Frekuensi sinyal dalam penerapan radar otomotif bervariasi antara 30 dan 300 GHz, bahkan serendah 24 GHz.Dengan bantuan fungsi rangkaian yang berbeda, sinyal ini ditransmisikan melalui teknologi jalur transmisi yang berbeda seperti jalur mikrostrip, jalur jalur, pandu gelombang terintegrasi substrat (SIW) dan pandu gelombang coplanar grounded (GCPW).Teknologi saluran transmisi ini (Gbr. 1) biasanya digunakan pada frekuensi gelombang mikro, dan terkadang pada frekuensi gelombang milimeter.Diperlukan bahan laminasi sirkuit yang khusus digunakan untuk kondisi frekuensi tinggi ini.Jalur mikrostrip, sebagai teknologi sirkuit saluran transmisi yang paling sederhana dan paling umum digunakan, dapat mencapai tingkat kualifikasi sirkuit yang tinggi dengan menggunakan teknologi pemrosesan sirkuit konvensional.Tetapi ketika frekuensi dinaikkan ke frekuensi gelombang milimeter, itu mungkin bukan saluran transmisi sirkuit terbaik.Setiap saluran transmisi memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.Misalnya, meskipun jalur mikrostrip mudah diproses, ia harus menyelesaikan masalah kehilangan radiasi yang tinggi bila digunakan pada frekuensi gelombang milimeter.
Gambar 1 Saat beralih ke frekuensi gelombang milimeter, perancang rangkaian gelombang mikro harus menghadapi pilihan setidaknya empat teknologi saluran transmisi pada frekuensi gelombang mikro
Meskipun struktur terbuka saluran mikrostrip nyaman untuk sambungan fisik, hal itu juga akan menyebabkan beberapa masalah pada frekuensi yang lebih tinggi.Pada saluran transmisi mikrostrip, gelombang elektromagnetik (EM) merambat melalui konduktor bahan rangkaian dan substrat dielektrik, tetapi beberapa gelombang elektromagnetik merambat melalui udara di sekitarnya.Karena nilai Dk udara yang rendah, nilai Dk efektif rangkaian lebih rendah daripada bahan rangkaian, yang harus dipertimbangkan dalam simulasi rangkaian.Dibandingkan dengan Dk rendah, sirkuit yang terbuat dari bahan Dk tinggi cenderung menghalangi transmisi gelombang elektromagnetik dan mengurangi laju perambatan.Oleh karena itu, bahan rangkaian Dk rendah biasanya digunakan dalam rangkaian gelombang milimeter.
Karena ada tingkat energi elektromagnetik tertentu di udara, rangkaian saluran mikrostrip akan memancar keluar ke udara, mirip dengan antena.Hal ini akan menyebabkan kehilangan radiasi yang tidak perlu pada rangkaian saluran mikrostrip, dan kerugian tersebut akan meningkat dengan meningkatnya frekuensi, yang juga membawa tantangan bagi perancang rangkaian yang mempelajari saluran mikrostrip untuk membatasi kehilangan radiasi rangkaian.Untuk mengurangi kehilangan radiasi, jalur mikrostrip dapat dibuat dengan bahan rangkaian dengan nilai Dk yang lebih tinggi.Namun, peningkatan Dk akan memperlambat laju perambatan gelombang elektromagnetik (relatif terhadap udara), menyebabkan pergeseran fasa sinyal.Metode lain adalah mengurangi kehilangan radiasi dengan menggunakan bahan sirkuit yang lebih tipis untuk memproses saluran mikrostrip.Namun, dibandingkan dengan bahan rangkaian yang lebih tebal, bahan rangkaian yang lebih tipis lebih rentan terhadap pengaruh kekasaran permukaan foil tembaga, yang juga akan menyebabkan pergeseran fasa sinyal tertentu.
Meskipun konfigurasi rangkaian saluran mikrostrip sederhana, rangkaian saluran mikrostrip pada pita gelombang milimeter membutuhkan kontrol toleransi yang tepat.Misalnya, lebar konduktor yang perlu dikontrol secara ketat, dan semakin tinggi frekuensinya, toleransinya akan semakin ketat.Oleh karena itu, jalur mikrostrip pada pita frekuensi gelombang milimeter sangat sensitif terhadap perubahan teknologi pemrosesan, serta ketebalan bahan dielektrik dan tembaga dalam bahan tersebut, dan persyaratan toleransi untuk ukuran sirkuit yang diperlukan sangat ketat.
