为5G和WiGig实验 完成 透明 化毗邻
宣布日期:2019/1/20    点击率:4633

2019年1月20日,huluwa葫芦娃视频APP安卓下载色版电业追踪报导 ——随着运用 抵达 更高的频率,需求 准确 的工具来开发有用 的毗邻 器接口。

透明 的电路板接口是许多新项目的关键 ——而你甚至都没有注重 到它。这种毗邻 器到板的接口被称为电路板“发射(launc)”,其中RF能量从毗邻 器转换到电路板。图1显示了一个典型的设计,在电路板边沿 有2.92毫米接口的40 GHz毗邻 器。

电路板边沿

 2.92毫米接口的40 GHz毗邻

器

图1.图为1:16威尔金森分频器设计,接纳了2.92毫米毗邻 器。

关于 转向更高频率(即20 GHz及更高频率规模)的设计职员 来说,将SMA毗邻 器视为集总50Ω元件,并运用 尺度尺寸机械地毗邻 到印刷电路板(PCB)将不行 知足 需求。关于 这些设计,如今 通常需求 运用 3D电磁(EM)软件工具,例如COMSOL提供的工具。

设计师可使 用的3D工具

借助多年来可用的3D EM软件工具,设计毗邻 器到板的发射设计变得越发容易。最近微波毗邻 器供应 商的支持还在增添 。

许多微波毗邻 器公司如今 提供可以导入3D EM软件工具的高频毗邻 器的3D模子 。其中一些公司提供的模子 只能与特定的3D EM软件包兼容。收取模子 也能够 需求 付费。而另一种方案是,Signal Microwave这种通用的模子 ,它可用于任何3D EM软件包。

许多3D解算器包中也提供PCB质料信息。经过 提供深刻 高频板质料的参考设计,Signal Microwave则跨越 了这一点。这些参考设计由Signal Microwave优化,接纳通用的CAD名堂 ,可以导入许多3D软件工具中。客户可以从这些参考设计最先 ,并运用 他们自己 的软件工具举行 评价 。然后可以按原样运用 设计,或举行 修正 以更好地知足 客户对最终功用 的要求。

对3D模子 的需求

在2D电路仿真器中,可使 用S参数对在高频下事情的PCB上的组件举行 建模。而关于 同轴毗邻 器到PCB的转换,其实不 能这样来处置赏罚 。毗邻 器中的转换线几何外形 是同轴的(圆形)。但在板上,这种几何外形 是平面 的。准确 建模这两种转换线类型怎样 直接相互 作用,从而处置 转换线形式 从同轴到平面 转变 的严重 性,需求 接纳3D EM解算器。

从板材最先 设计

毗邻 器兼容种种电路板厚度和介电常数。电路板的目的将决议 电路板质料、介电常数和电介质厚度要求等参数。工业上用于高频设计的深刻 电路板质料的厚度规模为4密耳(0.004英寸)至12密耳(0.012英寸),相对 介电常数规模为3.0至3.5。看看这些参数,明天 的高频毗邻 器几何外形 可以很好地婚配 。

在最先 理想 设计之前,这是一份所需知识的快速 清单:

l 板上的组件和成效 列表

l 确定要婚配 的线宽

l 确定消耗 和功率要求

l 选择转换线结构

l 选择适宜 的基材

l 选择适宜 的毗邻 器

设计实例

图2显示了Signal Microwave公司ELF67-001毗邻 器和8密耳厚度的Rogers RO4003 PCB之间的接地共面波导(GCPW)转换的70-GHz带宽发射设计。

本设计展现


了70-GHz带宽发射设计的关键
细节

图2.本设计展现 了70-GHz带宽发射设计的关键 细节。

设计的关键 要素征求 :

l 尺寸、位置 和间距

l 电路接地间距以婚配 毗邻 器

l 可树立 50Ω转换线的信号线宽度

l 信号线(锥形)赔偿,以思量 毗邻 器引脚

怎样 设置仿真

图3显示了一个短转换线结构 ,其中任一侧都有毗邻 器的3D模子 。Signal Microwave提供其板载毗邻 器发射局限 的3D模子 。COMSOL Multiphysics软件是一个3D建模软件包,其库中征求 许多这些模子 以及稀有 的电路板质料。运用 这种结构 ,可以轻松设置可用于优化电路板设计的双端口仿真模子 。

