ການຄັດເລືອກ PCB ແລະການພິຈາລະນາການຫັນປ່ຽນຈາກໄມໂຄເວຟໄປຫາການອອກແບບແຖບຄື້ນ millimeter

ຄວາມຖີ່ຂອງສັນຍານໃນການນໍາໃຊ້ radar ລົດຍົນແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງ 30 ແລະ 300 GHz, ເຖິງແມ່ນວ່າຕ່ໍາເປັນ 24 GHz.ດ້ວຍການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງການເຮັດວຽກຂອງວົງຈອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ສັນຍານເຫຼົ່ານີ້ຖືກສົ່ງຜ່ານເຕັກໂນໂລຢີສາຍສົ່ງທີ່ແຕກຕ່າງກັນເຊັ່ນ: ສາຍ microstrip, ສາຍເສັ້ນດ່າງ, substrate integrated waveguide (SIW) ແລະ grounded coplanar waveguide (GCPW).ເຕັກໂນໂລຍີສາຍສົ່ງເຫຼົ່ານີ້ (ຮູບ 1) ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນໃຊ້ຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ຂອງໄມໂຄເວຟ, ແລະບາງຄັ້ງໃນຄວາມຖີ່ຄື້ນ millimeter.ວັດສະດຸ laminate ວົງຈອນທີ່ນໍາໃຊ້ໂດຍສະເພາະສໍາລັບເງື່ອນໄຂຄວາມຖີ່ສູງນີ້ແມ່ນຕ້ອງການ.ເສັ້ນ Microstrip, ເປັນເຕັກໂນໂລຊີວົງຈອນສາຍສົ່ງທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດແລະຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດ, ສາມາດບັນລຸອັດຕາຄຸນວຸດທິວົງຈອນສູງໂດຍການນໍາໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີການປະມວນຜົນວົງຈອນທໍາມະດາ.ແຕ່ໃນເວລາທີ່ຄວາມຖີ່ໄດ້ຖືກຍົກຂຶ້ນມາເປັນຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ millimeter, ມັນອາດຈະບໍ່ແມ່ນສາຍສົ່ງວົງຈອນທີ່ດີທີ່ສຸດ.ແຕ່ລະສາຍສົ່ງມີຂໍ້ດີແລະຂໍ້ເສຍຂອງຕົນເອງ.ຕົວຢ່າງ, ເຖິງແມ່ນວ່າສາຍ microstrip ແມ່ນງ່າຍຕໍ່ການປຸງແຕ່ງ, ມັນຕ້ອງແກ້ໄຂບັນຫາການສູນເສຍຮັງສີສູງເມື່ອໃຊ້ໃນຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ millimeter.

ຮູບທີ 1 ເມື່ອປ່ຽນໄປສູ່ຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນມີລີແມັດ, ຜູ້ອອກແບບວົງຈອນໄມໂຄເວຟຕ້ອງປະເຊີນກັບການເລືອກເຕັກໂນໂລຊີສາຍສົ່ງຢ່າງໜ້ອຍສີ່ຢ່າງຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ໄມໂຄເວຟ.

ເຖິງແມ່ນວ່າໂຄງສ້າງເປີດຂອງສາຍ microstrip ແມ່ນສະດວກສໍາລັບການເຊື່ອມຕໍ່ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ, ມັນຍັງຈະເຮັດໃຫ້ເກີດບັນຫາບາງຢ່າງໃນຄວາມຖີ່ທີ່ສູງຂຶ້ນ.ໃນສາຍສົ່ງ microstrip, ຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (EM) ກະຈາຍຜ່ານ conductor ຂອງອຸປະກອນວົງຈອນແລະ substrate dielectric, ແຕ່ບາງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແຜ່ຂະຫຍາຍຜ່ານອາກາດອ້ອມຂ້າງ.ເນື່ອງຈາກຄ່າ Dk ຕ່ໍາຂອງອາກາດ, ມູນຄ່າ Dk ທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງວົງຈອນແມ່ນຕ່ໍາກວ່າວັດສະດຸຂອງວົງຈອນ, ເຊິ່ງຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາໃນການຈໍາລອງວົງຈອນ.ເມື່ອປຽບທຽບກັບ Dk ຕ່ໍາ, ວົງຈອນທີ່ເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸ Dk ສູງມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະຂັດຂວາງການສົ່ງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແລະຫຼຸດຜ່ອນອັດຕາການຂະຫຍາຍພັນ.ດັ່ງນັ້ນ, ວັດສະດຸວົງຈອນ Dk ຕ່ໍາມັກຈະຖືກນໍາໃຊ້ໃນວົງຈອນຄື້ນ millimeter.

