فهم الانتقال من الموجات الدقيقة إلى موجات ملليمتر في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

 

في مجال الهندسة الإلكترونية ، يواجه تصميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCBS) العديد من التحديات والتحولات مع زيادة ترددات التشغيل ، ويمثل الانتقال من نطاق تردد الميكروويف إلى نطاق تردد الموجة ملليمتر نقطة تحول تقنية حرجة .

تشير الموجات الدقيقة عمومًا إلى الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات التي تتراوح بين 300 ميجا هرتز و 30 جيجا هرتز ، وتستخدم على نطاق واسع في التواصل (مثل الاتصال بالرادار ، والاتصال عبر الأقمار الصناعية) ، والملاحة ، وغيرها هياكل مثل خطوط microstrip وخطوط المخططات ، وضمان سلامة الإشارة .

موجات ملليمتر ، من ناحية أخرى ، هي الموجات الكهرومغناطيسية مع ترددات تتراوح من 30 جيجا هرتز إلى 300 جيجا هرتز . في السنوات الأخيرة ، فقد جذبت اهتمامًا كبيرًا بسبب الطلبات الناشئة مثل التصميم 5G/6G ، والراد الدافع الذاتي ، والتصوير العالي. سلسلة من القضايا الجديدة:

 

1. تقنية خط microstrip
يعد خط microstrip أحد أبسط تقنيات خط النقل والأكثر شيوعًا في دوائر الميكروويف ، وذلك بفضل سهولة التصنيع والعائد العالي . ومع ذلك ، عند الانتقال إلى ترددات الموجة المليمتر ، فإن خطوط microstrip تواجه العديد من التحديات المهمة {{2} تتصرف مثل الهوائيات ، والطاقة المشعة في الهواء المحيط . وهذا يؤدي إلى فقدان الإشارة غير الضرورية ، والتي تصبح أكثر حدة مع زيادة التردد . بالإضافة إلى ذلك ، فإن تصنيع دوائر microstrip يتطلب دقة عالية للغاية ، مع تسامح صارم لعرض الموصل والكذب { يمكن أن تسبب الانحرافات الأكثر صرامة ، والانحرافات الصغيرة في عملية التصنيع مشاكل في الأداء الخطيرة .

يكمن هناك تحد آخر في خصائص انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في دوائر microstrip . التي لا تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية ليس فقط من خلال مادة الدائرة ولكن أيضًا من خلال الهواء المحيط ، والتي يجب أن تؤثر على دائرة العزل الكهربائي المنخفض {1} الدائرة . على ترددات الموجة ملليمتر ، عادة ما تفضل مواد الدائرة ذات الثابت العازلة السفلي لتقليل فقدان الإشارة ، ولكن قد يؤدي ذلك إلى انتشار الموجة الأبطأ وتحولات الطور .

 

2. تقنية Stripline
STRIPLINE هي تقنية أخرى موثوقة للدوائر قادرة على التشغيل بترددات الموجة ملليمتر . إنها توفر عزلة ممتازة لأن الموصل محاط بالكامل بالمواد العازلة والطائرات الأرضية . إشارات الدخول إلى الدائرة بسبب هيكلها المرفق .

يصبح إنشاء موصلات لإدخال الإشارة والإخراج أكثر تحديا ، خاصةً في ترددات الموجة المليمتر . ، علاوة على ذلك ، فإن هذه التكنولوجيا حساسة للغاية للتغيرات في عملية التصنيع ، مما يجعل من الصعب تحقيق التحمل المطلوب . لهذه الأسباب.

 

3. الدليل الموجي المدمج للركيزة (SIW)
تكتسب تقنية الدليل الموجي المتكامل للركيزة (SIW) شعبية متزايدة في تطبيقات موجة الملليمتر ، وخاصة في رادار السيارات وأنظمة الاتصالات الأخرى . SIW تجمع بين مزايا تقنية الدعامة الموجية والوحة الدائرة المطبوعة (PCB) تصنيع. (PTHS) . يتيح هذا التصميم انتشار الإشارة منخفضة الخسارة حتى في الترددات العالية .

ومع ذلك ، فإن تصنيع دوائر SIW يتطلب دقة عالية للغاية . يجب وضع PTHs ضمن تحملات ضيقة للغاية ، خاصة بالنسبة للترددات العالية ، مما يجعل عملية التصنيع صعبة للغاية . ، يتطلب SIW مواد ذات اختلافات أقل في الثابت dilectric ، والتي تزيد من صعوبات التصنيع {

 

4. دليل موجة Coplanar (GCPW)
يعد الدليل الموجي Coplanar المرتكز (GCPW) تقنية واعدة لخط نقل واعد آخر لدوائر الموجة المليمتر . يجمع بنية GCPW بين المواد العازلة والموصلات النحاسية لتحقيق انتشار الإشارة منخفضة الخسارة . وهي مناسبة بشكل خاص للترددات الإلكترونية ، وتطبيق millimeter ، مثل الاختبار والقياس} يمكن أيضًا استخدام GCPW في التصميمات المتكاملة حيث يلزم كل من الدوائر موجة ملليمتر وتردد أقل على نفس PCB .

لكن دوائر GCPW حساسة للتغيرات في عملية التصنيع ، مثل التغييرات في ثابت العزل الكهربائي للمادة العازلة ، وسمك الركيزة ، وخشونة سطح النحاس . قد تسبب هذه العوامل تشويهًا للمرحلة ، والتي تصبح أكثر أهمية في تواتر الموجة المليئة ({2}} لضمان الأداء المحسن ، والتحكم الصارم في عملية التصنيع ، بما في ذلك التصنيع. سمك .

 

الاعتبارات الرئيسية في تصميم دائرة الموجة ملليمتر
مع استمرار نمو تطبيقات دائرة موجة الملليمتر مثل رادار السيارات والشبكات اللاسلكية 5G ، يجب على المصممين النظر في العديد من العوامل الرئيسية عند اختيار مواد الدوائر وتقنيات خط النقل:

 

تحمل التصنيع:

تتمتع دوائر الموجة الملليمتر بمتطلبات عالية للغاية لعرض الموصل ، وسمك الطبقة العازلة ، وجودة سطح النحاس .

سلامة الإشارة: من الضروري تقليل تأثير العوامل مثل فقدان الإشعاع ، وتشويه الطور ، والتغيرات في ثابت المواد العازلة لضمان أداء موثوق في الترددات العالية .

اختيار المواد: يُفضل اختيار مواد ثنائي الفينيل متعدد الكلور أمرًا ضروريًا لأداء دوائر الموجة ملليمتر . مع ثابت عازلة منخفضة ، ولكن يجب أن تظل خصائصها مستقرة عند الترددات العالية .

 

خاتمة
يواجه تصميم دوائر تردد الموجة ملليمتر تحديات فريدة ، ولكن في الوقت نفسه ، يجلب فرصًا هائلة للتطبيقات الناشئة مثل شبكات 5G وأنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) . فهم مزايا وقيود مختلفة من تقنيات خط النقل مثل الخطوط الدقيقة ، SIW ، إلى تصميم الموجة المليمتر .