ความถี่ของสัญญาณในการใช้งานเรดาร์ยานยนต์จะแตกต่างกันไประหว่าง 30 และ 300 GHz แม้จะต่ำถึง 24 GHzด้วยความช่วยเหลือของฟังก์ชันวงจรที่แตกต่างกัน สัญญาณเหล่านี้จะถูกส่งผ่านเทคโนโลยีสายส่งที่แตกต่างกัน เช่น เส้นไมโครสตริป เส้นสตริป ท่อนำคลื่นรวมซับสเตรต (SIW) และท่อนำคลื่นร่วมระนาบที่มีสายดิน (GCPW)เทคโนโลยีสายส่งเหล่านี้ (รูปที่ 1) มักจะใช้ที่ความถี่ไมโครเวฟ และบางครั้งที่ความถี่คลื่นมิลลิเมตรจำเป็นต้องมีวัสดุเคลือบวงจรที่ใช้เป็นพิเศษสำหรับสภาวะความถี่สูงนี้สายไมโครสตริปเป็นเทคโนโลยีวงจรสายส่งที่ง่ายและใช้บ่อยที่สุด สามารถบรรลุอัตราคุณสมบัติของวงจรสูงได้โดยใช้เทคโนโลยีการประมวลผลวงจรแบบเดิมแต่เมื่อเพิ่มความถี่เป็นความถี่คลื่นระดับมิลลิเมตรแล้ว อาจไม่ใช่สายส่งของวงจรที่ดีที่สุดสายส่งแต่ละสายมีข้อดีและข้อเสียในตัวเองตัวอย่างเช่น แม้ว่าเส้นไมโครสตริปจะง่ายต่อการแปรรูป แต่ก็ต้องแก้ปัญหาการสูญเสียรังสีสูงเมื่อใช้ที่ความถี่คลื่นมิลลิเมตร
รูปที่ 1 เมื่อเปลี่ยนไปใช้ความถี่คลื่นระดับมิลลิเมตร ผู้ออกแบบวงจรไมโครเวฟจำเป็นต้องเลือกเทคโนโลยีสายส่งอย่างน้อยสี่ตัวที่ความถี่ไมโครเวฟ
แม้ว่าโครงสร้างแบบเปิดของสายไมโครสตริปจะสะดวกสำหรับการเชื่อมต่อทางกายภาพ แต่ก็จะทำให้เกิดปัญหาบางอย่างที่ความถี่สูงในสายส่งไมโครสตริป คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) แพร่กระจายผ่านตัวนำของวัสดุวงจรและพื้นผิวไดอิเล็กทริก แต่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางส่วนแพร่กระจายผ่านอากาศโดยรอบเนื่องจากค่า Dk ของอากาศต่ำ ค่า Dk ที่มีประสิทธิภาพของวงจรจึงต่ำกว่าของวัสดุวงจร ซึ่งต้องพิจารณาในการจำลองวงจรเมื่อเปรียบเทียบกับ Dk ต่ำ วงจรที่ทำจากวัสดุ Dk สูงมักจะขัดขวางการส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและลดอัตราการแพร่กระจายดังนั้นจึงมักจะใช้วัสดุวงจร Dk ต่ำในวงจรคลื่นมิลลิเมตร
เนื่องจากมีพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในอากาศในระดับหนึ่ง วงจรเส้นไมโครสตริปจะแผ่ออกไปในอากาศคล้ายกับเสาอากาศสิ่งนี้จะทำให้เกิดการสูญเสียการแผ่รังสีโดยไม่จำเป็นไปยังวงจรเส้นไมโครสตริป และการสูญเสียจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งนำความท้าทายมาสู่นักออกแบบวงจรที่ศึกษาเส้นไมโครสตริปเพื่อจำกัดการสูญเสียรังสีของวงจรเพื่อลดการสูญเสียการแผ่รังสี สามารถสร้างเส้นไมโครสตริปด้วยวัสดุวงจรที่มีค่า Dk สูงกว่าได้อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นของ Dk จะทำให้อัตราการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าช้าลง (เมื่อเทียบกับอากาศ) ทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณอีกวิธีหนึ่งคือการลดการสูญเสียการแผ่รังสีโดยใช้วัสดุวงจรที่บางกว่าในการประมวลผลเส้นไมโครสตริปอย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับวัสดุวงจรที่หนากว่า วัสดุวงจรที่บางกว่าจะไวต่ออิทธิพลของพื้นผิวฟอยล์ทองแดงที่ขรุขระ ซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณด้วย