ເນື່ອງຈາກວ່າມີລະດັບທີ່ແນ່ນອນຂອງພະລັງງານແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຢູ່ໃນອາກາດ, ວົງຈອນສາຍ microstrip ຈະ radiate ອອກສູ່ອາກາດ, ຄ້າຍຄືກັນກັບເສົາອາກາດ.ນີ້ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການສູນເສຍລັງສີທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນຕໍ່ວົງຈອນສາຍ microstrip, ແລະການສູນເສຍຈະເພີ່ມຂຶ້ນກັບການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມຖີ່, ເຊິ່ງຍັງນໍາເອົາສິ່ງທ້າທາຍຕໍ່ຜູ້ອອກແບບວົງຈອນທີ່ສຶກສາສາຍ microstrip ເພື່ອຈໍາກັດການສູນເສຍລັງສີຂອງວົງຈອນ.ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍລັງສີ, ສາຍ microstrip ສາມາດຖືກຜະລິດດ້ວຍວັດສະດຸວົງຈອນທີ່ມີຄ່າ Dk ສູງກວ່າ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການເພີ່ມຂື້ນຂອງ Dk ຈະຊ້າລົງອັດຕາການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບອາກາດ), ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງໄລຍະສັນຍານ.ອີກວິທີໜຶ່ງແມ່ນການຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍລັງສີໂດຍການໃຊ້ວັດສະດຸວົງຈອນບາງໆເພື່ອປະມວນຜົນສາຍ microstrip.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອປຽບທຽບກັບວັດສະດຸວົງຈອນທີ່ຫນາກວ່າ, ວັດສະດຸວົງຈອນບາງກວ່າແມ່ນມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບອິດທິພົນຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງແຜ່ນທອງແດງ, ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ການປ່ຽນໄລຍະສັນຍານທີ່ແນ່ນອນ.

ເຖິງແມ່ນວ່າການຕັ້ງຄ່າຂອງວົງຈອນເສັ້ນ microstrip ແມ່ນງ່າຍດາຍ, ວົງຈອນເສັ້ນ microstrip ໃນແຖບຄື້ນ millimeter ຕ້ອງການການຄວບຄຸມຄວາມທົນທານທີ່ຊັດເຈນ.ຕົວຢ່າງ, ຄວາມກວ້າງຂອງ conductor ທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມຢ່າງເຂັ້ມງວດ, ແລະຄວາມຖີ່ຂອງຄວາມຖີ່ສູງ, ຄວາມທົນທານຈະເຂັ້ມງວດຫຼາຍ.ດັ່ງນັ້ນ, ສາຍ microstrip ໃນແຖບຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ millimeter ແມ່ນມີຄວາມອ່ອນໄຫວຫຼາຍຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງເຕັກໂນໂລຊີການປຸງແຕ່ງ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄວາມຫນາຂອງ dielectric ແລະທອງແດງໃນວັດສະດຸ, ແລະຄວາມທົນທານຕໍ່ຂະຫນາດວົງຈອນທີ່ກໍານົດໄວ້ແມ່ນເຄັ່ງຄັດຫຼາຍ.

Stripline ແມ່ນເຕັກໂນໂລຢີສາຍສົ່ງວົງຈອນທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້, ເຊິ່ງສາມາດມີບົດບາດທີ່ດີໃນຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ millimeter.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອປຽບທຽບກັບສາຍ microstrip, ຕົວນໍາ stripline ຖືກອ້ອມຮອບດ້ວຍຂະຫນາດກາງ, ດັ່ງນັ້ນມັນບໍ່ງ່າຍທີ່ຈະເຊື່ອມຕໍ່ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຫຼືພອດຂາເຂົ້າ / ຜົນຜະລິດອື່ນໆກັບເສັ້ນດ່າງສໍາລັບການສົ່ງສັນຍານ.stripline ສາມາດຖືວ່າເປັນປະເພດຂອງສາຍ coaxial ຮາບພຽງ, ໃນທີ່ conductor ໄດ້ຖືກຫໍ່ດ້ວຍຊັ້ນ dielectric ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນກວມເອົາໂດຍ stratum.ໂຄງສ້າງນີ້ສາມາດສະຫນອງຜົນກະທົບການໂດດດ່ຽວຂອງວົງຈອນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ, ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາການຂະຫຍາຍສັນຍານໃນອຸປະກອນວົງຈອນ (ແທນທີ່ຈະຢູ່ໃນອາກາດອ້ອມຂ້າງ).ຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າສະເຫມີແຜ່ພັນຜ່ານວັດສະດຸວົງຈອນ.ວົງຈອນ stripline ສາມາດຈໍາລອງໄດ້ຕາມລັກສະນະຂອງອຸປະກອນການວົງຈອນ, ໂດຍບໍ່ມີການພິຈາລະນາອິດທິພົນຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າໃນອາກາດ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຕົວນໍາວົງຈອນທີ່ອ້ອມຮອບດ້ວຍຂະຫນາດກາງແມ່ນມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງເຕັກໂນໂລຢີການປຸງແຕ່ງ, ແລະຄວາມທ້າທາຍຂອງການໃຫ້ສັນຍານເຮັດໃຫ້ມັນຍາກທີ່ຈະຮັບມືກັບເສັ້ນດ່າງ, ໂດຍສະເພາະພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງຂະຫນາດຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ millimeter.ເພາະສະນັ້ນ, ຍົກເວັ້ນບາງວົງຈອນທີ່ໃຊ້ໃນ radars ລົດຍົນ, striplines ມັກຈະບໍ່ຖືກນໍາໃຊ້ໃນວົງຈອນຄື້ນ millimeter.

