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Circuito gcpw aplicado a la frecuencia de onda milimétrica
Con el rápido desarrollo de la tecnología moderna de la comunicación, Agotamiento de los recursos del espectro de frecuencias de baja frecuencia y microondas, and more and more wireless applications are expanding to higher millimeter wave (mmWave) frequencies. Por ejemplo:, applications such as fifth-generation (5G) wireless cellular mobile communications and advanced driver assistance systems (ADAS) all use frequency bands above 24 GHz. Sin embargo,, La Potencia de la señal generalmente disminuye con el aumento de la frecuencia. Por consiguiente,, La tecnología de circuitos de onda milimétrica debe hacer pleno uso de la Potencia de la señal existente y reducir al mínimo la pérdida de señal.. Mantener la Potencia de la señal en el circuito de onda milimétrica depende no sólo del circuito impreso Placa de circuito(Placa de circuito impreso) Tela, También depende de la elección de la tecnología de la línea de transmisión. Si se tienen plenamente en cuenta los factores que influyen en el diseño y la fabricación de circuitos, then the grounded coplanar waveguide (GCPW) transmission line at millimeter wave frequency and the use of low-loss Placa de circuito impreso Este Tela puede obtener excelentes propiedades del circuito.
En comparación con otras tecnologías de líneas de transmisión de alta frecuencia, como la línea de banda y la línea MICROSTRIP, la tecnología de circuitos gcpw tiene ventajas naturales, especialmente en la frecuencia de onda milimétrica. La estructura de gcpw es simple y clara: la línea de transmisión superior adopta la estructura de "puesta a tierra de la señal de puesta a tierra (GSG)", la capa media es una capa dieléctrica de una sola capa, la capa inferior es una capa de puesta a tierra, y la capa superior e inferior de puesta a tierra están interconectadas por PTH. Gcpw es mucho más simple que las líneas de cinta (con capas dieléctricas en la parte superior e inferior). En comparación con gcpw, aunque la estructura de la línea MICROSTRIP es simple, aumenta la pérdida en la frecuencia de onda milimétrica. En la frecuencia de onda milimétrica, el circuito de línea de transmisión MICROSTRIP es más fácil de irradiar energía al exterior que el circuito gcpw, especialmente en el circuito compacto y la carcasa, hay problemas potenciales de interferencia y compatibilidad electromagnética (EMC).
Sin embargo, la aplicación de rendimiento final de gcpw todavía necesita entender la influencia del Circuito en el procesamiento real, porque cuando se utiliza todo tipo de software asistido por ordenador (CAE) para simular el circuito de gcpw, la configuración de parámetros de rendimiento del material es casi ideal. Por lo tanto, estos factores pueden dar lugar a una cierta diferencia entre los resultados de la simulación del software y los resultados reales de medición del circuito gcpw, especialmente para el diseño del Circuito de onda milimétrica de gran capacidad.
Incluso antes de procesar el circuito, los pequeños cambios en el material de Placa de circuito impreso pueden afectar el rendimiento del circuito gcpw, especialmente en la pequeña longitud de onda de la frecuencia de onda milimétrica, y la longitud de onda es muy sensible a estos cambios. Por ejemplo, los cambios en el espesor del material dieléctrico y el espesor del conductor causarán cambios en el rendimiento de gcpw a frecuencias de onda milimétrica. La rugosidad de la superficie en el conductor de cobre también afecta el rendimiento de gcpw, y cualquier otro recubrimiento (como el recubrimiento PTH utilizado para fabricar circuitos gcpw) también afecta el rendimiento de gcpw.
Tratamiento de procesos
Aunque la tecnología de la línea de transmisión gcpw es muy adecuada para la producción de circuitos de Placa de circuito impreso con alta consistencia a frecuencias de onda milimétrica, todavía debe combinarse con materiales de circuitos de alta fiabilidad como la constante dieléctrica DK y el factor de pérdida DF. Además, la tecnología de procesamiento de circuitos de onda milimétrica debe ser repetible para asegurar una buena consistencia en la producción a gran escala. Los cambios en la tecnología de procesamiento pueden dar lugar a cambios en el rendimiento de los Placa de circuito impreso. Por ejemplo, la posición del PTH utilizado para conectar los dos planos de tierra en un circuito gcpw puede variar de un circuito a otro, y esta pequeña diferencia también puede ser la causa del cambio de rendimiento.
