पीसीबी चयन र माइक्रोवेभबाट मिलिमिटर तरंग ब्यान्ड डिजाइनमा संक्रमणको विचार

अटोमोटिभ रडारको अनुप्रयोगमा सिग्नल फ्रिक्वेन्सी 30 र 300 GHz को बीचमा फरक हुन्छ, 24 GHz जति कम भए पनि।विभिन्न सर्किट प्रकार्यहरूको सहयोगमा, यी संकेतहरू माइक्रोस्ट्रिप लाइनहरू, स्ट्रिप लाइनहरू, सब्सट्रेट इन्टिग्रेटेड वेभगाइड (SIW) र ग्राउन्डेड कोप्लानर वेभगाइड (GCPW) जस्ता विभिन्न प्रसारण लाइन प्रविधिहरू मार्फत प्रसारित हुन्छन्।यी प्रसारण लाइन प्रविधिहरू (चित्र 1) सामान्यतया माइक्रोवेभ फ्रिक्वेन्सीहरूमा र कहिलेकाहीं मिलिमिटर तरंग आवृत्तिहरूमा प्रयोग गरिन्छ।यो उच्च आवृत्ति अवस्थाको लागि विशेष रूपमा प्रयोग गरिएको सर्किट टुक्रा टुक्रा सामग्री आवश्यक छ।माइक्रोस्ट्रिप लाइन, सबैभन्दा सरल र प्राय: प्रयोग हुने ट्रान्समिशन लाइन सर्किट टेक्नोलोजीको रूपमा, परम्परागत सर्किट प्रशोधन प्रविधि प्रयोग गरेर उच्च सर्किट योग्यता दर प्राप्त गर्न सक्छ।तर जब फ्रिक्वेन्सी मिलिमिटर तरंग आवृत्तिमा बढाइन्छ, यो उत्तम सर्किट प्रसारण लाइन नहुन सक्छ।प्रत्येक प्रसारण लाइनको आफ्नै फाइदा र बेफाइदा छ।उदाहरणका लागि, यद्यपि माइक्रोस्ट्रिप लाइन प्रशोधन गर्न सजिलो छ, यसले मिलिमिटर तरंग आवृत्तिमा प्रयोग गर्दा उच्च विकिरण हानिको समस्या समाधान गर्नुपर्छ।

चित्र १ मिलिमिटर वेभ फ्रिक्वेन्सीमा ट्रान्जिसन गर्दा, माइक्रोवेभ सर्किट डिजाइनरहरूले माइक्रोवेभ फ्रिक्वेन्सीमा कम्तिमा चार ट्रान्समिशन लाइन टेक्नोलोजीहरूको छनोटको सामना गर्नुपर्छ।

यद्यपि माइक्रोस्ट्रिप लाइनको खुला संरचना भौतिक जडानको लागि सुविधाजनक छ, यसले उच्च फ्रिक्वेन्सीहरूमा केही समस्याहरू पनि ल्याउनेछ।माइक्रोस्ट्रिप ट्रान्समिशन लाइनमा, विद्युत चुम्बकीय (ईएम) तरंगहरू सर्किट सामग्री र डाइलेक्ट्रिक सब्सट्रेटको कन्डक्टर मार्फत प्रचार गर्छन्, तर केही विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू वरपरको हावा मार्फत प्रचार गर्छन्।हावाको कम Dk मानको कारण, सर्किटको प्रभावकारी Dk मान सर्किट सामग्रीको भन्दा कम छ, जुन सर्किट सिमुलेशनमा विचार गर्नुपर्छ।कम Dk को तुलनामा, उच्च Dk सामग्रीबाट बनेका सर्किटहरूले विद्युत चुम्बकीय तरंगहरूको प्रसारणमा बाधा पुर्‍याउँछ र प्रसार दर घटाउँछ।त्यसकारण, कम Dk सर्किट सामग्रीहरू सामान्यतया मिलिमिटर तरंग सर्किटहरूमा प्रयोग गरिन्छ।

