マイクロ波技術 - 回路基板材料パラメータはミリ波レーダの性能に影響する

これらの周波数は、軍隊のために一旦予約されました, ミリ波回路開発のコストと困難が民生用の禁止であったとき. しかし、材料や回路などの主要な技術のブレークスルー, 77 GHz自動車レーダシステムにおけるミリ波アプリケーションの数千倍, 自律走行技術と共に道を安全にする. ミリ波レーダシステムの最適作動状態を保証するために, 最も適切な印刷を選択する方法 回路基板 材料はミリ波回路設計プロセスで最も重要なステップとなる.

DKに及ぼす誘電効果

dkはミリ波回路（77 ghz自動車衝突防止レーダ）に適した回路基板材料を設計する際に考慮すべき多くのパラメータの一つであり，dkの変動は可能な限りその公称値に近い範囲で制御されるべきである。加えて、ミリ波回路の性能に影響を及ぼす可能性のある他の材料パラメータは、DF、材料の厚さ、銅導体の品質、吸湿性、およびガラス繊維強化によって引き起こされる「ガラスの編組」効果を含む。また、特に、これらのパラメータの劇的な変化が回路性能に影響を及ぼす可能性があるミリ波周波数では、整合性が不可欠である。

これらの異なる回路パラメータは回路基板材料の「設計DK」値に影響する. DKの記述が明確で曖昧であることを保証する, ここで「有効なdk」とは、信号の伝搬中に生成されるDK値の合計を指す. マイクロストリップライン用, 「効果的なDK」は、媒体の中のDKと媒体の周りの空気中のDKの複合値を指す. 「デザインDK」は、「有効なDK」に基づいて材料自体のDK値を意味します, それで, DKに対する周囲空気の影響を除去した後の値.

DKに及ぼす銅箔の影響

回路基板材料のすべての構成要素は、「設計DK」に影響を及ぼすので、回路基板のすべての構成要素のパラメータを考慮する。例えば、銅導体の品質は、ミリ波周波数での回路の性能に影響を及ぼす可能性がある。高品質銅導体は、77 GHzの自動車レーダ用途のような、ミリ波周波数での位相安定性の鍵である送電線に対して高い導電性と整合性インピーダンスを提供する。

dcから110 ghzまでの50 hzのマイクロストリップ伝送線路の挿入損失を測定し，異なる銅導体の損失特性を比較した。導体損失及び挿入損失に対する銅表面粗さの影響は明らかである（図4に示すように）。回路基板材料の厚さは、粗い銅表面に起因する損失にも影響を及ぼす。材料が薄くなると、粗銅箔の影響が大きい。

どのように、私はDK厩舎を保ちますか

77 GHzで動作する車両用レーダは、反射信号の位相の小さな違いを検出することができ、回路基板材料の「設計DK」の任意の変化は、位相状態に影響し、それによって、システムの検出精度を低下させる。理想的には、回路基板材料のDk値を任意の条件下で変更しないでください。しかし、実際には、材料の“デザインDK”は、周波数、温度、厚さなどのさまざまな要因に応じて変更することができます。真性回路材料dk値の最大許容範囲が，ξ±0 . 05の範囲で制御されるときのみ，位相変動はシステムの高精度，高信頼性に影響しない。

に基づくいくつかのPCB材料 PTFE resin system have a steep change in Dk values at room temperature (around 25残留度). ほとんどのアプリケーション, tcdkは0≒±25 ppmの範囲で制御できる/残留度. RO 3003回路基板材料の例として, 温度が−50から150℃°Cに変化すると, 10 GHzの周波数でのZ軸方向のTCDKは- 3 ppm /°C. TCDKは小さい, the less the Dk changes with temperature (see Figure 5), これはミリ波周波数用途にとって重要であり、広い温度範囲にわたって安定した性能を維持する必要がある回路にとって重要である.

77 GHzレーダー用, 強い「ガラス編み効果」があるPCB材料が選ばれるならば, それはグループ遅延によって影響を受けるかもしれません, 伝搬遅延と位相角変化. 相安定性を確保するために, 充填材として「均一なオープンファイバーグラスを編んだ」回路基板材料は、77 GHzの回路, そして、回路基板材料のDK変動は、できるだけ小さくなければならない. 充填材として「織り開いたガラス粗さ」を有する回路基板材料を使用する場合, DK値は約0.77 GHzでの09, 約100度の位相差をもたらす. 位相角は大きく変化する, これは、これらの材料の回路の群遅延および伝搬遅延が大きく異なることを意味する. 理想的に, ガラス繊維のない材料, 例えば RO 3003またはRO 3003 G 2 積層板, を避けるために使用することができます.

異なる回路基板材料と銅導体タイプが回路に及ぼす影響を評価するために, 回路をシミュレートするために、全波電磁界シミュレーションソフトウェアを使用することは、多くの時間と努力をとります, または、テストのために本物を直接処理すること. より簡単なアプローチは、MWI - 2019を使うことです, マイクロソフトWindowsプラットフォームに基づくフリーソフトウェアプログラム. ソフトウェアは、公式ロジャースウェブサイトから無料でダウンロードすることができます. The software (see "More on MWI-2019") allows users to use its built-in database to verify the effect of material thickness, 銅導体表面粗さ, とデザインDKの他のパラメータ. データベースはまた、他の多くの異なる材料の“デザインDK”の値が含まれて. 一方、ソフトウェアはわずかに少ない正確な結果を提供して, その計算時間は全波電磁シミュレーションソフトウェアよりはるかに速い, で使用されるさまざまな材料および材料パラメータのほぼ初期値を提供する ミリ波回路基板.