La forma del conductor gcpw puede variar de un circuito a otro, lo que puede dar lugar a diferencias de rendimiento entre los circuitos gcpw fabricados. En el modelado de conductores de cobre, el software de simulación cae generalmente asume que es la forma ideal del conductor (rectangular en la vista transversal). Se utiliza como base para predecir el nivel de rendimiento de un circuito dado. Sin embargo, en la práctica, la mayoría de los conductores de superficie del circuito gcpw se mecanizan en trapezoides, y los conductores de diferentes circuitos varían en cierta medida. Estos cambios conducirán a cambios en el rendimiento eléctrico del circuito gcpw, especialmente en la pérdida de inserción y el ángulo de fase de la señal, y los efectos de estos cambios aumentarán con el aumento de la frecuencia.
Debido a la diferencia entre el conductor real y el conductor ideal, el nivel de rendimiento del circuito real (el conductor procesado es trapezoidal) y el circuito ideal (rectangular) es diferente. Cuando la longitud de onda de la señal correspondiente disminuye en la frecuencia de onda milimétrica, es muy sensible al circuito. El conductor ideal del circuito refleja el cambio mínimo de la constante dieléctrica efectiva y la respuesta de fase relativa del Circuito, mientras que el proceso de fabricación estándar de Placa de circuito impreso inevitablemente tiene un pequeño cambio. Error, que también puede causar cambios en el rendimiento entre circuitos.
Además, el circuito gcpw tiene diferentes cantidades de acoplamiento de acuerdo a la densidad del espaciamiento de la pared lateral en la estructura GSG. Por lo general, los conductores más cercanos producen un acoplamiento más estrecho. En comparación con la línea de transmisión gcpw libremente acoplada, el circuito gcpwm estrechamente acoplado tiene una mayor densidad de corriente en la pared lateral del conductor coplanar. Los circuitos gcpw libremente acoplados son menos sensibles a los cambios en el proceso de fabricación de circuitos porque no pueden obtener una puesta a tierra adicional y se comportan como circuitos de línea de transmisión MICROSTRIP.
Cualquier Placa de circuito material used to manufacture millimeter wave GCPW circuits Plato, such as RO3003⢠laminate of Rogers Corporation (Dk of z-axis is 3.00 ⅱ ± 0.04, La Dirección de búsqueda de 10 GHz es 0.0010), and its copper foil surface (copper foil and dielectric The roughness of the layer intersection) will affect the Actuar of circuits made on this material, especially in higher frequencies (such as millimeter wave frequencies) and thinner circuits. La superficie rugosa de la lámina de cobre aumentará la pérdida de inserción de estos circuitos y ralentizará la velocidad de fase de la señal.. La pérdida de inserción del conductor también se ve afectada por la anchura relativa del conductor de cobre y el espesor del conductor.. Cuanto más ancho sea el cable, menor será la pérdida., and a thicker conductor will cause the GCPW transmission line to use more air (with a lower unit Dk value) and transmit with lower loss. Por supuesto., Los materiales de circuito con valores DK más altos también pueden conducir a velocidades de fase más lentas.
Galvanoplastia metálica
La fabricación de cualquier tipo de circuito gcpw implicará galvanoplastia Placa de circuito impreso material. Por ejemplo:: when doing via metallization, Estará en Placa de circuito material, Y la pared del agujero será eléctricaPlatoUna capa de cobre se utiliza para realizar la conducción eléctrica entre la capa superior e inferior de la tierra. En el proceso, Los niveles superior e inferior están conectados. Capa de cobre Placa de circuito impreso Inevitable PlatoUna capa más de cobre. Además, El recubrimiento metálico se puede volver a realizar en el circuito gcpw para formar el recubrimiento final de tratamiento de superficie y proteger el conductor de cobre. La conductividad eléctrica de los metales utilizados para el recubrimiento superficial suele ser inferior a la del cobre., Esto aumentará la pérdida del conductor y dará lugar a un aumento de la pérdida de inserción. Además, La superficie del recubrimiento también afecta la respuesta de fase, Por lo tanto, este efecto es necesario en la frecuencia de onda milimétrica. Considerado.
Debe haber una diferencia entre los resultados de la simulación por ordenador y los resultados medidos del circuito gcpw de onda milimétrica. Una de las claves para producir con éxito el circuito gcpw de onda milimétrica a gran escala es minimizar todo tipo de variaciones de error a través de las características específicas del material y el circuito. Es posible establecer normas significativas de tolerancia del rendimiento de la producción mediante la comprensión de cómo los materiales maduros de la placa de Circuito, como el laminado ro3003, se verán afectados por diferentes procesos de fabricación de gcpw. Por lo tanto, incluso para el circuito Ada de onda milimétrica de 77 GHz, se puede lograr un alto rendimiento.