แม้ว่าการกำหนดค่าของวงจรเส้นไมโครสตริปจะง่าย แต่วงจรเส้นไมโครสตริปในย่านคลื่นมิลลิเมตรก็ต้องการการควบคุมค่าเผื่อที่แม่นยำตัวอย่างเช่น ความกว้างของตัวนำที่ต้องควบคุมอย่างเข้มงวด และยิ่งความถี่สูง ความอดทนก็จะยิ่งเข้มงวดมากขึ้นเท่านั้นดังนั้น เส้นไมโครสตริปในย่านความถี่คลื่นมิลลิเมตรจึงไวต่อการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีการประมวลผล เช่นเดียวกับความหนาของวัสดุอิเล็กทริกและทองแดงในวัสดุ และข้อกำหนดด้านความทนทานต่อขนาดวงจรที่ต้องการนั้นเข้มงวดมาก
Stripline เป็นเทคโนโลยีสายส่งวงจรที่เชื่อถือได้ ซึ่งสามารถมีบทบาทที่ดีในความถี่คลื่นระดับมิลลิเมตรอย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับสายไมโครสตริป ตัวนำสตริปไลน์จะล้อมรอบด้วยสื่อกลาง ดังนั้นจึงไม่ง่ายที่จะเชื่อมต่อคอนเนคเตอร์หรือพอร์ตอินพุต/เอาท์พุตอื่นๆ กับสตริปไลน์สำหรับการส่งสัญญาณStripline ถือได้ว่าเป็นสายโคแอกเซียลชนิดแบนชนิดหนึ่ง ซึ่งตัวนำถูกห่อหุ้มด้วยชั้นอิเล็กทริกแล้วหุ้มด้วยชั้นสตราตัมโครงสร้างนี้สามารถให้เอฟเฟกต์การแยกวงจรคุณภาพสูง ในขณะที่ยังคงการแพร่กระจายสัญญาณในวัสดุวงจร (แทนที่จะอยู่ในอากาศโดยรอบ)คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะแพร่กระจายผ่านวัสดุวงจรเสมอวงจรสตริปไลน์สามารถจำลองตามลักษณะของวัสดุวงจร โดยไม่ต้องคำนึงถึงอิทธิพลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในอากาศอย่างไรก็ตาม ตัวนำวงจรที่ล้อมรอบด้วยตัวกลางมีความเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีการประมวลผล และความท้าทายในการป้อนสัญญาณทำให้ Stripline รับมือได้ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้เงื่อนไขของขนาดตัวเชื่อมต่อที่เล็กลงที่ความถี่คลื่นมิลลิเมตรดังนั้น ยกเว้นบางวงจรที่ใช้ในเรดาร์ยานยนต์ เส้นแถบมักจะไม่ใช้ในวงจรคลื่นมิลลิเมตร
เนื่องจากมีพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในอากาศในระดับหนึ่ง วงจรเส้นไมโครสตริปจะแผ่ออกไปในอากาศคล้ายกับเสาอากาศสิ่งนี้จะทำให้เกิดการสูญเสียการแผ่รังสีโดยไม่จำเป็นไปยังวงจรเส้นไมโครสตริป และการสูญเสียจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งนำความท้าทายมาสู่นักออกแบบวงจรที่ศึกษาเส้นไมโครสตริปเพื่อจำกัดการสูญเสียรังสีของวงจรเพื่อลดการสูญเสียการแผ่รังสี สามารถสร้างเส้นไมโครสตริปด้วยวัสดุวงจรที่มีค่า Dk สูงกว่าได้อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นของ Dk จะทำให้อัตราการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าช้าลง (เมื่อเทียบกับอากาศ) ทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณอีกวิธีหนึ่งคือการลดการสูญเสียการแผ่รังสีโดยใช้วัสดุวงจรที่บางกว่าในการประมวลผลเส้นไมโครสตริปอย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับวัสดุวงจรที่หนากว่า วัสดุวงจรที่บางกว่าจะไวต่ออิทธิพลของพื้นผิวฟอยล์ทองแดงที่ขรุขระ ซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณด้วย
แม้ว่าการกำหนดค่าของวงจรเส้นไมโครสตริปจะง่าย แต่วงจรเส้นไมโครสตริปในย่านคลื่นมิลลิเมตรก็ต้องการการควบคุมค่าเผื่อที่แม่นยำตัวอย่างเช่น ความกว้างของตัวนำที่ต้องควบคุมอย่างเข้มงวด และยิ่งความถี่สูง ความอดทนก็จะยิ่งเข้มงวดมากขึ้นเท่านั้นดังนั้น เส้นไมโครสตริปในย่านความถี่คลื่นมิลลิเมตรจึงไวต่อการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีการประมวลผล เช่นเดียวกับความหนาของวัสดุอิเล็กทริกและทองแดงในวัสดุ และข้อกำหนดด้านความทนทานต่อขนาดวงจรที่ต้องการนั้นเข้มงวดมาก
