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Technologie PCB
Circuit gcpw appliqué à la fréquence des ondes millimétriques
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Circuit gcpw appliqué à la fréquence des ondes millimétriques

Circuit gcpw appliqué à la fréquence des ondes millimétriques

2021-08-21
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Author:Aure

GCPW circuit applied to millimeter wave frequency

With the rapid development of modern communication technology, Les ressources du spectre dans les bandes de fréquences à basse fréquence et à micro - ondes sont de plus en plus épuisées, and more and more wireless applications are expanding to higher millimeter wave (mmWave) frequencies. Par exemple:, applications such as fifth-generation (5G) wireless cellular mobile communications and advanced driver assistance systems (ADAS) all use frequency bands above 24 GHz. Cependant,, the power of a signal usually decreases as the frequency increases. Alors..., millimeter wave circuit technology must make full use of the existing signal power while minimizing signal loss. Le maintien de la puissance du signal dans les circuits à ondes millimétriques ne dépend pas seulement des circuits imprimés. Circuits imprimés(Circuits imprimés) Matériaux, but also on the choice of transmission line technology. Si les facteurs d'influence dans la conception et la fabrication des circuits sont pleinement pris en considération, then the grounded coplanar waveguide (GCPW) transmission line at millimeter wave frequency and the use of low-loss Circuits imprimés Les matériaux peuvent obtenir d'excellentes Performances de circuit.

Compared with other high frequency transmission line technologies (such as: strip line, microstrip line), GCPW circuit technology has natural advantages, En particulier la fréquence des ondes millimétriques. The structure of GCPW is simple and clear: the top-level transmission line adopts a "ground-signal-ground (GSG)" structure, La couche moyenne est une seule couche diélectrique, the bottom layer is a ground layer, Passage du haut et du bas Assietted through holes (PTH) . Although GCPW does not conform to the simple structure of a microstrip line, GCPW is much simpler than a stripline (with a dielectric layer on the top and bottom). Comparé à gcpw, although the structure of the microstrip line is simple, Cela augmentera la perte à la fréquence des ondes millimétriques. Fréquence des ondes millimétriques, microstrip transmission line circuits are easier to radiate energy to the outside world than GCPW circuits, En particulier dans les circuits et les boîtiers compacts, there are potential interference and electromagnetic compatibility (EMC) problems.

Cependant, l'application finale de la performance du gcpw exige également une compréhension de l'influence des circuits dans l'usinage réel, car les paramètres de performance des matériaux sont presque idéaux lors de la simulation des circuits du gcpw à l'aide de divers logiciels d'assistance informatique (CAE). Par conséquent, ces facteurs peuvent entraîner une certaine différence entre les résultats de simulation du logiciel et les résultats de mesure réels du circuit gcpw, en particulier pour la conception de circuits d'ondes millimétriques de grande capacité.

Même avant le traitement du circuit, de petits changements dans le matériau du Circuits imprimés peuvent affecter les performances du circuit gcpw, en particulier à de petites longueurs d'onde à des fréquences d'ondes millimétriques, et les longueurs d'onde sont très sensibles à ces changements. Par exemple, les variations de l'épaisseur du matériau diélectrique et de l'épaisseur du conducteur entraîneront des variations des performances du gcpw à la fréquence des ondes millimétriques. La rugosité de surface des conducteurs de cuivre affecte également les performances de gcpw, tout autre revêtement, tel que le revêtement PTH utilisé dans la fabrication des circuits gcpw, affecte également les performances de gcpw.

Traitement des procédés

Bien que la technologie des lignes de transmission gcpw soit idéale pour la production Circuits imprimés Circuit à haute cohérence à fréquence d'onde millimétrique, it must still be used in conjunction with high-reliability Circuits imprimés materials (such as dielectric constant Dk, loss factor Df). In addition, Les techniques de traitement des circuits à ondes millimétriques doivent être reproductibles pour assurer une bonne cohérence dans la production de masse.. Changes in processing technology may cause changes in Circuits imprimés performance. For example, Selon les deux plans de mise à la terre dans le circuit, les deux plans de mise à la terre dans le circuit peuvent varier, and this small difference will also become a cause of performance changes.