हावामा एक निश्चित मात्रामा विद्युत चुम्बकीय उर्जा भएको हुनाले, माइक्रोस्ट्रिप लाइन सर्किट एन्टेना जस्तै हावामा बाहिर निस्कनेछ।यसले माइक्रोस्ट्रिप लाइन सर्किटमा अनावश्यक विकिरण नोक्सान निम्त्याउनेछ, र हानि फ्रिक्वेन्सीको वृद्धिसँगै बढ्नेछ, जसले सर्किट विकिरण हानिलाई सीमित गर्न माइक्रोस्ट्रिप लाइन अध्ययन गर्ने सर्किट डिजाइनरहरूलाई पनि चुनौती दिन्छ।विकिरणको हानि कम गर्नको लागि, माइक्रोस्ट्रिप लाइनहरू उच्च Dk मानहरू भएका सर्किट सामग्रीहरूसँग निर्माण गर्न सकिन्छ।जे होस्, Dk को वृद्धिले विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रसार दर (हावाको सापेक्ष) लाई कम गर्नेछ, जसले संकेत चरण परिवर्तनको कारण बनाउँछ।अर्को विधि भनेको माइक्रोस्ट्रिप लाइनहरू प्रशोधन गर्न पातलो सर्किट सामग्रीहरू प्रयोग गरेर विकिरण हानि कम गर्नु हो।यद्यपि, मोटो सर्किट सामग्रीको तुलनामा, पातलो सर्किट सामग्रीहरू तामाको पन्नीको सतहको खुरपनाको प्रभावको लागि बढी संवेदनशील हुन्छन्, जसले निश्चित संकेत चरण परिवर्तनको कारण पनि बनाउँदछ।

यद्यपि माइक्रोस्ट्रिप लाइन सर्किटको कन्फिगरेसन सरल छ, मिलिमिटर वेभ ब्यान्डमा माइक्रोस्ट्रिप लाइन सर्किटलाई सटीक सहिष्णुता नियन्त्रण चाहिन्छ।उदाहरणका लागि, कन्डक्टर चौडाइलाई कडाइका साथ नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ, र उच्च आवृत्ति, अधिक कडा सहिष्णुता हुनेछ।तसर्थ, मिलिमिटर वेभ फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डमा माइक्रोस्ट्रिप लाइन प्रशोधन प्रविधिको परिवर्तनको लागि धेरै संवेदनशील छ, साथै सामग्रीमा डाइलेक्ट्रिक सामग्री र तामाको मोटाई, र आवश्यक सर्किट साइजको लागि सहिष्णुता आवश्यकताहरू धेरै सख्त छन्।

स्ट्रिपलाइन एक भरपर्दो सर्किट प्रसारण लाइन प्रविधि हो, जसले मिलिमिटर तरंग आवृत्तिमा राम्रो भूमिका खेल्न सक्छ।यद्यपि, माइक्रोस्ट्रिप लाइनको तुलनामा, स्ट्रिपलाइन कन्डक्टर मध्यमले घेरिएको छ, त्यसैले सिग्नल प्रसारणको लागि कनेक्टर वा अन्य इनपुट/आउटपुट पोर्टहरू स्ट्रिपलाइनमा जडान गर्न सजिलो छैन।स्ट्रिपलाइनलाई एक प्रकारको समतल समाक्षीय केबलको रूपमा मान्न सकिन्छ, जसमा कन्डक्टरलाई डाइलेक्ट्रिक तहले बेरिन्छ र त्यसपछि स्ट्र्याटमले ढाकिएको हुन्छ।यो संरचनाले सर्किट सामाग्री (वरपरको हावामा भन्दा) मा संकेत प्रसार राख्दा, उच्च गुणस्तर सर्किट अलगाव प्रभाव प्रदान गर्न सक्छ।विद्युत चुम्बकीय तरंग सधैं सर्किट सामग्री मार्फत प्रचार गर्दछ।स्ट्रिपलाइन सर्किट हावामा विद्युत चुम्बकीय तरंगको प्रभावलाई विचार नगरी, सर्किट सामग्रीको विशेषताहरू अनुसार सिमुलेट गर्न सकिन्छ।यद्यपि, माध्यमले घेरिएको सर्किट कन्डक्टरले प्रशोधन प्रविधिमा हुने परिवर्तनहरूको लागि कमजोर छ, र सिग्नल फिडिङका चुनौतीहरूले स्ट्रिपलाइनलाई सामना गर्न गाह्रो बनाउँछ, विशेष गरी मिलिमिटर वेभ फ्रिक्वेन्सीमा सानो कनेक्टर साइजको अवस्थामा।त्यसकारण, अटोमोटिभ रडारहरूमा प्रयोग गरिएका केही सर्किटहरू बाहेक, स्ट्रिपलाइनहरू सामान्यतया मिलिमिटर तरंग सर्किटहरूमा प्रयोग हुँदैनन्।

