד דיאלקטרי של המצע הם פרמטרים חשובים.בנוסף, עובי המוליך (כלומר, עובי מתכת) והמוליכות של המוליך הם קריטיים גם בתדרים גבוהים יותר.על ידי בחינת פרמטרים אלה בקפידה ושימוש בקווי מיקרו-סטריפ כיחידה הבסיסית להתקנים אחרים, ניתן לתכנן התקני מיקרוגל מודפסים רבים ורכיבי מיקרוגל, כגון מסננים, מצמדים, מחלקי הספק/קומבינרים, מערבלים וכו'. אולם ככל שהתדר עולה (בעת מעבר ל- תדרי מיקרוגל גבוהים יחסית) הפסדי השידור גדלים ומתרחשת קרינה.לכן מועדפים מובילי גל של צינור חלול כגון מובילי גל מלבניים בגלל הפסדים קטנים יותר בתדרים גבוהים יותר (ללא קרינה).החלק הפנימי של מוליך הגל הוא בדרך כלל אוויר.אבל אם תרצה, ניתן למלא אותו בחומר דיאלקטרי, מה שנותן לו חתך קטן יותר ממוליך גל מלא בגז.עם זאת, מובילי גל של צינור חלול הם לעתים קרובות מגושמים, יכולים להיות כבדים במיוחד בתדרים נמוכים יותר, דורשים דרישות ייצור גבוהות יותר והם יקרים, ולא ניתן לשלב אותם עם מבנים מודפסים מישוריים.
מוצרי אנטנה RFMISO MICROSTRIP:
RM-MA25527-22,25.5-27GHz
RM-MA425435-22,4.25-4.35GHz
השני הוא מבנה הנחיה היברידי בין מבנה מיקרו-סטריפ למוביל גל, הנקרא מוביל גל מובנה (SIW).SIW הוא מבנה דמוי מוליך גל משולב המיוצר על חומר דיאלקטרי, עם מוליכים בחלק העליון והתחתון ומערך ליניארי של שני דרך מתכת היוצרים את הדפנות.בהשוואה למבני microstrip ומוביל גל, SIW חסכוני, בעל תהליך ייצור קל יחסית וניתן לשילוב עם מכשירים מישוריים.בנוסף, הביצועים בתדרים גבוהים טובים יותר מאלו של מבני microstrip ויש להם תכונות פיזור מוליך גל.כפי שמוצג באיור 1;
הנחיות עיצוב SIW
מובילי גל משולבים (SIW) הם מבנים דמויי מוליך גל משולבים המיוצרים על ידי שימוש בשתי שורות של צינורות מתכת המוטבעים בדיאלקטרי המחבר בין שתי לוחות מתכת מקבילים.שורות של מתכת דרך חורים יוצרות את הקירות הצדדיים.למבנה זה יש את המאפיינים של קווים ומובילי גלים.תהליך הייצור דומה גם למבנים שטוחים מודפסים אחרים.גיאומטריה טיפוסית של SIW מוצגת באיור 2.1, כאשר הרוחב שלה (כלומר ההפרדה בין vias בכיוון הרוחבי (as)), קוטר ה-vias (d) ואורך המגרש (p) משמשים לתכנון מבנה SIW הפרמטרים הגיאומטריים החשובים ביותר (המוצגים באיור 2.1) יוסברו בסעיף הבא.שימו לב שהמצב הדומיננטי הוא TE10, בדיוק כמו מוליך הגל המלבני.הקשר בין תדר החיתוך fc של מוליכי גל מלאי אוויר (AFWG) ומוליכי גל מלאים דיאלקטריים (DFWG) והממדים a ו-b הוא הנקודה הראשונה בתכנון SIW.עבור מובילי גל מלאי אוויר, תדר החיתוך הוא כפי שמוצג בנוסחה למטה
מבנה בסיסי ונוסחת חישוב של SIW[1]
כאשר c היא מהירות האור בחלל הפנוי, m ו-n הם המצבים, a הוא גודל מוליך הגל הארוך יותר, ו-b הוא גודל מוליך הגל הקצר יותר.כאשר מוליך הגל עובד במצב TE10, ניתן לפשט אותו ל-fc=c/2a;כאשר מוליך הגל מלא בדיאלקטרי, אורך הצד הרחב a מחושב על ידי ad=a/Sqrt(εr), כאשר εr הוא הקבוע הדיאלקטרי של המדיום;על מנת לגרום ל-SIW לעבוד במצב TE10, מרווח החור דרך p, קוטר d והצד הרחב כפי שאמור לעמוד בנוסחה בפינה השמאלית העליונה של האיור למטה, ויש גם נוסחאות אמפיריות של d<λg ו-p<2d [ 2];
כאשר λg הוא אורך הגל המונחה: יחד עם זאת, עובי המצע לא ישפיע על עיצוב גודל SIW, אך הוא ישפיע על אובדן המבנה, ולכן יש לשקול את היתרונות בהפסד נמוך של מצעים בעובי גבוה .
המרת מיקרוסטריפ ל-SIW
כאשר צריך לחבר מבנה מיקרו-סטריפ ל-SIW, מעבר המיקרו-סטריפ המחודד הוא אחת משיטות המעבר המועדפות העיקריות, והמעבר המחודד מספק בדרך כלל התאמה בפס רחב בהשוואה למעברים מודפסים אחרים.למבנה מעבר מתוכנן היטב יש השתקפויות נמוכות מאוד, ואובדן ההכנסה נגרם בעיקר מהפסדים דיאלקטריים ומולכים.בחירת חומרי המצע והמוליכים קובעת בעיקר את אובדן המעבר.מאחר שעובי המצע מעכב את רוחב קו המיקרו-סטריפ, יש להתאים את הפרמטרים של המעבר המחודד כאשר עובי המצע משתנה.סוג אחר של מוליך גל קו-פלארי מקורק (GCPW) הוא גם מבנה קו תמסורת בשימוש נרחב במערכות בתדר גבוה.המוליכים הצדדיים הקרובים לקו התמסורת הביניים משמשים גם כקרקע.על ידי התאמת רוחב המזין הראשי והמרווח לקרקע הצדדית, ניתן לקבל את העכבה האופיינית הנדרשת.
Microstrip ל-SIW ו-GCPW ל-SIW
האיור שלהלן הוא דוגמה לעיצוב של microstrip ל-SIW.המדיום המשמש הוא Rogers3003, הקבוע הדיאלקטרי הוא 3.0, ערך ההפסד האמיתי הוא 0.001, והעובי הוא 0.127 מ"מ.רוחב המזין בשני הקצוות הוא 0.28 מ"מ, התואם לרוחב מזין האנטנה.קוטר החור דרך הוא d=0.4 מ"מ, והמרווח p=0.6 מ"מ.גודל הסימולציה הוא 50 מ"מ*12 מ"מ*0.127 מ"מ.ההפסד הכולל בפס המעבר הוא בערך 1.5dB (שניתן להפחית עוד יותר על ידי אופטימיזציה של מרווח הצד הרחב).
מבנה SIW ופרמטרי S שלו
חלוקת שדה חשמלי @79GHz
זמן פרסום: 18 בינואר 2024