带有毗邻

器的转换线结构

模子
,运用
COMSOL Multiphysics软件树立

图3.这是一个带有毗邻 器的转换线结构 模子 ,运用 COMSOL Multiphysics软件树立 。

在每个毗邻 器仿真模子 中间 树立 带毗邻 器的直通线,并在末尾树立 端口,将可以 完成 可丈量的仿真结构 。优化转换的最有用 要领是在要优化局限 的两侧界说尽量 接近 的端口。这将需求 在电路板的转换线中树立 端口。

边沿 发射毗邻 器的内导体和外导体之间的区域填充有电介质。这里,该电介质是Neoflon,其介电常数为2.5。一切 金属部件,征求 边沿 发射毗邻 器、GCPW、金属化过孔和接地平面 ,都被建模为适用于低频原型的完善 电导体(PEC)。

为了思量 较高频率下的消耗 因子和外貌粗拙度,无损PEC条件由转换界限 条件和阻抗界限 条件取代。整个建模域由散射界限 条件界说,它代表一个开放空间。

为了使一切 域与周围 体网格举行 网格化,以是 选择物理控制的网格;最大元素巨细是每个波长五个元素,以便波形被很好地剖析 。最大网格尺寸由介电基板中的质料特征 自动缩放。边沿 发射毗邻 器中的部件接纳更细腻 的分辨率手动网格化,以提供曲面的优秀 分辨率。

优化毗邻 器到PCB的转换

从同轴电缆到PCB的能量活动 如图4所示。该简化表现 仅显示转换线空气局限 的能量。少量 的能量在衬底中而且从毗邻 器的电介质转换到顶部和底部导体之间的衬底。

从毗邻

器到印刷电路板(PCB)的能量活动

图4.该图说明 晰 从毗邻 器到印刷电路板(PCB)的能量活动 。

为了在更高频率下完全拘捕 这种转换的严重 性,需求 用到3D仿真工具。树立 模子 并设置端口以丈量能量流(S参数)之后,就可以 优化发射设计。

纷歧 连 源

引脚在信号线上

毗邻 器的引脚为电路板的电气毗邻 局限 增添 了电容(再次参拜 图4)。若是 引脚被焊接,则该电容会增添 。是以 ,不建议焊接。需求 调整PCB毗邻 器接触的信号线,以镌汰 特殊 电容的浸染 (再次参拜 图2)。

毗邻 器的接地与PCB接触

关于 GCPW,顶部接地间距可以与毗邻 器的接地接触点婚配 。而微带线没有顶部接地。这表达 着没有太多优化来提高 功用 。若是 将短GCPW局限 添加到微带线的边沿 ,则会树立 一个可以对毗邻 器举行 优化的结构 。

最大的纷歧 连 性发作 在毗邻 器的发射销和板边沿 之间的局限 。为了仿真这一点,TEM形式 场在同轴型集总端口、端口1处被鼓舞 。然后该场经过 端口1边沿 发射毗邻 器传输,并鼓舞 GCPW上的平面 形式 。共面波导中的对称电场从中央 导体向外限制在每侧和下面 的导体上。侦听器端口(端口2)也由相反 类型的同轴集总端口举行 端接。

需求 经由 培训的软件职掌 员

运转 仿真的职员 需求 相识 RF转换线的基本 知识。有了这些知识,人们就可以 准确 地监视实验 ,然后监视仿真的效果 。该软件可以 快速 、轻松地探求 用户界说的一系列设计特征,并为每个特定的特征组合提供数据。

可是 ,它不行 通知 用户不需求 添加设计中的成效 ,或许 必需 删除设计中的成效 。这些决议 必需 由用户做出。然后可以修正 设计以经过 仿真举行 进一步剖析 。经过 这种方式,软件工具可用于识别 优化设计并探求 设计中的迅速 性。

迅速 性剖析

用户需求 相识 电路板制造历程中固有的电路板处置赏罚 手艺 和分别 。相识 制造历程中维持 公差的优弱点 可以指点 用户举行 迅速 度剖析 。人们应当 实验使最难题 的电路板处置赏罚 成效 在设计中最不迅速 。

结论

项目将受益 于全心 设计的电路板发射。若是 没有有用 且优秀 的能量转换收支 电路板,电路板或电路板上的元件的功用 就无法准确 确定。在实验 中,当组件因为 毗邻 器到板转换功用 招致 的实验 效果 升级 而失败时,失效 会增添 。在设计验证中,实验 效果 的准确 性也会提高 。

在功用 至关主要 的项目中,可完成 高功用 电路板发射和输电线路。虽然不是“透明 ”,但它足够接近 毗邻 器转换不会滋扰电路板丈量。

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