Em circuitos ou sistemas de micro-ondas, todo o circuito ou sistema é frequentemente composto por muitos dispositivos básicos de micro-ondas, como filtros, acopladores, divisores de potência, etc. Espera-se que através desses dispositivos seja possível transmitir com eficiência a potência do sinal de um ponto a outro. outro com perda mínima;
Em todo o sistema de radar do veículo, a conversão de energia envolve principalmente a transferência de energia do chip para o alimentador na placa PCB, a transferência do alimentador para o corpo da antena e a radiação eficiente de energia pela antena.Em todo o processo de transferência de energia, uma parte importante é o projeto do conversor.Os conversores em sistemas de ondas milimétricas incluem principalmente conversão de microstrip para guia de ondas integrado ao substrato (SIW), conversão de microstrip para guia de ondas, conversão de SIW para guia de ondas, conversão coaxial para guia de ondas, conversão de guia de ondas para guia de ondas e diferentes tipos de conversão de guia de ondas.Esta edição se concentrará no projeto de conversão SIW de microbanda.
Diferentes tipos de estruturas de transporte
Microfaixaé uma das estruturas guia mais amplamente utilizadas em frequências de microondas relativamente baixas.Suas principais vantagens são estrutura simples, baixo custo e alta integração com componentes de montagem em superfície.Uma linha de microfita típica é formada usando condutores em um lado de um substrato de camada dielétrica, formando um único plano de aterramento no outro lado, com ar acima dele.O condutor superior é basicamente um material condutor (geralmente cobre) moldado em um fio estreito.Largura da linha, espessura, permissividade relativa e tangente de perda dielétrica do substrato são parâmetros importantes.Além disso, a espessura do condutor (isto é, espessura de metalização) e a condutividade do condutor também são críticas em frequências mais altas.Considerando cuidadosamente esses parâmetros e usando linhas de microfita como unidade básica para outros dispositivos, muitos dispositivos e componentes de micro-ondas impressos podem ser projetados, como filtros, acopladores, divisores/combinadores de potência, misturadores, etc. frequências de microondas relativamente altas), as perdas de transmissão aumentam e ocorre radiação.Portanto, guias de onda de tubo oco, como guias de onda retangulares, são preferidos devido às perdas menores em frequências mais altas (sem radiação).O interior do guia de ondas geralmente é ar.Mas se desejado, ele pode ser preenchido com material dielétrico, proporcionando uma seção transversal menor do que um guia de ondas preenchido com gás.No entanto, os guias de onda de tubo oco são muitas vezes volumosos, podem ser pesados, especialmente em frequências mais baixas, exigem requisitos de fabricação mais elevados e são caros, e não podem ser integrados com estruturas impressas planas.
PRODUTOS DE ANTENA MICROSTRIP RFMISO:
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35GHz
A outra é uma estrutura de orientação híbrida entre uma estrutura de microfita e um guia de ondas, chamada de guia de ondas integrado ao substrato (SIW).Um SIW é uma estrutura integrada semelhante a um guia de ondas fabricada em um material dielétrico, com condutores na parte superior e inferior e um conjunto linear de duas vias metálicas formando as paredes laterais.Comparado com estruturas de microfita e guia de onda, o SIW é econômico, possui um processo de fabricação relativamente fácil e pode ser integrado a dispositivos planares.Além disso, o desempenho em altas frequências é melhor que o das estruturas de microfita e possui propriedades de dispersão de guia de onda.Conforme mostrado na Figura 1;
Diretrizes de design SIW
Guias de onda integrados em substrato (SIWs) são estruturas semelhantes a guias de onda fabricadas usando duas fileiras de vias metálicas embutidas em um dielétrico conectando duas placas metálicas paralelas.Fileiras de metal através de furos formam as paredes laterais.Essa estrutura possui características de linhas de microfita e guias de onda.O processo de fabricação também é semelhante a outras estruturas planas impressas.Uma geometria típica do SIW é mostrada na Figura 2.1, onde sua largura (ou seja, a separação entre as vias na direção lateral (as)), o diâmetro das vias (d) e o comprimento do passo (p) são usados para projetar a estrutura do SIW. Os parâmetros geométricos mais importantes (mostrados na Figura 2.1) serão explicados na próxima seção.Observe que o modo dominante é TE10, assim como o guia de ondas retangular.A relação entre a frequência de corte fc de guias de ondas preenchidos com ar (AFWG) e guias de ondas preenchidos com dielétrico (DFWG) e as dimensões aeb é o primeiro ponto do projeto SIW.Para guias de ondas cheios de ar, a frequência de corte é mostrada na fórmula abaixo
Estrutura básica e fórmula de cálculo do SIW[1]
onde c é a velocidade da luz no espaço livre, m e n são os modos, a é o tamanho do guia de ondas mais longo e b é o tamanho do guia de ondas mais curto.Quando o guia de ondas funciona no modo TE10, ele pode ser simplificado para fc=c/2a;quando o guia de ondas é preenchido com dielétrico, o comprimento lateral a é calculado por ad=a/Sqrt(εr), onde εr é a constante dielétrica do meio;para fazer o SIW funcionar no modo TE10, o espaçamento do furo passante p, o diâmetro d e o lado largo devem satisfazer a fórmula no canto superior direito da figura abaixo, e também existem fórmulas empíricas de d<λg e p<2d [ 2];
onde λg é o comprimento de onda da onda guiada: Ao mesmo tempo, a espessura do substrato não afetará o projeto do tamanho SIW, mas afetará a perda da estrutura, portanto, as vantagens de baixa perda de substratos de alta espessura devem ser consideradas .
Conversão de Microstrip para SIW
Quando uma estrutura de microfita precisa ser conectada a um SIW, a transição de microfita cônica é um dos principais métodos de transição preferidos, e a transição cônica geralmente fornece uma correspondência de banda larga em comparação com outras transições impressas.Uma estrutura de transição bem projetada tem reflexões muito baixas e a perda de inserção é causada principalmente por perdas dielétricas e de condutor.A seleção do substrato e dos materiais condutores determina principalmente a perda da transição.Como a espessura do substrato dificulta a largura da linha de microfita, os parâmetros da transição cônica devem ser ajustados quando a espessura do substrato muda.Outro tipo de guia de onda coplanar aterrado (GCPW) também é uma estrutura de linha de transmissão amplamente utilizada em sistemas de alta frequência.Os condutores laterais próximos à linha de transmissão intermediária também servem como aterramento.Ajustando a largura do alimentador principal e a folga em relação ao solo lateral, a impedância característica necessária pode ser obtida.
Microstrip para SIW e GCPW para SIW
A figura abaixo é um exemplo do projeto de microfita para SIW.O meio utilizado é Rogers3003, a constante dielétrica é 3,0, o valor real da perda é 0,001 e a espessura é 0,127 mm.A largura do alimentador em ambas as extremidades é de 0,28 mm, o que corresponde à largura do alimentador da antena.O diâmetro do furo passante é d = 0,4 mm e o espaçamento p = 0,6 mm.O tamanho da simulação é 50 mm * 12 mm * 0,127 mm.A perda geral na banda passante é de cerca de 1,5dB (que pode ser ainda mais reduzida otimizando o espaçamento lateral largo).
Estrutura SIW e seus parâmetros S
Distribuição de campo elétrico a 79 GHz
Horário da postagem: 18 de janeiro de 2024
