Mikrowellenschaltung Leiterplatte

Mikrowellen-Schaltungsplatine ist eine spezielle Leiterplatte, die der Hochfrequenz-Signalübertragung gewidmet ist, der Frequenzbereich befindet sich normalerweise zwischen 300MHz und 300GHz. Es ist weit verbreitet in den Bereichen Kommunikation, Radar und Radio usw. Es zeichnet sich durch gute Hochfrequenzleistung, kompakte Größe und hohe Zuverlässigkeit aus.

Mikrowellenschaltung ist eine Schaltung, die im Mikrowellenband und Millimeterwellenband arbeitet und auf einem Substrat durch passive Mikrowellenkomponenten, aktive Komponenten, Übertragungsleitungen und Verbindungen integriert ist und eine bestimmte Funktion hat.

Mikrowellenkreislauf sind in hybride Mikrowellenkreisläufe und monolithische Mikrowellenkreisläufe unterteilt. Hybrid-Mikrowellenschaltung ist ein Funktionsblock, der Dünnschicht- oder Dickschichttechnologie verwendet, um passive Mikrowellenschaltung auf einem Substrat herzustellen, das für die Übertragung von Mikrowellensignalen geeignet ist. Die Schaltung wird entsprechend den Anforderungen des Systems entworfen und hergestellt. Häufig verwendete hybride Mikrowellenschaltung umfasst verschiedene Breitband-Mikrowellenschaltungen wie Mikrostreifenmischer, rauscharme Mikrowellenverstärker, Leistungsverstärker, Frequenzmultiplikatoren und Phased Array-Einheiten. Monolithische Mikrowellenschaltung sind Funktionsblöcke, die planare Technologie verwenden, um Komponenten, Übertragungsleitungen und Verbindungsleitungen auf einem Halbleitersubstrat direkt herzustellen. Galliumarsenid ist das am häufigsten verwendete Substratmaterial. Mikrowellenkreislauf begann in den 1950er Jahren. Ein wichtiger Grund, warum die Mikrowellen-Schaltungstechnologie aus Koaxialleitungen, Wellenleiterkomponenten und ihren Systemen besteht, die in planare Schaltungen umgewandelt werden, ist die Entwicklung von Mikrowellen-Festkörpergeräten. In den 1960er und 1970er Jahren wurden Aluminiumoxidsubstrate und Dickschichttechnologie eingesetzt. Bereits in den 1980er Jahren wurde eine monolithische integrierte Schaltung angeboten.

Hybride Mikrowellenschaltung verwenden Dickschichttechnologie oder Dünnschichttechnologie, um verschiedene Mikrowellenfunktionsschaltungen auf einem Medium herzustellen, das für die Übertragung von Mikrowellensignalen geeignet ist, und installieren dann diskrete aktive Komponenten in entsprechenden Positionen, um einen Mikrowellenschaltkreis zu bilden. Das Medium, das im Mikrowellenkreislauf verwendet wird, umfasst hochoxidiertes Porzellan, Saphir, Quarz, hochwertige Keramik und organisches Medium. Es gibt zwei Arten von Schaltungen: verteilte Parameter Microstrip Schaltung und Lumped Parameterschaltung. Aktive Geräte verwenden verpackte Mikrowellengeräte oder direkt Chips. Das Hauptmerkmal des Mikrowellenschalts ist, dass sie gemäß den Anforderungen der kompletten Mikrowellenmaschine und der Aufteilung der Mikrowellenbänder entworfen und hergestellt werden. Die meisten der verwendeten integrierten Schaltungen sind dediziert. Häufig verwendet werden Mikrostreifenmischer, rauscharme Mikrowellen-Verstärker, integrierte Mikrowellen-Leistungsverstärker, integrierte Mikrowellen-Oszillatoren, integrierte Frequenzmultiplikatoren, Mikrostreifenschalter, integrierte Phased Array-Einheiten und verschiedene Breitbandschaltungen.

