Dalam rangkaian atau sistem gelombang mikro, keseluruhan rangkaian atau sistem tersebut sering kali tersusun dari sejumlah perangkat gelombang mikro dasar seperti filter, kopler, pembagi daya, dan sebagainya. Diharapkan melalui perangkat-perangkat ini, daya sinyal dapat disalurkan secara efisien dari satu titik ke titik lain dengan kerugian yang minimal;
Dalam keseluruhan sistem radar kendaraan, konversi energi terutama melibatkan pemindahan energi dari chip ke pengumpan pada papan PCB, pemindahan pengumpan ke badan antena, dan radiasi energi yang efisien oleh antena. Dalam keseluruhan proses pemindahan energi, bagian yang penting adalah desain konverter. Konverter dalam sistem gelombang milimeter terutama mencakup konversi mikrostrip ke pemandu gelombang terintegrasi substrat (SIW), konversi mikrostrip ke pemandu gelombang, konversi SIW ke pemandu gelombang, konversi koaksial ke pemandu gelombang, konversi pemandu gelombang ke pemandu gelombang, dan berbagai jenis konversi pemandu gelombang. Edisi ini akan berfokus pada desain konversi SIW pita mikro.
Berbagai jenis struktur transportasi
Mikrostripadalah salah satu struktur pemandu yang paling banyak digunakan pada frekuensi gelombang mikro yang relatif rendah. Keunggulan utamanya adalah struktur sederhana, biaya rendah, dan integrasi tinggi dengan komponen pemasangan permukaan. Garis mikrostrip yang umum dibentuk menggunakan konduktor pada satu sisi substrat lapisan dielektrik, membentuk satu bidang tanah di sisi lain, dengan udara di atasnya. Konduktor atas pada dasarnya adalah bahan konduktif (biasanya tembaga) yang dibentuk menjadi kawat sempit. Lebar garis, 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 ini secara cermat dan menggunakan garis 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 peningkatan frekuensi (ketika bergerak ke frekuensi gelombang mikro yang relatif tinggi), rugi transmisi meningkat dan terjadi radiasi. Oleh karena itu, pemandu gelombang tabung berongga seperti pemandu gelombang persegi panjang lebih disukai karena rugi yang lebih kecil pada frekuensi yang lebih tinggi (tanpa radiasi). Bagian dalam pemandu gelombang biasanya berupa udara. Namun, jika diinginkan, pemandu gelombang dapat diisi dengan bahan dielektrik, sehingga penampang melintangnya lebih kecil daripada pemandu gelombang berisi gas. Namun, pemandu gelombang tabung berongga sering kali besar, dapat menjadi berat terutama pada frekuensi yang lebih rendah, memerlukan persyaratan produksi yang lebih tinggi dan mahal, serta 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 pemandu gelombang, yang disebut pemandu gelombang terintegrasi substrat (SIW). SIW adalah struktur seperti pemandu gelombang terintegrasi yang dibuat pada bahan dielektrik, dengan konduktor di bagian atas dan bawah dan susunan linier dari dua via logam yang membentuk dinding samping. Dibandingkan dengan struktur mikrostrip dan pemandu gelombang, SIW hemat biaya, memiliki proses pembuatan yang relatif mudah, dan dapat diintegrasikan dengan perangkat planar. Selain itu, kinerja pada frekuensi tinggi lebih baik daripada struktur mikrostrip dan memiliki sifat dispersi pemandu gelombang. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1;
Pedoman desain SIW
Waveguide terintegrasi substrat (SIW) adalah struktur seperti waveguide 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 waveguide. 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 waveguide persegi panjang. Hubungan antara frekuensi cutoff fc dari waveguide berisi udara (AFWG) dan waveguide berisi dielektrik (DFWG) dan dimensi a dan b adalah titik pertama dari desain SIW. Untuk pandu gelombang berisi udara, frekuensi batasnya seperti yang ditunjukkan dalam 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, sehingga keuntungan kehilangan rendah dari substrat dengan ketebalan tinggi harus dipertimbangkan.
Konversi mikrostrip ke SIW
Ketika struktur mikrostrip perlu dihubungkan ke SIW, transisi mikrostrip meruncing adalah salah satu metode transisi utama yang disukai, dan transisi meruncing biasanya menyediakan 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 bahan substrat dan konduktor terutama menentukan rugi transisi. Karena ketebalan substrat menghalangi lebar garis mikrostrip, parameter transisi meruncing harus disesuaikan ketika ketebalan substrat berubah. Jenis lain dari pandu gelombang koplanar yang dibumikan (GCPW) juga merupakan struktur saluran transmisi yang banyak digunakan dalam sistem frekuensi tinggi. Konduktor samping yang dekat dengan saluran transmisi antara juga berfungsi sebagai tanah. Dengan menyesuaikan lebar pengumpan utama dan celah ke tanah 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 kehilangan 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 p=0,6 mm. Ukuran simulasi adalah 50 mm*12 mm*0,127 mm. Kehilangan keseluruhan dalam pita akses adalah sekitar 1,5 dB (yang dapat dikurangi lebih lanjut dengan mengoptimalkan jarak sisi lebar).
Struktur SIW dan parameter S-nya
Distribusi medan listrik @ 79GHz
Waktu posting: 18-Jan-2024
