Teknologi Microwave - Parameter bahan papan litar mempengaruhi prestasi radar gelombang-milimeter

Frekuensi ini pernah disimpan untuk tentera, apabila biaya dan kesulitan untuk mengembangkan sirkuit gelombang milimeter adalah larangan untuk penggunaan awam. Tetapi dengan penemuan dalam teknologi utama seperti bahan-bahan dan sirkuit, ribuan aplikasi gelombang milimeter telah muncul dalam sistem radar kereta 77GHz, yang bersama dengan teknologi pemandu autonomi membuat perjalanan jalan lebih selamat. Untuk memastikan keadaan kerja optimal sistem radar gelombang-milimeter, bagaimana untuk memilih papan sirkuit cetak (PCB) yang paling sesuai menjadi langkah yang paling kritik dalam proses merancang sirkuit gelombang-milimeter.

Kesan dielektrik pada Dk

Dk adalah salah satu dari banyak parameter yang perlu dianggap bila merancang bahan papan sirkuit yang sesuai untuk sirkuit gelombang-milimeter (seperti radar anti-kolasi kereta 77GHz), dan variasi Dk patut dikawal dalam julat yang dekat dengan nilai nominalnya sebanyak yang mungkin. Selain itu, parameter bahan lain yang boleh mempengaruhi prestasi sirkuit gelombang-milimeter termasuk: Df, tebal bahan, kualiti konduktor tembaga, hygroscopicity, dan kesan "cermin kaca" disebabkan oleh kuasa serat kaca. Sekali lagi, konsistensi adalah penting, terutama pada frekuensi gelombang-milimeter, di mana perubahan dramatik dalam parameter ini juga boleh mempengaruhi prestasi sirkuit.

Parameter sirkuit berbeza ini mempengaruhi nilai "design Dk" bagi bahan papan sirkuit. Untuk memastikan keterangan Dk jelas dan tidak ambiguh, "Dk berkesan" di sini merujuk kepada jumlah nilai Dk yang dijana semasa penyebaran isyarat. Untuk garis microstrip, "Dk efektif" merujuk kepada nilai komponen Dk dalam medium dan Dk dalam udara sekitar medium. "Design Dk" merujuk kepada nilai Dk bahan itu sendiri berdasarkan "effective Dk", iaitu, nilai yang diperoleh selepas menghapuskan pengaruh udara sekeliling pada Dk.

Influensi foil tembaga pada Dk

Semua komponen bahan papan sirkuit mempengaruhi "design Dk", jadi pertimbangkan parameter semua komponen papan sirkuit. Contohnya, kualiti konduktor tembaga boleh mempengaruhi prestasi sirkuit pada frekuensi gelombang milimeter. konduktor tembaga berkualiti tinggi menyediakan konduktiviti tinggi dan pengendalian konsisten untuk garis penghantaran, yang merupakan kunci untuk kestabilan fasa pada frekuensi gelombang-milimeter, seperti dalam aplikasi radar kenderaan 77GHz.

Kehilangan penyisipan garis transmisi 50 Ï·strip mikro dari dc ke 110GHz diukur untuk membandingkan ciri-ciri kehilangan konduktor tembaga yang berbeza. Kesan keganasan permukaan tembaga pada kehilangan konduktor dan kehilangan penyisihan adalah jelas (seperti yang dipaparkan dalam Figur 4). Ketebusan bahan papan sirkuit juga akan mempengaruhi kerugian disebabkan oleh permukaan tembaga kasar. Semakin halus bahan, semakin besar pengaruh foil tembaga kasar.

Bagaimana saya boleh menjaga Dk stabil

Radar kenderaan yang berfungsi pada 77GHz boleh mengesan perbezaan kecil dalam fasa isyarat yang terrefleks, dan mana-mana perubahan dalam "desain Dk" bahan papan sirkuit akan mempengaruhi keadaan fasa, dengan itu mengurangkan ketepatan pengesan sistem. Idealnya, anda mahu nilai Dk bahan papan sirkuit tetap tidak berubah dalam mana-mana syarat. Tetapi kenyataannya adalah bahawa "desain Dk" bahan boleh berubah bergantung pada pelbagai faktor seperti frekuensi, suhu dan tebal. Hanya apabila toleransi maksimum bahan sirkuit INTRINSIC nilai Dk dikawal dalam julat ± 0.05 boleh fluktuasi fasa tidak mempengaruhi akurasi tinggi dan kepercayaan tinggi sistem.

Beberapa bahan PCB berdasarkan sistem resin PTFE mempunyai perubahan yang tajam dalam nilai Dk pada suhu bilik (sekitar 25°C). Untuk kebanyakan aplikasi, TCDk boleh dikawal dalam julat 0±25ppm/°C. Mengambil bahan papan sirkuit RO3003 sebagai contoh, apabila suhu berubah dari -50 ke 150°C, TCDk dalam arah paksi z pada frekuensi 10GHz hanya -3ppm /°C. Semakin kecil TCDk, semakin sedikit Dk berubah dengan suhu (lihat Figur 5), yang kritikal untuk aplikasi frekuensi gelombang milimeter dan untuk sirkuit yang perlu menjaga prestasi stabil dalam julat suhu luas.

Untuk radar 77GHz, jika bahan PCB dengan "kesan penggeledahan kaca" yang kuat dipilih, ia mungkin dipengaruhi oleh lambat kumpulan, lambat penyebaran dan perubahan sudut fasa. Untuk memastikan kestabilan fasa, bahan papan litar dengan "seragam kaca terbuka terbuka braided" sebagai penuhi patut dipilih untuk litar 77GHz, dan variasi Dk bahan papan litar patut menjadi sebanyak mungkin. Jika bahan papan sirkuit dengan "broughs kaca terbuka bertukar" digunakan sebagai penuhi, nilai Dk akan berubah sekitar 0.09 pada 77GHz, menghasilkan perbezaan fasa sekitar 100 darjah. Sudut fasa berubah sangat, yang bermakna kelalaian kumpulan dan kelalaian penyebaran sirkuit bahan-bahan ini akan sangat berbeza. Idealnya, bahan bebas kaca serat, seperti RO3003 atau RO3003G2 laminat, boleh digunakan untuk mengelakkan "kesan kaca serat".

Untuk menilai kesan bahan papan sirkuit berbeza dan jenis konduktor tembaga pada sirkuit, ia mengambil banyak masa dan usaha untuk menggunakan perisian simulasi medan elektromagnetik gelombang penuh untuk simulasi sirkuit, atau untuk memproses secara langsung perkara sebenar untuk ujian. pendekatan yang lebih mudah adalah menggunakan mWI-2019, program perisian bebas berdasarkan platform Windows Microsoft. Perisian boleh dimuat turun secara percuma dari laman web Official Rogers. Perisian (lihat "Lebih pada MWI-2019") membolehkan pengguna menggunakan pangkalan data terbina-dalam untuk mengesahkan kesan tebal bahan, kasar permukaan konduktor tembaga, dan parameter lain pada "Design Dk". Pangkalan data juga mengandungi nilai "Design Dk" untuk banyak bahan lain yang berbeza. Sementara perisian menyediakan keputusan yang sedikit kurang tepat, masa pengiraannya jauh lebih cepat daripada perisian simulasi elektromagnetik gelombang penuh, menyediakan nilai awal hampir segera untuk bahan dan parameter bahan yang berbeza digunakan dalam papan sirkuit gelombang-milimeter.