Monolithische Mikrowellenschaltung ist eine integrierte Schaltung, in der ein Mikrowellenfunktionsschaltung auf einem Chip hergestellt wird, der aus Galliumarsenid-Material oder anderen Halbleitermaterialien durch ein Halbleiterverfahren hergestellt wird. Mikrowellenschaltung aus Siliziummaterialien arbeitet im 300-3000 GHz Frequenzband, das als Erweiterung des Silizium linearen integrierten Schaltkreises angesehen werden kann und nicht in monolithischen Mikrowellenschaltungen enthalten ist.

Der Herstellungsprozess des monolithischen GaAs-Mikrowellenschalts besteht darin, epitaktisches Wachstum oder Ionenimplantation von Silizium zu verwenden, um eine aktive Schicht auf einem halbisolierenden GaAs-Einzelwafer zu bilden; Sauerstoff oder Protonen implantieren, um eine Isolationsschicht (oder andere Ionen, die zur Erzeugung einer Isolationsschicht geeignet sind) zu erzeugen; Injizieren Sie Beryllium oder Zink, um eine PN-Verbindung zu bilden; Herstellung von Metall-Halbleiterbarrieren durch Elektronenstrahlverdampfung; Bauen Sie aktive Bauelemente (wie Dioden, Feldeffekttransistoren) und keine Quellkomponenten (Induktoren, Kondensatoren, Widerstände und Mikrostreifen-Komponentenkoppler, Filter, Lasten usw.) und Schaltungsmuster. Schaltungsdesign ist auch in zwei Formen unterteilt: Lumpenparameter und verteilte Parameter. Verteilte Parameter werden hauptsächlich in Stromkreisen und Millimeterwellenschaltungen verwendet. Millimeterwellenschaltung bezieht sich auf integrierte Schaltungen im Bereich von 30 bis 300 Gigabertz.

Galliumarsenid eignet sich besser als Silizium zur Herstellung eines monolithischen Mikrowellenschalts (einschließlich Ultra-High-Speed-Schaltkreises), hauptsächlich weil: 1. Der Widerstand des halbisolierenden Galliumarsenidsubstrats ist so hoch wie 107～109 ohm·cm, und der Mikrowellenübertragungsverlust ist klein; 2. Arsenid Die Elektronenmobilität von Gallium ist etwa 5-mal höher als die von Silizium, die Betriebsfrequenz ist hoch, und die Geschwindigkeit ist schnell; 3. Der wichtige aktive Galliumarsenid-Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor des Geräts ist ein multifunktionales Gerät mit guter Strahlungsbeständigkeit, so dass Galliumarsenid-Einzelchip-Mikrowellenschaltung breite Anwendungsaussichten in Festkörper-Phasenarray-Radaren, elektronischen Gegenmaßnahmen-Ausrüstung, taktischen Raketen, Fernsehsatellitenempfang, Mikrowellenkommunikation, Ultra-Hochgeschwindigkeits-Computern und Informationsverarbeitung mit großer Kapazität hat.

Die monolithische Mikrowellenschaltung, die erfolgreich entwickelt und schrittweise angewendet wurde, umfasst: monolithischer Mikrowellenleistungsverstärker, monolithischer TV-Satellitenempfängerfrontend, monolithischer Mikrowellenleistungsverstärker, monolithischer Mikrowellenspannungsgesteuerter Oszillator usw. Das Design dieser Schaltung dreht sich hauptsächlich um die Erzeugungs-, Verstärkungs-, Steuer- und Informationsverarbeitungsfunktionen von Mikrowellensignalen. Die meisten Schaltungen werden entsprechend den Anforderungen verschiedener kompletter Maschinen und den Eigenschaften von Mikrowellenfrequenzbändern entworfen, und sie sind sehr spezifisch.

Mikrowellenschaltung Leiterplatte

Materialien und Design für Mikrowellen-Leiterplatten

Materialauswahl und Design von Mikrowellenleitern ist ein Schlüsselelement, um stabile Geräteleistung während des Hochfrequenzbetriebs sicherzustellen. Die Auswahl geeigneter Materialien und Strukturen kann die Effizienz und Zuverlässigkeit der Signalübertragung erheblich verbessern.