Stripline เป็นเทคโนโลยีสายส่งวงจรที่เชื่อถือได้ ซึ่งสามารถมีบทบาทที่ดีในความถี่คลื่นระดับมิลลิเมตรอย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับสายไมโครสตริป ตัวนำสตริปไลน์จะล้อมรอบด้วยสื่อกลาง ดังนั้นจึงไม่ง่ายที่จะเชื่อมต่อคอนเนคเตอร์หรือพอร์ตอินพุต/เอาท์พุตอื่นๆ กับสตริปไลน์สำหรับการส่งสัญญาณStripline ถือได้ว่าเป็นสายโคแอกเซียลชนิดแบนชนิดหนึ่ง ซึ่งตัวนำถูกห่อหุ้มด้วยชั้นอิเล็กทริกแล้วหุ้มด้วยชั้นสตราตัมโครงสร้างนี้สามารถให้เอฟเฟกต์การแยกวงจรคุณภาพสูง ในขณะที่ยังคงการแพร่กระจายสัญญาณในวัสดุวงจร (แทนที่จะอยู่ในอากาศโดยรอบ)คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะแพร่กระจายผ่านวัสดุวงจรเสมอวงจรสตริปไลน์สามารถจำลองตามลักษณะของวัสดุวงจร โดยไม่ต้องคำนึงถึงอิทธิพลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในอากาศอย่างไรก็ตาม ตัวนำวงจรที่ล้อมรอบด้วยตัวกลางมีความเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีการประมวลผล และความท้าทายในการป้อนสัญญาณทำให้ Stripline รับมือได้ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้เงื่อนไขของขนาดตัวเชื่อมต่อที่เล็กลงที่ความถี่คลื่นมิลลิเมตรดังนั้น ยกเว้นบางวงจรที่ใช้ในเรดาร์ยานยนต์ เส้นแถบมักจะไม่ใช้ในวงจรคลื่นมิลลิเมตร
รูปที่ 2 การออกแบบและการจำลองตัวนำวงจร GCPW เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (รูปด้านบน) แต่ตัวนำถูกประมวลผลเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมู (รูปด้านล่าง) ซึ่งจะมีผลต่อความถี่คลื่นมิลลิเมตรที่แตกต่างกัน
สำหรับการใช้งานวงจรคลื่นมิลลิเมตรที่เกิดขึ้นใหม่ซึ่งมีความไวต่อการตอบสนองเฟสของสัญญาณ (เช่น เรดาร์ยานยนต์) ควรลดสาเหตุของความไม่สอดคล้องกันของเฟสให้เหลือน้อยที่สุดวงจร GCPW ความถี่คลื่นมิลลิเมตรมีความเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงของวัสดุและเทคโนโลยีการประมวลผล รวมถึงการเปลี่ยนแปลงค่า Dk ของวัสดุและความหนาของพื้นผิวประการที่สอง ประสิทธิภาพของวงจรอาจได้รับผลกระทบจากความหนาของตัวนำทองแดงและความหยาบผิวของฟอยล์ทองแดงดังนั้นความหนาของตัวนำทองแดงควรอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้อย่างเคร่งครัด และควรลดความหยาบผิวของฟอยล์ทองแดงให้เหลือน้อยที่สุดประการที่สาม การเลือกเคลือบผิวบนวงจร GCPW อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพคลื่นมิลลิเมตรของวงจรด้วยตัวอย่างเช่น วงจรที่ใช้สารเคมีนิกเกิลทองมีการสูญเสียนิกเกิลมากกว่าทองแดง และชั้นผิวชุบนิกเกิลจะเพิ่มการสูญเสียของ GCPW หรือสายไมโครสตริป (รูปที่ 3)ประการสุดท้าย เนื่องจากความยาวคลื่นเพียงเล็กน้อย การเปลี่ยนแปลงของความหนาของชั้นเคลือบจะทำให้การตอบสนองของเฟสเปลี่ยนไปด้วย และอิทธิพลของ GCPW นั้นมากกว่าของเส้นไมโครสตริป
รูปที่ 3 เส้นไมโครสตริปและวงจร GCPW ที่แสดงในรูปใช้วัสดุวงจรเดียวกัน (แผ่นลามิเนต RO4003C ™ หนา 8 มิลของ Rogers) อิทธิพลของ ENIG ต่อวงจร GCPW นั้นมากกว่าเส้นไมโครสตริปที่ความถี่คลื่นมิลลิเมตร
เวลาโพสต์: ต.ค.-05-2565