ເນື່ອງຈາກວ່າມີລະດັບທີ່ແນ່ນອນຂອງພະລັງງານແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າຢູ່ໃນອາກາດ, ວົງຈອນສາຍ microstrip ຈະ radiate ອອກສູ່ອາກາດ, ຄ້າຍຄືກັນກັບເສົາອາກາດ.ນີ້ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການສູນເສຍລັງສີທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນຕໍ່ວົງຈອນສາຍ microstrip, ແລະການສູນເສຍຈະເພີ່ມຂຶ້ນກັບການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມຖີ່, ເຊິ່ງຍັງນໍາເອົາສິ່ງທ້າທາຍຕໍ່ຜູ້ອອກແບບວົງຈອນທີ່ສຶກສາສາຍ microstrip ເພື່ອຈໍາກັດການສູນເສຍລັງສີຂອງວົງຈອນ.ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍລັງສີ, ສາຍ microstrip ສາມາດຖືກຜະລິດດ້ວຍວັດສະດຸວົງຈອນທີ່ມີຄ່າ Dk ສູງກວ່າ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການເພີ່ມຂື້ນຂອງ Dk ຈະຊ້າລົງອັດຕາການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບອາກາດ), ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງໄລຍະສັນຍານ.ອີກວິທີໜຶ່ງແມ່ນການຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍລັງສີໂດຍການໃຊ້ວັດສະດຸວົງຈອນບາງໆເພື່ອປະມວນຜົນສາຍ microstrip.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອປຽບທຽບກັບວັດສະດຸວົງຈອນທີ່ຫນາກວ່າ, ວັດສະດຸວົງຈອນບາງກວ່າແມ່ນມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບອິດທິພົນຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງແຜ່ນທອງແດງ, ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ການປ່ຽນໄລຍະສັນຍານທີ່ແນ່ນອນ.

ເຖິງແມ່ນວ່າການຕັ້ງຄ່າຂອງວົງຈອນເສັ້ນ microstrip ແມ່ນງ່າຍດາຍ, ວົງຈອນເສັ້ນ microstrip ໃນແຖບຄື້ນ millimeter ຕ້ອງການການຄວບຄຸມຄວາມທົນທານທີ່ຊັດເຈນ.ຕົວຢ່າງ, ຄວາມກວ້າງຂອງ conductor ທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມຢ່າງເຂັ້ມງວດ, ແລະຄວາມຖີ່ຂອງຄວາມຖີ່ສູງ, ຄວາມທົນທານຈະເຂັ້ມງວດຫຼາຍ.ດັ່ງນັ້ນ, ສາຍ microstrip ໃນແຖບຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ millimeter ແມ່ນມີຄວາມອ່ອນໄຫວຫຼາຍຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງເຕັກໂນໂລຊີການປຸງແຕ່ງ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄວາມຫນາຂອງ dielectric ແລະທອງແດງໃນວັດສະດຸ, ແລະຄວາມທົນທານຕໍ່ຂະຫນາດວົງຈອນທີ່ກໍານົດໄວ້ແມ່ນເຄັ່ງຄັດຫຼາຍ.