1. Materialcharakterisierung

Mikrowellen-Leiterplatten verwenden typischerweise Materialien mit spezifischen Eigenschaften, einschließlich Dielektrizitätskonstante (Dk) und Verlustwinkeltangente (Df). Die dielektrische Konstante gibt die Fähigkeit eines Materials an, elektrische Energie zu speichern, während die Verlustwinkeltangente den Energieverlust charakterisiert, der während der Signalübertragung in Wärme umgewandelt wird. Im Allgemeinen hilft eine niedrigere Verlustwinkeltangente, Signalverlust zu minimieren und die Effizienz des Materials in Hochfrequenzanwendungen zu erhöhen.

2. RF Materialauswahl

Bei der Auswahl von Mikrowellen-Leiterplattenmaterialien sollten Faktoren wie Umgebungsfeuchte, thermische Stabilität und chemische Beständigkeit berücksichtigt werden, um eine zuverlässige Leistung unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Häufig verwendete Mikrowellen-Leiterplattenmaterialien umfassen FR-4, PTFE (Polytetrafluorethylen) und keramische Materialien usw. Unter ihnen ist PTFE weit verbreitet in Mikrowellen-Anwendungen, die eine hohe Leistung aufgrund seiner ausgezeichneten Hochfrequenz-Eigenschaften erfordern.

3. Konstruktionsstruktur

Häufige Strukturen, die beim Entwurf von Mikrowellenschaltungen verwendet werden, umfassen Mikrostreifenleitungen und Flachbandleitungen. Eine Microstrip-Linie besteht aus einem leitfähigen Band, das auf einem dielektrischen Substrat mit einer Erdungsebene darunter angeordnet ist und für die Hochfrequenz-Signalübertragung geeignet ist. Bänder bestehen aus einem leitfähigen Band, das zwischen zwei Masseebenen eingeklemmt ist, um eine bessere Abschirmung zu gewährleisten und eignen sich für Anwendungen, die eine höhere Signalintegrität erfordern.

4. Impedanz Matching

Impedanzanpassung ist ein wichtiger Faktor im Mikrowellen-PCB-Design, um die Signalintegrität zu gewährleisten. Eine gute Impedanzanpassung kann die Signalreflexion reduzieren und die Leistungsübertragungseffizienz optimieren. Das Design sollte die Verwendung geeigneter Übertragungsleitungslayouts, Materialien berücksichtigen und müssen oft mit Hilfe von elektromagnetischer Simulationstechnologie analysiert und angepasst werden, um die Signalqualität zu verbessern.

5. Thermische Auslegung

Wenn die Mikrowellenplatine in Betrieb ist, erzeugen einige Hochleistungskomponenten erhebliche Wärme, daher ist ein angemessenes Wärmeableitungsdesign entscheidend. Dazu gehört die Optimierung des Layouts von Hochleistungskomponenten zur Verbesserung des thermischen Kontakts, die Verwendung von thermischen Durchkontakten zur Verbesserung der Temperaturgleichmäßigkeit und die Auswahl von Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit zur Förderung der Wärmeableitung.

Die Schaffung von Mikrowellenkreisläufen

"Mikrowellenschaltung" war schon immer ein Synonym für "Wellenleiterschaltung". Bereits in den frühen 1930er Jahren erkannten die Menschen, dass Wellenleiter eine sehr nützliche Übertragungsstruktur für Mikrowellenfrequenzen sind. Forscher haben lange entdeckt, dass ein kleiner Abschnitt des Wellenleiters nach ordnungsgemäßer Modifikation als Radiator oder ein elektrisches Antigenstück verwendet werden kann. Wie Resonanzhohlraum und Hornantenne. Bei der Entwicklung einer modernen Wellenleiterschaltung wurden von Anfang an Anstrengungen unternommen, um Mikrowellenleistung effektiv von der Mikrowellenquelle zur Wellenleiterübertragungsleitung zu übertragen und am Empfangsende effektiv wiederherzustellen. Dies führt zu Änderungen an den entsprechenden Original-Sender- und Empfängeroriginalen. Hohe Ansprüche. Daher führte es zum Auftreten von Komponenten wie Wanderwellendetektoren, Wellenlängenmessern und Anschlusslasten.

