Công nghệ vi sóng - Công nghệ mạch sóng milimet cho thiết kế tốc độ cao

Trong vài năm qua, nhiều loại mạch sóng milimet đã được nghiên cứu. Trong khi đó, tôi đã thiết kế các mạch trong lĩnh vực kỹ thuật số tốc độ cao (HSD), nhưng dữ liệu thu được từ mỗi thí nghiệm luôn không đạt yêu cầu. Trong quá trình thử nghiệm, đường cong mất chèn của một số mạch HSD tạo ra rất nhiều tiếng ồn. Sau một số thí nghiệm cụ thể, người ta kết luận rằng tổn thất trở lại của mạch là kém. Đáng ngạc nhiên, các kỹ sư HSD cũng thờ ơ với các đặc tính mất mát trở lại của mạch tốc độ cao. Theo kinh nghiệm với sóng milimet, điều này là không thể tin được vì mất mát trở lại là một trong những chỉ số quan trọng để có được dữ liệu hợp lệ. Tuy nhiên, với sự hiểu biết sâu hơn về HSD, người ta thấy rằng kỹ thuật này thường được áp dụng cho miền thời gian và mất mát trở lại ít ảnh hưởng hơn nhiều đến hầu hết các vấn đề miền thời gian. Với nghiên cứu chuyên sâu về HSD (đặc biệt là vHSD kỹ thuật số siêu nhanh), công nghệ trong lĩnh vực sóng milimet có thể dần dần được sử dụng để hỗ trợ và cải thiện các công nghệ và hiệu suất liên quan của vHSD.

Chuyển đổi trở kháng sóng milimet là rất quan trọng đối với mạch sóng milimet vì kết hợp trở kháng tốt cho phép mạch đạt được tổn thất trở lại tối ưu (lưu ý: tổn thất trở lại thường được gọi là tổn thất phản xạ, đề cập đến năng lượng phản xạ từ môi trường truyền dẫn). Ví dụ, sự không phù hợp trở kháng thường xảy ra trong quá trình chuyển đổi từ đầu nối sang mạch. Nếu điểm kết nối này không được xử lý tốt, thì tổn thất phản hồi (mất phản xạ) là quá lớn và hầu hết năng lượng dự định đưa vào mạch sẽ bị phản xạ. Đối với mạch sóng milimet, nếu hệ thống kiểm tra biết có bao nhiêu năng lượng đi vào mạch và bao nhiêu năng lượng đi ra khỏi mạch, thì mất chèn do chính mạch gây ra có thể thu được. Tuy nhiên, nếu chỉ số tổn thất trở lại kém, điều đó có nghĩa là phần lớn tổn thất chèn không phải do chính mạch, mà là do năng lượng phản xạ từ mạch. Do đó, tổn thất trở lại của mạch là rất kém và các phép đo tổn thất chèn là không chính xác.

Mạch sóng milimet

Chuyển đổi trở kháng có thể hoặc không phải là vấn đề đối với các mạch HSD trong tín hiệu miền thời gian. Nó phụ thuộc vào tốc độ tín hiệu kỹ thuật số, thời gian tăng và độ nhạy của mạch sóng milimet. Đối với các mạch có thời gian tăng tương đối chậm, việc chuyển đổi trở kháng ảnh hưởng ít hơn đến hiệu suất của mạch kỹ thuật số. Tuy nhiên, khi thời gian tăng nhanh hơn và hiệu suất mạch trở nên cực kỳ nhạy cảm với những bất thường tinh tế trong chuyển đổi trở kháng, hiệu suất HSD của mạch có thể bị ảnh hưởng bất lợi.

Tốc độ (tốc độ) và thời gian tăng của tín hiệu kỹ thuật số có liên quan chặt chẽ đến các đặc tính của tín hiệu analog hoặc rf. Một sóng vuông đơn giản được tạo ra bởi tín hiệu đồng hồ trong mạch HSD là một tín hiệu sóng vuông được hình thành bằng cách cộng các tín hiệu RF và các sóng hài thứ cấp cao của chúng. Điều này có nghĩa là đối với tốc độ kỹ thuật số chậm hơn, tín hiệu RF được sử dụng có tần số tương đối thấp. Ví dụ, tốc độ kỹ thuật số 1Gbps có tần số cơ sở tương tự là 0,5GHz, tiếp theo là sóng hài 1,5GHz, 2,5GHz và 3,5GHz. Ở những tần số này, tác động của tổn thất trở lại về cơ bản là không đáng kể đối với hầu hết các mạch PCB. Do đó, đối với các mạch tần số thấp và tốc độ kỹ thuật số thấp, người ta thường không tập trung vào các biến đổi trở kháng và đặc tính trở kháng của chúng.

Tuy nhiên, đối với mạch vHSD với tốc độ 28 Gbps, nó có thể được coi là thành phần tín hiệu với tín hiệu tương tự 14 GHz, 42 GHz và 70 GHz. Tại 42Ghz, mất mát trở lại và chuyển đổi trở kháng liên quan là rất quan trọng, và ở 70Ghz, chúng trở thành vấn đề chính cần được giải quyết ở cấp mạch mmWave. Những vấn đề tần số vô tuyến này ảnh hưởng đến mô hình mắt của vHSD, nhưng trong các thử nghiệm hạn chế, hiệu quả không nghiêm trọng như tôi mong đợi. Tuy nhiên, đối với các hệ thống vHSD nhạy cảm được truyền ở tốc độ này, mất mát trở lại và chuyển đổi trở kháng nên được xem xét đầy đủ.

Tương tự, trong các mạch vHSD tốc độ cao hoạt động ở tốc độ 56Gbps, ảnh hưởng của tổn thất trở lại và chuyển đổi trở kháng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của biểu đồ mắt. Do đó, các kỹ sư thiết kế mạch vHSD được khuyến khích hiểu chi tiết về các vấn đề mạch sóng milimet và kết nối giữa tín hiệu analog và tín hiệu tốc độ cao để tối ưu hóa tốt hơn thiết kế mạch kỹ thuật số tốc độ cao.