हावामा एक निश्चित मात्रामा विद्युत चुम्बकीय उर्जा भएको हुनाले, माइक्रोस्ट्रिप लाइन सर्किट एन्टेना जस्तै हावामा बाहिर निस्कनेछ।यसले माइक्रोस्ट्रिप लाइन सर्किटमा अनावश्यक विकिरण नोक्सान निम्त्याउनेछ, र हानि फ्रिक्वेन्सीको वृद्धिसँगै बढ्नेछ, जसले सर्किट विकिरण हानिलाई सीमित गर्न माइक्रोस्ट्रिप लाइन अध्ययन गर्ने सर्किट डिजाइनरहरूलाई पनि चुनौती दिन्छ।विकिरणको हानि कम गर्नको लागि, माइक्रोस्ट्रिप लाइनहरू उच्च Dk मानहरू भएका सर्किट सामग्रीहरूसँग निर्माण गर्न सकिन्छ।जे होस्, Dk को वृद्धिले विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रसार दर (हावाको सापेक्ष) लाई कम गर्नेछ, जसले संकेत चरण परिवर्तनको कारण बनाउँछ।अर्को विधि भनेको माइक्रोस्ट्रिप लाइनहरू प्रशोधन गर्न पातलो सर्किट सामग्रीहरू प्रयोग गरेर विकिरण हानि कम गर्नु हो।यद्यपि, मोटो सर्किट सामग्रीको तुलनामा, पातलो सर्किट सामग्रीहरू तामाको पन्नीको सतहको खुरपनाको प्रभावको लागि बढी संवेदनशील हुन्छन्, जसले निश्चित संकेत चरण परिवर्तनको कारण पनि बनाउँदछ।

यद्यपि माइक्रोस्ट्रिप लाइन सर्किटको कन्फिगरेसन सरल छ, मिलिमिटर वेभ ब्यान्डमा माइक्रोस्ट्रिप लाइन सर्किटलाई सटीक सहिष्णुता नियन्त्रण चाहिन्छ।उदाहरणका लागि, कन्डक्टर चौडाइलाई कडाइका साथ नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ, र उच्च आवृत्ति, अधिक कडा सहिष्णुता हुनेछ।तसर्थ, मिलिमिटर वेभ फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डमा माइक्रोस्ट्रिप लाइन प्रशोधन प्रविधिको परिवर्तनको लागि धेरै संवेदनशील छ, साथै सामग्रीमा डाइलेक्ट्रिक सामग्री र तामाको मोटाई, र आवश्यक सर्किट साइजको लागि सहिष्णुता आवश्यकताहरू धेरै सख्त छन्।