Die Entwicklung und Anwendung der Mikrowellentechnologie hat die Grundlage des Mikrowellenschalts gebildet. Von der anfänglichen Entdeckung des diskontinuierlichen Mehrfachreflexionsprinzips und des entsprechenden Hohlraumresonanzprinzips bis zur Verwendung dieser Prinzipien, um die Mikrowellenleistungsquelle mit dem Wellenleiter abzustimmen und dann den Wellenleiter mit dem Empfänger (wie ein Kristalldetektor) abzustimmen. Und verwenden Sie diese Geräte, um ein bestimmtes Frequenzsignal durch die Schaltung zu erzeugen.

Eine der grundlegenden Eigenschaften von Mikrowellenschaltungen besteht darin, ihre Eigenschaften basierend auf der Erfahrung durch die Schrauben und Membranen im Inneren des Wellenleiters (und sogar die komprimierte Größe) anzupassen oder abzustimmen. Zunächst war dies nur ein Versuch-und-Fehler-Verfahren und entwickelte sich später zum sogenannten "Waveguide Engineering". Lange Zeit war es auch eine der am häufigsten verwendeten Methoden in der Mikrowellentechnik.

Aktueller Zustand des Mikrowellenschalts

Der Mikrowellenkreislauf begann mit dem dreidimensionalen Mikrowellenkreislauf, der in den 1940er Jahren verwendet wurde. Es besteht aus einer Wellenleiterübertragungsleitung, einem Wellenleiterelement, einem Resonanzkavität und einem Mikrowellenrohr. In den 1960er Jahren entstand eine neue Generation von Mikrowellenintegrierten Schaltkreisen mit Halbleiterbauelementen, Dünnschichtabscheidungstechnologie und Photolithographietechnologie. Aufgrund seiner geringen Größe, seines geringen Gewichts und seiner bequemen Verwendung wird es vollständig in Waffen, Luft- und Raumfahrt und Satelliten verwendet.

Zwei grundlegende Übertragungen werden oft in Mikrowellenschaltung verwendet, nämlich Wellenleiter und TEM Mode Koaxialleitung. Der Wellenleiter zeichnet sich durch hohe Leistung und geringen Verlust aus. Letzteres führte zur Entstehung von Resonanzhöhlen mit hohem Q. Die Koaxialleitung hat inhärente Breitbandeigenschaften, da es keinen Dispersionseffekt gibt. Darüber hinaus kann das Konzept der Impedanz auch leicht in der Koaxialleitung erklärt werden, was den Konstruktionsprozess des Bauteils vereinfacht. Diese beiden Übertragungsstrukturen haben sich zu wichtigen Mikrowellenschaltungskomponenten entwickelt, und die Verwendung beider zusammen kann unerwartete Ergebnisse erzielen.

Die Streifenleitung Übertragungsstruktur wird in der Mikrowellenschaltung verwendet. Die Form ist die gleiche wie heute. Es besteht aus zwei dielektrischen Platten mit Metall auf der Außenseite und einem dünnen Bandleiter. Mit dem Aufkommen von kupferplattierten Laminaten hat sich stripline zu einem Präzisionsprozess entwickelt, dessen Leistung im Voraus berechnet werden kann. Das wichtigste Merkmal der Streifenübertragungsstruktur ist, dass ihre charakteristische Impedanz durch die Breite des mittleren Streifenleiters gesteuert wird. Die Zwei-Bit-Eigenschaft der Stripline-Schaltungsstruktur ermöglicht es, die Verschaltung vieler Komponenten zu realisieren, ohne die Abschirmschicht des Außenleiters zu zerstören, was auch eine große Flexibilität in den Eingangs- und Ausgangspositionen bringt. Aufgrund der inhärenten Kopplungseigenschaften, wenn zwei Bandleiter nahe beieinander liegen, ist die Bandleitung sehr praktisch, in parallelen Linienkopplern verwendet zu werden.

