PCB Teknik - Millimeter dalga radar performansı üzerinde PCB yapısının etkisi

Ortak kompozit yazılmış devre tahtasının (PCB) dielektrik katı genellikle cam fiber doldurucu materyal olarak kullanır, fakat cam fiber yapısı yüzünden yerel dielektrik sabit (Dk) PCB tahtasının değişecek. Özellikle de milimetre dalgası (mmWave) frekanslarında, daha ince laminatların cam cesaretlendirme etkisi daha açık olacak ve yerel Dk imkansızlığı, RF devrelerinde ve anten performansında önemli değişikliklere yol açacak. PCB yapısının transmis hattı performansı üzerinde etkisi 100μm kalın cam yağ politetrafluoron (PTFE) laminat tarafından çalıştırıldı. PCB'nin dielektrik konstantı 0,01 ile 0,22 arasında farklı cam yuvarlanmış yapıya göre değiştirmek üzere bulundu. Antena performansına farklı cam beyin yapılarının etkisini çalışmak için, Rogers'ın reklam laminatların RO4835 ve RO4830 üzerinde bir seri beslenmiş mikrostrip çizgi antene yapıldı. Deneysel sonuçlar şöyle gösterdi ki: RO4830 laminat ile makineli antenin elektrik özellikleri normal toleranslarına göre hesaplanmış değerlerle daha uyumlu, küçük değişiklikler ve daha iyi refleks koefitörleri (S11 & LT; - 10dB) ve görüntü aksi kazanma performansı ile daha uyumlu.

Otomatik araç şu anda araştırma sıcaklığı. Bu sürücülere ve gezilere muhtemelen ölümcül kazalardan kaçınmaya yardım edebilir ve yüksek güveniliğe ihtiyacı var. Bu yüzden, devreyi de yüksek güveniliğe sahip olması gerekiyor. Millimeter dalgası (mmWave) radar, kompleks yapısı ve yüksek çevre değerlendirme hassasiyeti yüzünden otomatik sürücü hedef keşfetmesi için güvenilir bir çözüm sağlar. Komerci milimetre dalga radar sistemlerinde 76 ile 81GHz frekanslarında, seri beslenmiş mikrostrup patch anteni tasarımı, kompakt yapı ve büyük miktarlarda ve düşük maliyetlerde üretme yeteneği için ünlüdir [1]. Frekansları daha yüksek, dalga uzunluğu daha küçük, bu yüzden millimetre dalga frekanslarında çalışan transmis çizgileri ve antenleri düşük frekanslardan daha küçük olacak. Taşıma radar ının ideal performansını sağlamak için, transmis hattı ve mikrostrip patch antene üzerinde PCB etkisini incelemek gerekir. Uzun zamandır dışarıdaki çevrede çalışan milimetre dalga frekans devreleri için (sıcaklık ve yorgunluk tarafından etkilenmiş) [2], PCB çizgi laminatı seçtiğinde materyal performans indeksinin konsistencidir. Ancak bakra folisi, cam fiber güçlendirilmiş materyaller, keramik doldurucu ve laminatı oluşturan diğer materyaller yüksek frekans indiğin sürekliliğine büyük bir etkisi olacak.

Bu kağıt genellikle MMW radar performansı üzerinde PCB yapısının etkisini çalışıyor. Çoğu PCB laminatlarının dielektrik katı genellikle polimerik resin ile fiber bardak kıyafeti giymektedir. Millimeter dalga frekansiyesinde, materyal özelliklerin konsistenci üzerinde cam fiber kıyafetinin etkisi çok açık, çünkü cam paketinin genişliği transmisyon çizgisinin genişliğine eşittir. Ayrıca, ince (mesela 100μm) PCB satır laminatları mikrostrip antenelerini tasarlamak için kullanıldığında, cam beyinli fabrikası anten performansında önemli değişikliklere sebep olabilir ve makinelerin yiyeceğini azaltır.

Laminatın oluşturması

Laminatlar genelde fiberglass kıyafetini polimerik resin ile birleştirerek dielektrik bir katı oluşturur. Sonra da her iki tarafta bakra yağmurla örtülür. Tipik bir bardak kıyafeti (Dk) yüksektir, yaklaşık 6,1, ve düşük kayıp polimer resin 2,1 ve 3,0 arasında, bu yüzden Dk küçük bir bölgede değişir. Şekil 1'de bir mikroskopik en üst görüntü ve cam beyinli fibriklerin karışık bölümünü laminatta gösteriyor. "Knuckle-bundle" üzerindeki devre yüksek fiberglass içeriği yüzünden yüksek bir Dk vardır. Halbuki devre "bundle-open" üzerindeki devre yüksek resin içeriği yüzünden düşük Dk vardır. Ayrıca, cam yuvarlanmış fabrikanın özellikleri cam fabrikasının kalınlığına, fabrikaların arasındaki mesafe, fabrikanın yuvarlanmış şekilde ve her aksinin cam içeriğine etkilenir.