स्ट्रिपलाइन एक भरपर्दो सर्किट प्रसारण लाइन प्रविधि हो, जसले मिलिमिटर तरंग आवृत्तिमा राम्रो भूमिका खेल्न सक्छ।यद्यपि, माइक्रोस्ट्रिप लाइनको तुलनामा, स्ट्रिपलाइन कन्डक्टर मध्यमले घेरिएको छ, त्यसैले सिग्नल प्रसारणको लागि कनेक्टर वा अन्य इनपुट/आउटपुट पोर्टहरू स्ट्रिपलाइनमा जडान गर्न सजिलो छैन।स्ट्रिपलाइनलाई एक प्रकारको समतल समाक्षीय केबलको रूपमा मान्न सकिन्छ, जसमा कन्डक्टरलाई डाइलेक्ट्रिक तहले बेरिन्छ र त्यसपछि स्ट्र्याटमले ढाकिएको हुन्छ।यो संरचनाले सर्किट सामाग्री (वरपरको हावामा भन्दा) मा संकेत प्रसार राख्दा, उच्च गुणस्तर सर्किट अलगाव प्रभाव प्रदान गर्न सक्छ।विद्युत चुम्बकीय तरंग सधैं सर्किट सामग्री मार्फत प्रचार गर्दछ।स्ट्रिपलाइन सर्किट हावामा विद्युत चुम्बकीय तरंगको प्रभावलाई विचार नगरी, सर्किट सामग्रीको विशेषताहरू अनुसार सिमुलेट गर्न सकिन्छ।यद्यपि, माध्यमले घेरिएको सर्किट कन्डक्टरले प्रशोधन प्रविधिमा हुने परिवर्तनहरूको लागि कमजोर छ, र सिग्नल फिडिङका चुनौतीहरूले स्ट्रिपलाइनलाई सामना गर्न गाह्रो बनाउँछ, विशेष गरी मिलिमिटर वेभ फ्रिक्वेन्सीमा सानो कनेक्टर साइजको अवस्थामा।त्यसकारण, अटोमोटिभ रडारहरूमा प्रयोग गरिएका केही सर्किटहरू बाहेक, स्ट्रिपलाइनहरू सामान्यतया मिलिमिटर तरंग सर्किटहरूमा प्रयोग हुँदैनन्।

चित्र २ GCPW सर्किट कन्डक्टरको डिजाइन र सिमुलेशन आयताकार (माथिको चित्र) हो, तर कन्डक्टरलाई ट्रापेजोइड (तलको चित्र) मा प्रशोधन गरिन्छ, जसले मिलिमिटर तरंग आवृत्तिमा फरक प्रभाव पार्छ।

धेरै उदीयमान मिलिमिटर तरंग सर्किट अनुप्रयोगहरूको लागि जुन संकेत चरण प्रतिक्रिया (जस्तै अटोमोटिभ रडार) को लागी संवेदनशील छ, चरण असंगति को कारणहरु लाई कम गरिनु पर्छ।मिलिमिटर वेभ फ्रिक्वेन्सी GCPW सर्किट सामग्री Dk मान र सब्सट्रेट मोटाईमा परिवर्तनहरू सहित सामग्री र प्रशोधन प्रविधिमा परिवर्तनहरूको लागि कमजोर छ।दोस्रो, सर्किट प्रदर्शन तामा कन्डक्टर को मोटाई र तामा पन्नी को सतह को नरमपन द्वारा प्रभावित हुन सक्छ।तसर्थ, तामा कन्डक्टरको मोटाईलाई कडा सहिष्णुता भित्र राख्नुपर्छ, र तामाको पन्नीको सतहको नरमपनलाई कम गर्नुपर्छ।तेस्रो, GCPW सर्किटमा सतह कोटिंगको छनोटले सर्किटको मिलिमिटर तरंग प्रदर्शनलाई पनि असर गर्न सक्छ।उदाहरणका लागि, रासायनिक निकल सुनको प्रयोग गर्ने सर्किटमा तामाको तुलनामा अधिक निकेल हानि हुन्छ, र निकल प्लेटेड सतह तहले GCPW वा माइक्रोस्ट्रिप लाइन (चित्र 3) को नोक्सान बढाउनेछ।अन्तमा, सानो तरंगदैर्ध्यको कारण, कोटिंग मोटाईको परिवर्तनले चरण प्रतिक्रियाको परिवर्तन पनि निम्त्याउँछ, र GCPW को प्रभाव माइक्रोस्ट्रिप लाइनको भन्दा ठूलो छ।

चित्र 3 चित्रमा देखाइएको माइक्रोस्ट्रिप लाइन र GCPW सर्किटले एउटै सर्किट सामग्री प्रयोग गर्दछ (रोजर्सको 8mil मोटो RO4003C™ ल्यामिनेट), GCPW सर्किटमा ENIG को प्रभाव मिलिमिटर वेभ फ्रिक्वेन्सीमा माइक्रोस्ट्रिप लाइनमा भन्दा धेरै बढी छ।