Seit 1975 setzt Plessey aus den Vereinigten Staaten GaAs FETs als aktive Geräte und GaAs semi-isolierende Substrate als Träger ein, um erfolgreich den weltweit ersten MMIC-Verstärker zu entwickeln. Es wurde in militärischen Anwendungen (einschließlich intelligenter Waffen, Radar, Kommunikation und elektronischer Kriegsführung, etc.) verwendet. Unter dem Anstoß von MMIC ist die Entwicklung von MMIC sehr schnell. Es ist das Aufkommen der GaAs-Technologie und die Eigenschaften von GaAs-Materialien, die zum Übergang von Mikrowellenschaltung zu monolithischer Mikrowellenschaltung (MMIC) beigetragen haben. Verglichen mit dem Mikrowellen-Hybridschaltkreis HMIC der zweiten Generation hat MMIC die Vorteile einer kleineren Größe, längeren Lebensdauer, hoher Zuverlässigkeit, geringem Rauschen, niedrigem Stromverbrauch und höherer Betriebsgrenzfrequenz. Daher hat sie umfangreiche Aufmerksamkeit erhalten.

Das Aufkommen von monolithischen Mikrowellenschaltungen hat die Realisierung verschiedener Mikrowellenschaltungen ermöglicht. Daher haben verschiedene MMIC-Geräte eine beispiellose Entwicklung erreicht, wie MMIC-Leistungsverstärker, rauscharme Verstärker (LNA), Mischer, Upconverter, spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCO), Filter usw., bis zum MMIC-Frontend und dem gesamten Transceiversystem. Monolithische Mikrowellen-integrierte Schaltkreise haben breite Anwendungsaussichten in Festkörper-Phased-Array-Radaren, elektronischen Gegenmaßnahmen-Ausrüstung, taktischen Raketen, Fernsehsatellitenempfang, Mikrowellenkommunikation, Ultra-Hochgeschwindigkeits-Computern und Informationsverarbeitung mit großer Kapazität.

Mit der weiteren Verbesserung der MMIC-Technologie und dem Fortschritt der mehrschichtigen integrierten Schaltungstechnologie hat die dreidimensionale mehrschichtige Mikrowellenstruktur, die das mehrschichtige Substrat verwendet, um fast alle passiven Geräte und Chip-Verbindungsnetze zu realisieren, mehr und mehr Aufmerksamkeit erhalten. Und die MCM (Multi-Chip Module)-Technologie, die auf dem mehrschichtigen Verbindungssubstrat aufgebaut ist, macht die Größe des Mikrowellenmillimeterwellensystems kleiner.

Mikrowellenschaltung Leiterplatte

Der Entwicklungstrend der Mikrowellenschaltung

1.Interconnection und Fertigungstechnologie der Mikrowellenschaltung

Mikrowellentechnologie und Mikrowellenschaltungsverbindungs- und Fertigungstechnologie mit Frequenzen über 1 GHz haben sich schnell entwickelt und sind weit verbreitet. In modernen Informationssystemen und militärischen elektronischen Geräten wie Radar-, Navigations- und Kommunikationsgeräten sind Mikrowellenschaltungen die "Aorta" der Hochgeschwindigkeitsinformation. Daher ist Mikrowellenschaltung und ihre Verbindungs- und Fertigungstechnologie eine wichtige Schlüsseltechnologie in der Entwicklung und Produktion von Informationssystemen und militärischer elektronischer Ausrüstung. Die Verbindungs- und Fertigungstechnologie für Mikrowellenkreisläufe umfasst: Substratmaterialien und Fertigungstechnologie für Mikrowellenkreisläufe, Design und Fertigungstechnologie für Mikrowellenkreisläufe, Verpackungs- und Montagetechnik für Mikrowellengeräte oder -komponenten, Verbindungs- und Debugging-Technologie für Mikrowellenkomponenten oder -systeme. Es umfasst viele Disziplinen wie Mikroelektronik, Materialwissenschaft, Computeranwendungstechnik, elektronischer Maschinenbau usw.; Es ist eine multidisziplinäre und umfassende Wissenschaft und Technologie. Es hat die Eigenschaften des hohen technologischen Inhalts, der hohen technischen Schwierigkeit, der schnellen Entwicklungsgeschwindigkeit, des breiten Anwendungsbereichs und der großen Wirkung in Informationssystemen und militärischer elektronischer Ausrüstung.

