Otomotiv radarı uygulamasındaki sinyal frekansı 30 ile 300 GHz arasında değişmekle birlikte 24 GHz'e kadar düşmektedir.Farklı devre fonksiyonlarının yardımıyla bu sinyaller, mikroşerit hatlar, şerit hatlar, alt tabaka entegre dalga kılavuzu (SIW) ve topraklanmış eş düzlemli dalga kılavuzu (GCPW) gibi farklı iletim hattı teknolojileri aracılığıyla iletilir.Bu iletim hattı teknolojileri (Şekil 1) genellikle mikrodalga frekanslarında ve bazen de milimetre dalga frekanslarında kullanılır.Bu yüksek frekans koşulu için özel olarak kullanılan devre laminat malzemeleri gereklidir.En basit ve en yaygın kullanılan iletim hattı devre teknolojisi olan mikroşerit hat, geleneksel devre işleme teknolojisi kullanılarak yüksek devre kalifikasyon oranlarına ulaşabilmektedir.Fakat frekans milimetre dalga frekansına yükseltildiğinde en iyi devre iletim hattı olmayabilir.Her iletim hattının kendine göre avantajları ve dezavantajları vardır.Örneğin mikroşerit hattının işlenmesi kolay olmasına rağmen milimetre dalga frekansında kullanıldığında yüksek radyasyon kaybı problemini çözmelidir.
Şekil 1 Milimetre dalga frekansına geçerken, mikrodalga devre tasarımcılarının mikrodalga frekansında en az dört iletim hattı teknolojisi seçeneğiyle yüzleşmesi gerekir.
Mikroşerit hattın açık yapısı fiziksel bağlantıya elverişli olmakla birlikte daha yüksek frekanslarda bazı sorunlara da yol açacaktır.Mikroşerit iletim hattında, elektromanyetik (EM) dalgalar devre malzemesinin iletkeni ve dielektrik alt tabaka boyunca yayılır, ancak bazı elektromanyetik dalgalar çevredeki hava boyunca yayılır.Havanın Dk değerinin düşük olması nedeniyle, devrenin etkin Dk değeri, devre simülasyonunda dikkate alınması gereken devre malzemesininkinden daha düşüktür.Düşük Dk ile karşılaştırıldığında, yüksek Dk malzemelerinden yapılan devreler elektromanyetik dalgaların iletimini engelleme ve yayılma oranını düşürme eğilimindedir.Bu nedenle milimetre dalga devrelerinde genellikle düşük Dk devre malzemeleri kullanılır.
Havada belirli bir derecede elektromanyetik enerji olduğundan, mikroşerit hat devresi bir antene benzer şekilde havaya doğru yayılacaktır.Bu, mikroşerit hat devresinde gereksiz radyasyon kaybına neden olacak ve kayıp, frekansın artmasıyla artacaktır, bu da devre radyasyon kaybını sınırlamak için mikroşerit hat üzerinde çalışan devre tasarımcılarına zorluklar getirmektedir.Radyasyon kaybını azaltmak için daha yüksek Dk değerlerine sahip devre malzemeleri ile mikroşerit hatlar üretilebilir.Bununla birlikte, Dk'nin artması, elektromanyetik dalga yayılma hızını (havaya göre) yavaşlatacak ve sinyal faz kaymasına neden olacaktır.Diğer bir yöntem ise mikroşerit hatlarını işlemek için daha ince devre malzemeleri kullanarak radyasyon kaybını azaltmaktır.Bununla birlikte, daha kalın devre malzemeleriyle karşılaştırıldığında, daha ince devre malzemeleri, aynı zamanda belirli bir sinyal fazı kaymasına neden olacak olan bakır folyo yüzey pürüzlülüğünün etkisine karşı daha hassastır.
Mikroşerit hat devresinin konfigürasyonu basit olmasına rağmen, milimetre dalga bandındaki mikroşerit hat devresinin hassas tolerans kontrolüne ihtiyacı vardır.Örneğin, sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gereken iletken genişliği ve frekans ne kadar yüksek olursa, tolerans o kadar katı olacaktır.Bu nedenle, milimetre dalga frekans bandındaki mikroşerit hattı, işleme teknolojisindeki değişikliğe ve ayrıca malzemedeki dielektrik malzemenin ve bakırın kalınlığına karşı çok hassastır ve gerekli devre boyutu için tolerans gereksinimleri çok katıdır.
Stripline, milimetre dalga frekansında iyi bir rol oynayabilen güvenilir bir devre iletim hattı teknolojisidir.Bununla birlikte, mikroşerit hat ile karşılaştırıldığında, şerit hat iletkeni ortam tarafından çevrelenmiştir, bu nedenle sinyal iletimi için konnektörü veya diğer giriş/çıkış portlarını şerit hatta bağlamak kolay değildir.Şerit hat, iletkenin bir dielektrik tabaka ile sarıldığı ve daha sonra bir tabaka ile kaplandığı bir tür düz koaksiyel kablo olarak kabul edilebilir.Bu yapı, sinyal yayılımını devre malzemesinde (çevreleyen hava yerine) tutarken yüksek kaliteli devre izolasyon etkisi sağlayabilir.Elektromanyetik dalga her zaman devre malzemesi boyunca yayılır.Şeritli devre, havadaki elektromanyetik dalganın etkisi dikkate alınmadan, devre malzemesinin özelliklerine göre simüle edilebilir.Bununla birlikte, ortamın çevrelediği devre iletkeni, işleme teknolojisindeki değişikliklere karşı savunmasızdır ve sinyal beslemenin zorlukları, özellikle milimetre dalga frekansında daha küçük konektör boyutu koşulu altında, şerit hattın başa çıkmasını zorlaştırır.Bu nedenle, otomotiv radarlarında kullanılan bazı devreler dışında, şerit çizgiler genellikle milimetre dalga devrelerinde kullanılmaz.