Stripline ແມ່ນເຕັກໂນໂລຢີສາຍສົ່ງວົງຈອນທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້, ເຊິ່ງສາມາດມີບົດບາດທີ່ດີໃນຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ millimeter.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອປຽບທຽບກັບສາຍ microstrip, ຕົວນໍາ stripline ຖືກອ້ອມຮອບດ້ວຍຂະຫນາດກາງ, ດັ່ງນັ້ນມັນບໍ່ງ່າຍທີ່ຈະເຊື່ອມຕໍ່ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຫຼືພອດຂາເຂົ້າ / ຜົນຜະລິດອື່ນໆກັບເສັ້ນດ່າງສໍາລັບການສົ່ງສັນຍານ.stripline ສາມາດຖືວ່າເປັນປະເພດຂອງສາຍ coaxial ຮາບພຽງ, ໃນທີ່ conductor ໄດ້ຖືກຫໍ່ດ້ວຍຊັ້ນ dielectric ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນກວມເອົາໂດຍ stratum.ໂຄງສ້າງນີ້ສາມາດສະຫນອງຜົນກະທົບການໂດດດ່ຽວຂອງວົງຈອນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ, ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາການຂະຫຍາຍສັນຍານໃນອຸປະກອນວົງຈອນ (ແທນທີ່ຈະຢູ່ໃນອາກາດອ້ອມຂ້າງ).ຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າສະເຫມີແຜ່ພັນຜ່ານວັດສະດຸວົງຈອນ.ວົງຈອນ stripline ສາມາດຈໍາລອງໄດ້ຕາມລັກສະນະຂອງອຸປະກອນການວົງຈອນ, ໂດຍບໍ່ມີການພິຈາລະນາອິດທິພົນຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າໃນອາກາດ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຕົວນໍາວົງຈອນທີ່ອ້ອມຮອບດ້ວຍຂະຫນາດກາງແມ່ນມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງເຕັກໂນໂລຢີການປຸງແຕ່ງ, ແລະຄວາມທ້າທາຍຂອງການໃຫ້ສັນຍານເຮັດໃຫ້ມັນຍາກທີ່ຈະຮັບມືກັບເສັ້ນດ່າງ, ໂດຍສະເພາະພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງຂະຫນາດຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ millimeter.ເພາະສະນັ້ນ, ຍົກເວັ້ນບາງວົງຈອນທີ່ໃຊ້ໃນ radars ລົດຍົນ, striplines ມັກຈະບໍ່ຖືກນໍາໃຊ້ໃນວົງຈອນຄື້ນ millimeter.

ຮູບ 2 ການອອກແບບແລະການຈໍາລອງຂອງ conductor ວົງຈອນ GCPW ເປັນຮູບສີ່ຫລ່ຽມ (ຮູບຂ້າງເທິງ), ແຕ່ conductor ໄດ້ຖືກປຸງແຕ່ງເປັນ trapezoid (ຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້), ເຊິ່ງຈະມີຜົນກະທົບທີ່ແຕກຕ່າງກັນກ່ຽວກັບຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ millimeter.

ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກວົງຈອນຄື້ນ millimeter ທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນຫຼາຍທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ການຕອບສະຫນອງໄລຍະສັນຍານ (ເຊັ່ນ: radar ລົດຍົນ), ສາເຫດຂອງຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງໄລຍະຄວນຈະຖືກຫຼຸດຜ່ອນລົງ.ວົງຈອນຄວາມຖີ່ຄື້ນ millimeter GCPW ມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການປ່ຽນແປງວັດສະດຸ ແລະເທັກໂນໂລຍີການປຸງແຕ່ງ, ລວມທັງການປ່ຽນແປງຂອງວັດສະດຸ Dk ແລະຄວາມຫນາຂອງ substrate.ອັນທີສອງ, ການປະຕິບັດວົງຈອນອາດຈະໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມຫນາຂອງ conductor ທອງແດງແລະ roughness ດ້ານຂອງ foil ທອງແດງ.ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຫນາຂອງຕົວນໍາທອງແດງຄວນໄດ້ຮັບການຮັກສາໄວ້ພາຍໃນຄວາມທົນທານທີ່ເຄັ່ງຄັດ, ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງແຜ່ນທອງແດງຄວນໄດ້ຮັບການຫຼຸດລົງ.ອັນທີສາມ, ທາງເລືອກຂອງການເຄືອບດ້ານໃນວົງຈອນ GCPW ອາດຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດຄື້ນ millimeter ຂອງວົງຈອນ.ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, ວົງຈອນທີ່ໃຊ້ຄໍາ nickel ເຄມີມີການສູນເສຍ nickel ຫຼາຍກ່ວາທອງແດງ, ແລະຊັ້ນຫນ້າດິນທີ່ມີ nickel plated ຈະເພີ່ມການສູນເສຍຂອງ GCPW ຫຼື microstrip line (ຮູບ 3).ສຸດທ້າຍ, ເນື່ອງຈາກຄວາມຍາວຂອງຄື້ນຂະຫນາດນ້ອຍ, ການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມຫນາຂອງເຄືອບຍັງຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງຂອງການຕອບສະຫນອງໄລຍະ, ແລະອິດທິພົນຂອງ GCPW ແມ່ນຫຼາຍກ່ວາເສັ້ນ microstrip.

ຮູບທີ່ 3 ເສັ້ນ microstrip ແລະວົງຈອນ GCPW ທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບນໍາໃຊ້ອຸປະກອນການວົງຈອນດຽວກັນ (Rogers '8mil ຫນາ RO4003C ™ Laminate), ອິດທິພົນຂອງ ENIG ໃນວົງຈອນ GCPW ແມ່ນຫຼາຍກ່ວາຫຼາຍໃນສາຍ microstrip ໃນຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ millimeter.