Mit dem schnellen Fortschritt von Wissenschaft und Technologie wie Mikroelektronik-Technologie, Komponententechnologie, Materialwissenschaft, computergestütztes Design und Herstellung usw. entstehen ständig neue Technologien und Technologien für die Verbindung und Herstellung von Mikrowellenschaltungen. Zum Beispiel Mehrschichtige Mikrowellen-integrierte Schaltung und dreidimensionale Mikrowellen-integrierte Schaltung (3DMMIC), verlustarme Übertragungsleitungen und Schirmmembran-Mikrostreifen (SMM), Mehrchip-Mikrowellen-Module, Mikrowellen-Schaltung, mikro-elektromechanische Systeme (MEMS) Verbindungs- und Fertigungstechnologie, neue Harz-Mikrowellen-Leiterplattentechnologie, neue Mikrowellen-Schaltungsschutzbeschichtungstechnologie sowie dreidimensionale Schaltungssimulationstechnologie angewendet auf Mikrowellen-Schaltung Design, Mikrowellen-Schaltung CAD und Optimierungstechnologie basierend auf intelligenten Methoden, etc.

2.Die photonische Bandspaltstruktur der Mikrowellenschaltung

In 1987 schlug Yablonowitsch die Subband Gap (PBG) Struktur vor, die ursprünglich im optischen Bereich angewendet wurde und in den letzten Jahren in das Mikrowellenband eingeführt wurde, was breite Aufmerksamkeit erregte. Wenn sich elektromagnetische Wellen in Materialien mit periodischen Strukturen ausbreiten, werden sie moduliert, um eine photonische Bandlücke zu erzeugen. Wenn die Betriebsfrequenz elektromagnetischer Wellen innerhalb der Bandlücke fällt, gibt es keinen Übertragungszustand. Die Unterbandspaltstruktur wird auf das Mikrowellenband aufgebracht, was die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in einem bestimmten Frequenzband überhaupt verhindern kann. Gleichzeitig ändert die photonische Bandspaltstruktur auch die Ausbreitungskonstante im Passband, das eine langsame Wellenstruktur ist. Aufgrund der oben genannten Eigenschaften der photonischen Bandspaltstruktur ist es weit verbreitet in Bandabstoßung, Unterdrückung von Oberschwingungen hoher Ordnung, Verbesserung der Effizienz, Erhöhung der Bandbreite und Verringerung der Größe. Die photonische Bandspaltstruktur kann Metall, dielektrische, ferromagnetische oder ferroelektrische Substanz annehmen, die in das Substratmaterial implantiert ist, oder direkt eine periodische Anordnung verschiedener Materialien bilden. Es gibt viele Arten von mikrowellenfotonischen Bandgap-Strukturen im In- und Ausland vorgeschlagen, und die aktuelle Entwicklung von dreidimensionalen Strukturen zu ein- und zweidimensionalen Strukturen. Aufgrund der einfachen Implementierung und Integration wurde die Erforschung photonischer Bandgap-Strukturen in den Bereichen Elektronik und Kommunikation weiterentwickelt. Gegenwärtig sind die Einheitsform der photonischen Bandspaltstruktur, periodische Bedingungen, die Kombination verschiedener periodischer Strukturdeformationskörper und die Entwicklung von Materialien alle Forschungshotspots, die Aufmerksamkeit verdienen.

