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Technique RF
Influence des paramètres du matériau de la carte de circuit sur la performance du radar à ondes millimétriques
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Influence des paramètres du matériau de la carte de circuit sur la performance du radar à ondes millimétriques

Influence des paramètres du matériau de la carte de circuit sur la performance du radar à ondes millimétriques

2021-07-30
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Author:Fanny

These frequencies were once reserved for the military, Lorsque le coût et la difficulté du développement de circuits à ondes millimétriques sont interdits à des fins civiles. But with breakthroughs in key technologies Par exemple, materials and circuits, Des milliers d'applications d'ondes millimétriques émergent du système radar automobile à 77 GHz, Combiné à la technologie de conduite automatique, il rend la route plus sûre. Afin d'assurer le meilleur état de fonctionnement du système radar à ondes millimétriques, how to select the most suitable printed circuit board (PCB) material becomes the most critical step in millimeter-wave circuit design process.


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Influence des médias sur DK

DK est l'un des nombreux paramètres à prendre en considération lors de la conception du matériau de la carte de circuit pour les circuits à ondes millimétriques tels que le radar anti collision automobile de 77 GHz. La variation de DK doit être contrôlée aussi près que possible de sa valeur nominale. De plus, d'autres paramètres matériels qui peuvent influer sur les performances des circuits à ondes millimétriques comprennent: DF, épaisseur du matériau, qualité du conducteur de cuivre, hygroscopicité et effet de « tissage du verre » causé par le renforcement de la fibre de verre. De même, la cohérence est essentielle, en particulier à la fréquence des ondes millimétriques, et des variations drastiques de ces paramètres peuvent également affecter les performances du circuit.

These different circuit parameters affect the "design Dk" value of the circuit board material. Assurez - vous que la description de DK est claire et correcte, the "effective Dk" here refers to the total Dk value generated during the propagation of the signal. Pour les lignes Microstrip, "effective Dk" refers to the compound value of Dk in the medium and Dk in the air around the medium. « DK de conception», la valeur DK du matériau lui - même basée sur « DK valide», Oui., the value obtained after eliminating the influence of surrounding air on Dk.


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Effet de la Feuille de cuivre sur DK

Tous les composants du matériau de la carte de circuit influencent la conception DK, so consider the parameters of all components of a circuit board. Par exemple:, the quality of the copper conductor may affect the performance of the circuit at millimeter-wave frequencies. Les conducteurs de cuivre de haute qualité offrent une conductivité élevée et une impédance constante aux lignes de transmission, C'est la clé de la stabilité de phase à la fréquence des ondes millimétriques, such as in 77GHz automotive radar applications.

On a mesuré les pertes d'insertion des lignes de transmission Microstrip à 50° de courant continu à 110 GHz afin de comparer les caractéristiques de perte des différents conducteurs de cuivre. L'effet de la rugosité de surface du cuivre sur la perte de conducteur et la perte d'insertion est évident (voir figure 4). L'épaisseur du matériau de la carte de circuit peut également affecter les pertes causées par la surface rugueuse du cuivre. Plus le matériau est mince, plus l'effet de la Feuille de cuivre rugueuse est grand.


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Comment garder DK stable

Le radar embarqué fonctionnant à 77 GHz peut détecter de petites différences dans la phase du signal réfléchi, et tout changement dans le matériau de la carte de circuit « DK de conception» affectera l'état de phase, réduisant ainsi la précision de détection du système. Idéalement, vous voulez que la valeur DK du matériau de la carte reste la même dans toutes les conditions. Mais la réalité est que la "conception DK" du matériau peut varier en fonction de divers facteurs tels que la fréquence, la température et l'épaisseur. Ce n'est que lorsque la tolérance maximale de la valeur DK du matériau du circuit intrinsèque est contrôlée à ± 0,05 que la fluctuation de phase n'affecte pas la haute précision et la haute fiabilité du système.

Some PCB materials based on THE Polytétrafluoroéthylène resin system have a steep change in Dk values at room temperature (around 25C). Pour la plupart des applications, TCDk can be controlled in the range of 0±25ppm/C. Taking RO3003 circuit board material as an example, Lorsque la température passe de - 50 °C à 150 °C, the TCDk in the z-axis direction at 10GHz frequency is only -3ppm /°C. The smaller the TCDk, the less the Dk changes with temperature (see Figure 5), Cela est essentiel pour les applications à fréquence d'onde millimétrique et pour les circuits qui doivent maintenir des performances stables sur une large gamme de températures..


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For 77GHz radar, Si vous sélectionnez un matériau PCB avec un fort effet de tissage du verre, it may be affected by group delay, Retard de propagation et changement d'angle de phase. In order to ensure the phase stability, Le circuit de 77 GHz doit être constitué d'un matériau de carte de circuit « tressé uniformément ouvert en fibre de verre» comme matériau de remplissage., La variation DK du matériau de la carte de circuit doit être aussi faible que possible.. If a circuit board material with "interwoven open glass broughs" is used as a filler, La valeur DK changera d'environ 0.09 at 77GHz, Produit une différence de phase d'environ 100 degrés. The phase Angle changes greatly, Cela signifie que le retard de groupe et le retard de propagation des circuits de ces matériaux seront très différents. Ideally, Matériau sans fibre de verre, such as Ro3003 ou ro3003g2 laminates, Peut être utilisé pour éviter "l'effet fibre de verre".


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In order to evaluate the effect of different circuit board materials and copper conductor types on the circuit, Il faut beaucoup de temps et d'efforts pour simuler le circuit à l'aide d'un logiciel de simulation de champ électromagnétique à ondes complètes., or to directly process the real thing for testing. Une approche plus simple consiste à utiliser MWI - 2019, a free software program based on Microsoft's Windows platform. Le logiciel peut être téléchargé gratuitement à partir du site officiel de Rogers. The software (see "More on MWI-2019") allows users to use its built-in database to verify the effect of material thickness, Rugosité de surface du conducteur de cuivre, and other parameters on the "Design Dk". La base de données contient également des valeurs de DK de conception pour de nombreux autres matériaux différents. While the software provides slightly less precise results, Sa vitesse de calcul est beaucoup plus rapide que celle du logiciel de simulation électromagnétique à ondes complètes, Fournir des valeurs initiales presque instantanées pour les différents matériaux et paramètres de matériau utilisés dans l'application Carte de circuit à ondes millimétriques.