Dalam rangkaian atau sistem gelombang mikro, seluruh rangkaian atau sistem sering kali tersusun dari banyak piranti gelombang mikro dasar seperti filter, kopler, pembagi daya, dan lain sebagainya. Diharapkan melalui piranti-piranti ini, daya sinyal dapat disalurkan secara efisien dari satu titik ke titik lain dengan kehilangan daya yang minimal;
Pada keseluruhan sistem radar kendaraan, konversi energi terutama melibatkan transfer energi dari chip ke pengumpan pada papan PCB, transfer pengumpan ke badan antena, dan radiasi energi yang efisien oleh antena. Dalam keseluruhan proses transfer energi, bagian penting adalah desain konverter. Konverter dalam sistem gelombang milimeter terutama mencakup konversi mikrostrip ke pandu gelombang terintegrasi substrat (SIW), konversi mikrostrip ke pandu gelombang, konversi SIW ke pandu gelombang, konversi koaksial ke pandu gelombang, konversi pandu gelombang ke pandu gelombang, dan berbagai jenis konversi pandu gelombang. Edisi ini akan berfokus pada desain konversi SIW pita mikro.
Berbagai jenis struktur transportasi
Mikrostripmerupakan salah satu struktur pemandu yang paling banyak digunakan pada frekuensi gelombang mikro yang relatif rendah. Keunggulan utamanya adalah strukturnya yang sederhana, biaya rendah, dan integrasi yang tinggi dengan komponen pemasangan permukaan. Sebuah saluran mikrostrip umumnya dibentuk menggunakan konduktor di satu sisi substrat lapisan dielektrik, membentuk bidang tanah tunggal di sisi lainnya, dengan udara di atasnya. Konduktor teratas pada dasarnya adalah bahan konduktif (biasanya tembaga) yang dibentuk menjadi kawat sempit. Lebar saluran, ketebalan, permitivitas relatif, dan tangen rugi dielektrik substrat merupakan parameter penting. Selain itu, ketebalan konduktor (yaitu, ketebalan metalisasi) dan konduktivitas konduktor juga penting pada frekuensi yang lebih tinggi. Dengan mempertimbangkan parameter-parameter ini secara cermat dan menggunakan saluran mikrostrip sebagai unit dasar untuk perangkat lain, banyak perangkat dan komponen gelombang mikro cetak dapat dirancang, seperti filter, kopler, pembagi/penggabung daya, pencampur, dll. Namun, seiring meningkatnya frekuensi (ketika beralih ke frekuensi gelombang mikro yang relatif tinggi), rugi-rugi transmisi meningkat dan terjadi radiasi. Oleh karena itu, pemandu gelombang tabung berongga seperti pemandu gelombang persegi panjang lebih disukai karena rugi-rugi yang lebih kecil pada frekuensi yang lebih tinggi (tanpa radiasi). Bagian dalam pandu gelombang biasanya terbuat dari udara. Namun, jika diinginkan, pandu gelombang ini dapat diisi dengan bahan dielektrik, sehingga penampangnya lebih kecil daripada pandu gelombang berisi gas. Namun, pandu gelombang tabung berongga seringkali berukuran besar, berat, terutama pada frekuensi rendah, memerlukan persyaratan manufaktur yang lebih tinggi, mahal, dan tidak dapat diintegrasikan dengan struktur cetak planar.