Subkristalle sind künstliche Kristalle, die durch periodische Anordnung eines Mediums in einem anderen Medium gebildet werden. Das grundlegende Merkmal von photonischen Kristallen ist, dass sie eine photonische Bandlücke haben. Elektromagnetische Wellen, deren Frequenzen in den Bandspalt fallen, dürfen sich nicht ausbreiten. Die einzigartigen Eigenschaften von photonischen Kristallen wurden zuerst im Bereich der Optik verwendet und dann schnell auf andere Bereiche ausgeweitet, und jetzt werden sie auch im Mikrowellenfrequenzband erforscht und angewendet. Derzeit wurden eine Vielzahl von mikrowellenfotonischen Bandgap-Strukturen im In- und Ausland vorgeschlagen. Die ursprüngliche mikrowellenfotonische Bandspaltstruktur besteht aus dreidimensionaler periodischer Anordnung des Mediums. Da die Verarbeitung und Analyse der dreidimensionalen Struktur sehr kompliziert sind, konzentriert sich die Forschung und Produktion von mikrowellenfotonischen Bandspaltstrukturen. Auf der Ebene. Das Aussehen der planaren photonischen Bandspaltstruktur hat die traditionelle Entwurfsmethode geändert, einen neuen Weg für das Design von Hochleistungs-Hochleistungs-Hochleistungs-Integrationsschaltungen bereitgestellt und eine Revolution im Designdenken von Mikrowellen-integrierten Schaltungen gebracht. Da die eindimensionalen und zweidimensionalen planaren Bandspaltstrukturen flexibel, einfach zu implementieren und einfach zu integrieren sind, sind sie weit verbreitet in Mikrowellenschaltungen, und sie haben eine schnellere Entwicklung der integrierten Mikrowellenschaltung gebracht.

Schalter 3.MEMS für Mikrowellenschaltung

Gemäß der neuesten Definition von MEMS ist es ein miniaturisiertes Gerät oder eine Geräteanordnung, die elektrische und mechanische Komponenten kombiniert und in Chargen unter Verwendung von IC-Technologie hergestellt werden kann. Obwohl der traditionelle IC-Herstellungsprozess und MEMS-Herstellungsprozess große Ähnlichkeiten haben, ist erstere eine planare Technologie, und letztere eine dreidimensionale Technologie. Derzeit weit verbreitete MEMS-Fertigungstechnologien umfassen: Massenmikrobearbeitung, Oberflächenmikrobearbeitung, Klebemikrobearbeitung und LIGA-Technologie (Lithographie-Elektroformtechnik).

Der Schalter ist das Schlüsselelement der Mikrowellensignalkonversion. Im Vergleich zu herkömmlichen p2i2n Diodenschaltern und FET-Schaltern haben aktuelle RFMEMS-Schalter überlegene Mikrowelleneigenschaften und inhärente Vorteile wie geringes Gewicht, geringe Größe und niedrigen Stromverbrauch. Mit der Entwicklung der MEMS-Fertigungstechnologie und der Prozesstheorie werden RFMEMS-Schalter nach Überwindung der Mängel von MEMS-Schaltern wie kurze Lebensdauer und niedrige Schaltgeschwindigkeit sicherlich eine größere Entwicklung in Mikrowellensystemen erreichen. Derzeit werden RFMEMS-Schalter in Frontend-Schaltungen, digitalen Kondensatorbänken und Phasenverschiebungsnetzen einiger Mikrowellensysteme verwendet.