Havada belirli bir derecede elektromanyetik enerji olduğundan, mikroşerit hat devresi bir antene benzer şekilde havaya doğru yayılacaktır.Bu, mikroşerit hat devresinde gereksiz radyasyon kaybına neden olacak ve kayıp, frekansın artmasıyla artacaktır, bu da devre radyasyon kaybını sınırlamak için mikroşerit hat üzerinde çalışan devre tasarımcılarına zorluklar getirmektedir.Radyasyon kaybını azaltmak için daha yüksek Dk değerlerine sahip devre malzemeleri ile mikroşerit hatlar üretilebilir.Bununla birlikte, Dk'nin artması, elektromanyetik dalga yayılma hızını (havaya göre) yavaşlatacak ve sinyal faz kaymasına neden olacaktır.Diğer bir yöntem ise mikroşerit hatlarını işlemek için daha ince devre malzemeleri kullanarak radyasyon kaybını azaltmaktır.Bununla birlikte, daha kalın devre malzemeleriyle karşılaştırıldığında, daha ince devre malzemeleri, aynı zamanda belirli bir sinyal fazı kaymasına neden olacak olan bakır folyo yüzey pürüzlülüğünün etkisine karşı daha hassastır.
Mikroşerit hat devresinin konfigürasyonu basit olmasına rağmen, milimetre dalga bandındaki mikroşerit hat devresinin hassas tolerans kontrolüne ihtiyacı vardır.Örneğin, sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gereken iletken genişliği ve frekans ne kadar yüksek olursa, tolerans o kadar katı olacaktır.Bu nedenle, milimetre dalga frekans bandındaki mikroşerit hattı, işleme teknolojisindeki değişikliğe ve ayrıca malzemedeki dielektrik malzemenin ve bakırın kalınlığına karşı çok hassastır ve gerekli devre boyutu için tolerans gereksinimleri çok katıdır.
Stripline, milimetre dalga frekansında iyi bir rol oynayabilen güvenilir bir devre iletim hattı teknolojisidir.Bununla birlikte, mikroşerit hat ile karşılaştırıldığında, şerit hat iletkeni ortam tarafından çevrelenmiştir, bu nedenle sinyal iletimi için konnektörü veya diğer giriş/çıkış portlarını şerit hatta bağlamak kolay değildir.Şerit hat, iletkenin bir dielektrik tabaka ile sarıldığı ve daha sonra bir tabaka ile kaplandığı bir tür düz koaksiyel kablo olarak kabul edilebilir.Bu yapı, sinyal yayılımını devre malzemesinde (çevreleyen hava yerine) tutarken yüksek kaliteli devre izolasyon etkisi sağlayabilir.Elektromanyetik dalga her zaman devre malzemesi boyunca yayılır.Şeritli devre, havadaki elektromanyetik dalganın etkisi dikkate alınmadan, devre malzemesinin özelliklerine göre simüle edilebilir.Bununla birlikte, ortamın çevrelediği devre iletkeni, işleme teknolojisindeki değişikliklere karşı savunmasızdır ve sinyal beslemenin zorlukları, özellikle milimetre dalga frekansında daha küçük konektör boyutu koşulu altında, şerit hattın başa çıkmasını zorlaştırır.Bu nedenle, otomotiv radarlarında kullanılan bazı devreler dışında, şerit çizgiler genellikle milimetre dalga devrelerinde kullanılmaz.
Şekil 2 GCPW devre iletkeninin tasarımı ve simülasyonu dikdörtgen şeklindedir (yukarıdaki şekil), ancak iletken, milimetre dalga frekansı üzerinde farklı etkileri olacak bir yamuk şeklinde işlenmiştir (şekil aşağıdadır).
Sinyal faz yanıtına duyarlı (otomotiv radarı gibi) birçok yeni ortaya çıkan milimetre dalga devresi uygulaması için, faz tutarsızlığının nedenleri en aza indirilmelidir.Milimetre dalga frekansı GCPW devresi, malzeme Dk değeri ve alt tabaka kalınlığındaki değişiklikler dahil olmak üzere malzemelerdeki ve işleme teknolojisindeki değişikliklere karşı hassastır.İkincisi, devre performansı bakır iletkenin kalınlığından ve bakır folyonun yüzey pürüzlülüğünden etkilenebilir.Bu nedenle bakır iletkenin kalınlığı kesin bir tolerans içinde tutulmalı ve bakır folyonun yüzey pürüzlülüğü en aza indirilmelidir.Üçüncüsü, GCPW devresinde yüzey kaplama seçimi de devrenin milimetre dalga performansını etkileyebilir.Örneğin, kimyasal nikel altın kullanan devre, bakırdan daha fazla nikel kaybına sahiptir ve nikel kaplı yüzey tabakası, GCPW veya mikroşerit hattının kaybını artıracaktır (Şekil 3).Son olarak, küçük dalga boyu nedeniyle, kaplama kalınlığındaki değişiklik de faz yanıtının değişmesine neden olur ve GCPW'nin etkisi, mikroşerit hattından daha fazladır.
Şekil 3 Şekilde gösterilen mikroşerit hattı ve GCPW devresi aynı devre malzemesini kullanır (Rogers'ın 8 mil kalınlığında RO4003C™ Laminat), ENIG'nin GCPW devresi üzerindeki etkisi, milimetre dalga frekansında mikroşerit hattındakinden çok daha fazladır.
Gönderim zamanı: Ekim-05-2022