PRODUK ANTENA MIKROSTRIP RFMISO：
RM-MA25527-22,25,5-27GHz
RM-MA425435-22,4,25-4,35GHz
Yang lainnya adalah struktur pemandu hibrida antara struktur mikrostrip dan pandu gelombang, yang disebut pandu gelombang terintegrasi substrat (SIW). SIW adalah struktur mirip pandu gelombang terintegrasi yang dibuat dari bahan dielektrik, dengan konduktor di bagian atas dan bawah serta susunan linier dua via logam yang membentuk dinding samping. Dibandingkan dengan struktur mikrostrip dan pandu gelombang, SIW hemat biaya, memiliki proses manufaktur yang relatif mudah, dan dapat diintegrasikan dengan perangkat planar. Selain itu, kinerja pada frekuensi tinggi lebih baik daripada struktur mikrostrip dan memiliki sifat dispersi pandu gelombang. Seperti ditunjukkan pada Gambar 1;
Pedoman desain SIW
Pandu gelombang terintegrasi substrat (SIW) adalah struktur seperti pandu gelombang terintegrasi yang dibuat dengan menggunakan dua baris via logam yang tertanam dalam dielektrik yang menghubungkan dua pelat logam paralel. Baris lubang logam membentuk dinding samping. Struktur ini memiliki karakteristik garis mikrostrip dan pandu gelombang. Proses pembuatannya juga mirip dengan struktur datar cetak lainnya. Geometri SIW yang umum ditunjukkan pada Gambar 2.1, di mana lebarnya (yaitu pemisahan antara via dalam arah lateral (as)), diameter via (d) dan panjang pitch (p) digunakan untuk merancang struktur SIW. Parameter geometris yang paling penting (ditunjukkan pada Gambar 2.1) akan dijelaskan di bagian berikutnya. Perhatikan bahwa mode dominan adalah TE10, sama seperti pandu gelombang persegi panjang. Hubungan antara frekuensi cutoff fc dari pandu gelombang berisi udara (AFWG) dan pandu gelombang berisi dielektrik (DFWG) dan dimensi a dan b adalah poin pertama dari desain SIW. Untuk pandu gelombang berisi udara, frekuensi cutoff seperti yang ditunjukkan pada rumus di bawah ini
Struktur dasar SIW dan rumus perhitungannya[1]
di mana c adalah kecepatan cahaya di ruang bebas, m dan n adalah mode, a adalah ukuran pandu gelombang yang lebih panjang, dan b adalah ukuran pandu gelombang yang lebih pendek. Ketika pandu gelombang bekerja dalam mode TE10, dapat disederhanakan menjadi fc=c/2a; ketika pandu gelombang diisi dengan dielektrik, panjang sisi lebar a dihitung dengan ad=a/Sqrt(εr), di mana εr adalah konstanta dielektrik medium; Untuk membuat SIW bekerja dalam mode TE10, jarak lubang tembus p, diameter d dan sisi lebar a harus memenuhi rumus di kanan atas gambar di bawah ini, dan ada juga rumus empiris d<λg dan p<2d [2];
di mana λg adalah panjang gelombang gelombang terpandu: Pada saat yang sama, ketebalan substrat tidak akan memengaruhi desain ukuran SIW, tetapi akan memengaruhi hilangnya struktur, jadi keuntungan kehilangan rendah dari substrat dengan ketebalan tinggi harus dipertimbangkan.
Konversi mikrostrip ke SIW
Ketika struktur mikrostrip perlu dihubungkan ke SIW, transisi mikrostrip meruncing merupakan salah satu metode transisi utama yang disukai, dan transisi meruncing biasanya memberikan kecocokan pita lebar dibandingkan dengan transisi cetak lainnya. Struktur transisi yang dirancang dengan baik memiliki pantulan yang sangat rendah, dan rugi penyisipan terutama disebabkan oleh rugi dielektrik dan konduktor. Pemilihan material substrat dan konduktor terutama menentukan rugi transisi. Karena ketebalan substrat menghambat lebar jalur mikrostrip, parameter transisi meruncing harus disesuaikan ketika ketebalan substrat berubah. Jenis lain dari pandu gelombang koplanar yang dibumikan (GCPW) juga merupakan struktur jalur transmisi yang banyak digunakan dalam sistem frekuensi tinggi. Konduktor samping yang dekat dengan jalur transmisi antara juga berfungsi sebagai pentanahan. Dengan menyesuaikan lebar pengumpan utama dan celah ke pentanahan samping, impedansi karakteristik yang diperlukan dapat diperoleh.
Mikrostrip ke SIW dan GCPW ke SIW
Gambar di bawah ini adalah contoh desain mikrostrip ke SIW. Media yang digunakan adalah Rogers3003, konstanta dielektriknya adalah 3,0, nilai rugi-rugi sebenarnya adalah 0,001, dan ketebalannya adalah 0,127 mm. Lebar pengumpan di kedua ujungnya adalah 0,28 mm, yang sesuai dengan lebar pengumpan antena. Diameter lubang tembus adalah d=0,4 mm, dan jarak antar lubang p=0,6 mm. Ukuran simulasinya adalah 50 mm x 12 mm x 0,127 mm. Rugi-rugi keseluruhan pada pita akses adalah sekitar 1,5 dB (yang dapat dikurangi lebih lanjut dengan mengoptimalkan jarak antar lubang sisi lebar).
Struktur SIW dan parameter S-nya
Distribusi medan listrik @ 79GHz
Waktu posting: 18-Jan-2024