4.Lumped componentization des Mikrowellenschalts

Ein weiterer Trend in der Mikrostreifenschaltung ist die Verwendung von klobigen Komponenten. In der Vergangenheit konnten sie nicht für Mikrowellenfrequenzen verwendet werden, da die Größe von Klumpen mit Mikrowellenlängen vergleichbar war. Mit der Entwicklung der Photolithographie und Dünnschichttechnologie wurde die Größe der klobigen Komponenten (Kondensatoren, Induktoren usw.) stark reduziert, so dass das J-Band ständig verwendet werden kann. Die Montage des Klumpenelements auf dem dielektrischen Substrat mit der Halbleitervorrichtung in Form eines Chips ist ein brandneues Verfahren für integrierte Mikrowellen-Schaltungen. Neben der Verkleinerung der Größe besteht ein weiterer Vorteil von Einzelkomponenten darin, dass einige sehr nützliche Techniken und Optimierungstechniken in Niederfrequenzschaltungen jetzt direkt im Mikrowellenfeld eingesetzt werden können.

5.Two-dimensionale Planarisierung des Mikrowellenkreises

Neben Klumpenelementen und eindimensionalen Übertragungsleitungselementen haben einige Leute auch zweidimensionale planare Elemente für Mikrowellenschaltung vorgeschlagen. Solche Komponenten sind mit Streifen- und Mikrostreifenleitungen kompatibel, was eine sehr nützliche Alternative für das Design von Mikrowellenschaltungen bietet.

Gegenwärtig gibt es drei Hauptwege, um eine zweidimensionale planare Schaltung zu realisieren: eine Drei-Elemente-Struktur, eine offene Struktur und eine Hohlraumstruktur. Verglichen mit der Streifenleitungsschaltung hat es die Vorteile eines großen Freiheitsgrades und eines niedrigen Eingangswiderstands. Verglichen mit der Wellenleiterschaltung ist es einfacher zu analysieren und zu entwerfen. Mit Hilfe der leistungsstarken Rechenleistung des Hochgeschwindigkeitscomputers kann er jede Form entsprechend den Anforderungen verarbeiten. Der planare Kreislauf wird analysiert, was die Arbeitseffizienz erheblich verbessert. Ich glaube, dass seine Anwendung in naher Zukunft immer umfangreicher werden wird.

6.Eine neue Generation von MIC

Eine neue Generation von MIC kann eine monolithische Mikrowellen-integrierte Schaltung auf einem Halbleitersubstrat sein. Das verwendete Halbleitersubstrat ist hochresistives Silizium, hochresistives Galliumarsenid und niederresistives Silizium mit einer Siliziumdioxidschicht. Es gibt zwei technische Schwierigkeiten. Zum einen gibt es kein universelles Herstellungsverfahren für die verschiedenen darin verwendeten Mikrowellenhelfleiterbauelemente und zum anderen benötigen passiv verteilte Komponenten (Übertragungsleitungssegmente) großflächige Substrate. Jüngste Trends deuten jedoch darauf hin, dass der GaAs-Prozess der Schlüssel zu monolithischen integrierten Schaltkreisen in der Mikrowelle ist. In analogen Verstärkern mit Gigahertz-Bandbreite und digitaler integrierter Schaltung mit Gigabit-Raten dominieren Galliumarsenid-Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MESFETs). Egal, ob es sich um einen hybriden oder monolithischen Mikrowellen-integrierten Schaltkreis handelt, seine Vorteile sind im Grunde die gleichen wie die eines niederfrequenten integrierten Schaltkreises, das heißt, das System hat eine hohe Zuverlässigkeit und reduziertes Volumen und Gewicht. Wird eine große Anzahl standardisierter Komponenten benötigt, führt dies schließlich zu einer Kostensenkung. Wie niederfrequente integrierte Schaltkreise hat MIC großes Potenzial, bestehende Märkte zu erweitern und viele neue Anwendungen zu erschließen, einschließlich einer Vielzahl von zivilen Projekten.

Mikrowellen-Schaltkreise entwickeln sich mit einer beispiellosen Geschwindigkeit. Mit der Popularität verschiedener integrierter Schaltungen wird die Entwicklung von Mikrowellenschaltungen sicherlich eine glänzende Zukunft haben. iPCB Circuit Company ist spezialisiert auf die Herstellung von Mikrowellenschaltung PCB. Bei Fragen wenden Sie sich bitte an iPCB.