Laminatın 3,48'un dielektrik konstantüsü ve 10 GHz'de 0,0037'in kaybettiğini kaybetti (IPC TM-650 2.5.5.5 standart test üzerinde temel edilmiş). Ayrıca, RO4830 laminatların dielektrik konstantı 3,24 ve kaybeden Angle tangent 0,0033'dir (ipCTN-650 2.5.5.5 standart test üzerinde). RO4835 laminat türü 1080 standart kırılmış bir cam elbisesinden yapılır ve keramik doldurumlarla güçlendirilir. Farklı olarak, RO4830 laminat türü 1035 düz açık fiber bardak parçacıklıyla dolu ve keramik şeklinde güçlendirilir. Tablo 3, RO4835 ve RO4830 tabanlı laminatların özelliklerini daha da karşılaştırır.

İşlemden sonra tasarım boyutunu uygulayan ve anten transmisi çizgisinin FIG. 5(a) ve b) içinde gösterilen, RO4835 laminat'ın "ışık a çma b ölgesi" ve "ışık açılama bölgesi" ile birleştirilen antenler seçildi. RO4830 laminat, düz açık fiber barındırılmış cam süslenmiş yapısını kabul ettiğinde, yöneticinin FIG 5(c) olarak gösterilen RO4830 laminat barındırıyla yapıldığını düşünmek gerekmez. Makinelerdeki antenin refleksiyon koefitörü (S11) ve optik aksinin kazanması sayısıyla ölçeldi.

FIG. 5 Antenna RO4835 laminatta ve RO4830 laminat üzerindeki anten örnekleri ile birleştirildi.

Basitlik için, bu kağıt içindeki sonuçlar test verilerinin ortalamasından ve ölçüm sonuçları simülasyon sonuçlarıyla karşılaştırılır. FIG. 6 RO4835 laminatında anten test sonuçlarını (beş örnek) gösteriyor. Yansıtma koefitörü (S11) ve "küçük ışık geçme bölgesinin aksiyal kazanlığı" ve "ışık açma bölgesinin" önemli değiştiriler. RO4835'daki antenin performansı "kıvrılık bölgesi" ve "ışık açılma bölgesi" ile kablonun düzeltmesine bağlı. Ayrıca anten kazanması da farklı.

Diyelektrik konstantünün de değiştiğini gösteriyor. Ayrıca, yüksek frekanslara doğru bir değişiklik düşük bir izin verici gösteriyor.

FIG. 6 Ölçüme sonuçları ve simülasyon sonuçları arasında "knuckle beam junction zone (KB)" ve "beam opening zone (BO)" RO4835 laminates antenna örnekleri

Şekil 7'de gösterilen RO4830 laminat üzerindeki anten performansını karşılaştırarak, testde bulunan anten performansı çok uyumlu ve daha uyumlu RO4830 laminat değerinde. Ölçülmüş sonuçlar ve simülasyon sonuçları arasındaki konsistenci, laminatların dielektrik constant değiştiğini gösteriyor. Farklı olarak, açık aks 4 dB tarafından standart beyin RO4835 laminatında ve sadece 2 dB düz beyin RO4830 laminatında değişir. Böyle basit deneyler tarafından, yansıtıcı ve aksal kazanç gibi daha sürekli anten performansı Rogers RO4830 laminatı kullanarak, düz a çık fibre bardak buzlu inşaat stili ile alabilir.

FIG. 7 Ölçüm sonuçlarını ve anten örneklerinin simülasyon sonuçlarını RO4830 laminat üzerinde karşılaştırma

sonuç

Laminatların yapısı transmis hatlarını ve anten performansını etkileyebilir. Bardak çamaşırının inşaatı da laminatın dielektrik konstantünü değiştirecek. Bu da ürün performansını azaltır ve ürünün yiyeceğine etkileyecek. RO4835 laminat ile karşılaştırıldığında, RO4830 laminat ile işletilen anten daha iyi performansın konsistencisi var. Antena performansının ve i şleme yiyeceğinin geliştirilmesi, genellikle laminat materyalinin yapısına bağlı, yani düz açık fiber, daha az bardak içeriği (kadehli fiber uzakta yönetici), daha kalın substrat, etc. Daha düşük bir dielektrik konstantı ve düşük bir kaybı Angle tangent değeri vardır. Bu yüzden, Rogers RO4830 laminatı ile işledilen antenin performansı ve konsistenci, küçük dalga uzunluğuyla milimetre dalga frekanslarının radar ını uygulamakta RO4835 laminatı ile işledilen antenin performansı ve konsistencisi daha iyi.