Circuit gcpw appliqué à la fréquence des ondes millimétriques

La forme du conducteur gcpw peut varier selon le circuit, resulting in performance differences between manufactured GCPW circuits. Lors de la modélisation des conducteurs de feuilles de cuivre, CAE simulation software usually assumes it as an ideal conductor shape (rectangular from a cross-sectional view). Sur cette base, le niveau de performance d'un circuit donné est prédit.. However, Dans le traitement réel, most of the surface conductors of GCPW circuits are processed into a trapezoidal shape, Les conducteurs des différents circuits varient dans une certaine mesure. Changes in these conductors will cause changes in the electrical performance of the GCPW circuit, En particulier, l'influence sur la perte d'insertion et l'angle de phase du signal, L'effet de ce changement augmente avec la fréquence.

En raison de la différence entre le conducteur réel et le conducteur idéal, il existe une différence de niveau de performance entre le circuit réel (le conducteur traité est trapézoïdal) et le circuit idéal (rectangulaire). Lorsque la longueur d'onde du signal correspondant diminue à la fréquence des ondes millimétriques, elle est extrêmement sensible au circuit. Les conducteurs de circuits idéaux reflètent les variations minimales de la constante diélectrique effective et de la réponse de phase relative d'un circuit, tandis que les procédés de fabrication standard des Circuits imprimés subissent inévitablement des variations mineures. Erreur, qui peut également entraîner des changements de performance entre les circuits.

De plus, selon la densité de l'espacement des parois latérales dans la structure GSG, les circuits gcpw ont des quantités de couplage différentes. En général, les conducteurs étroitement connectés produisent un couplage plus étroit. Les circuits gcpw à couplage serré ont une densité de courant plus élevée sur les parois latérales des conducteurs coplanaires que les lignes de transmission gcpw à couplage lâche. Les circuits gcpw faiblement couplés sont moins sensibles aux changements dans le processus de fabrication des circuits, car ils ne peuvent pas obtenir une mise à la terre supplémentaire et se comportent comme des circuits de ligne de transmission Microstrip.

Tout Circuits imprimés material used to manufacture millimeter wave GCPW circuits Assiette, such as RO3003™ laminate of Rogers Corporation (Dk of z-axis is 3.00±0.12., Df at 10 GHz is 0.0010), and its copper foil surface (copper foil and dielectric The roughness of the layer intersection) will affect the performance of circuits made on this material, especially in higher frequencies (such as millimeter wave frequencies) and thinner circuits. La surface rugueuse de la Feuille de cuivre augmentera la perte d'insertion de ces circuits et ralentira la vitesse de phase du signal.. La perte d'insertion du conducteur est également affectée par la largeur relative et l'épaisseur du conducteur de feuille de cuivre.. Plus le conducteur est large, plus la perte est faible, and a thicker conductor will cause the GCPW transmission line to use more air (with a lower unit Dk value) and transmit with lower loss. Bien sûr., circuit materials with a higher Dk value will also bring about a slower phase velocity.

Metal plating

Manufacturing any type of GCPW circuit will involve electroplating the Circuits imprimés material. Par exemple, lors de la métallisation, some holes will be drilled in the Circuits imprimés material, and the hole wall will be electroAssietteUtiliser une couche de cuivre pour réaliser la conduction entre les couches supérieures et inférieures de la terre. In this process, Le Haut et le bas sont connectés. Couche de cuivre métallique Circuits imprimés Sera inévitablement AssietteAppliquer une autre couche de cuivre. In addition, Le placage métallique peut être effectué à nouveau sur le circuit gcpw pour former le revêtement final de finition et protéger les conducteurs de cuivre.. La conductivité électrique du métal utilisé pour le placage de finition est généralement inférieure à celle du cuivre., which will increase conductor loss and lead to an increase in insertion loss; moreover, La surface de ce revêtement affecte également la réponse de phase, so this effect is necessary at millimeter wave frequencies. J'y ai pensé..

There is bound to be a difference between the results of computer software simulation and the measurement results of the millimeter wave GCPW circuit actually processed. L'une des clés du succès de la production en série de circuits gcpw à ondes millimétriques est de réduire au minimum les variations d'erreur grâce à des propriétés spécifiques des matériaux et des circuits.. En apprenant à mûrir Circuits imprimés materials (such as RO3003 laminate) will be affected by different GCPW manufacturing processes, Des critères significatifs de tolérance aux performances de production peuvent être établis. Thus, Même les circuits Adas à ondes millimétriques de 77 GHz, Des rendements élevés peuvent être obtenus.