Stripline adalah teknologi saluran transmisi sirkuit yang andal, yang dapat memainkan peran yang baik dalam frekuensi gelombang milimeter.Namun, dibandingkan dengan saluran mikrostrip, konduktor stripline dikelilingi oleh media, sehingga tidak mudah untuk menyambungkan konektor atau port input/output lain ke stripline untuk transmisi sinyal.Garis strip dapat dianggap sebagai sejenis kabel koaksial datar, di mana konduktor dibungkus oleh lapisan dielektrik dan kemudian ditutup oleh lapisan.Struktur ini dapat memberikan efek isolasi sirkuit berkualitas tinggi, sekaligus menjaga perambatan sinyal di bahan sirkuit (bukan di udara sekitarnya).Gelombang elektromagnetik selalu merambat melalui bahan rangkaian.Rangkaian stripline dapat disimulasikan sesuai dengan karakteristik material rangkaian, tanpa mempertimbangkan pengaruh gelombang elektromagnetik di udara.Namun, sirkuit konduktor yang dikelilingi oleh media rentan terhadap perubahan teknologi pemrosesan, dan tantangan pengumpanan sinyal menyulitkan stripline untuk mengatasinya, terutama dalam kondisi ukuran konektor yang lebih kecil pada frekuensi gelombang milimeter.Oleh karena itu, kecuali untuk beberapa sirkuit yang digunakan dalam radar otomotif, stripline biasanya tidak digunakan dalam sirkuit gelombang milimeter.
Karena ada tingkat energi elektromagnetik tertentu di udara, rangkaian saluran mikrostrip akan memancar keluar ke udara, mirip dengan antena.Hal ini akan menyebabkan kehilangan radiasi yang tidak perlu pada rangkaian saluran mikrostrip, dan kerugian tersebut akan meningkat dengan meningkatnya frekuensi, yang juga membawa tantangan bagi perancang rangkaian yang mempelajari saluran mikrostrip untuk membatasi kehilangan radiasi rangkaian.Untuk mengurangi kehilangan radiasi, jalur mikrostrip dapat dibuat dengan bahan rangkaian dengan nilai Dk yang lebih tinggi.Namun, peningkatan Dk akan memperlambat laju perambatan gelombang elektromagnetik (relatif terhadap udara), menyebabkan pergeseran fasa sinyal.Metode lain adalah mengurangi kehilangan radiasi dengan menggunakan bahan sirkuit yang lebih tipis untuk memproses saluran mikrostrip.Namun, dibandingkan dengan bahan rangkaian yang lebih tebal, bahan rangkaian yang lebih tipis lebih rentan terhadap pengaruh kekasaran permukaan foil tembaga, yang juga akan menyebabkan pergeseran fasa sinyal tertentu.
Meskipun konfigurasi rangkaian saluran mikrostrip sederhana, rangkaian saluran mikrostrip pada pita gelombang milimeter membutuhkan kontrol toleransi yang tepat.Misalnya, lebar konduktor yang perlu dikontrol secara ketat, dan semakin tinggi frekuensinya, toleransinya akan semakin ketat.Oleh karena itu, jalur mikrostrip pada pita frekuensi gelombang milimeter sangat sensitif terhadap perubahan teknologi pemrosesan, serta ketebalan bahan dielektrik dan tembaga dalam bahan tersebut, dan persyaratan toleransi untuk ukuran sirkuit yang diperlukan sangat ketat.
Stripline adalah teknologi saluran transmisi sirkuit yang andal, yang dapat memainkan peran yang baik dalam frekuensi gelombang milimeter.Namun, dibandingkan dengan saluran mikrostrip, konduktor stripline dikelilingi oleh media, sehingga tidak mudah untuk menyambungkan konektor atau port input/output lain ke stripline untuk transmisi sinyal.Garis strip dapat dianggap sebagai sejenis kabel koaksial datar, di mana konduktor dibungkus oleh lapisan dielektrik dan kemudian ditutup oleh lapisan.Struktur ini dapat memberikan efek isolasi sirkuit berkualitas tinggi, sekaligus menjaga perambatan sinyal di bahan sirkuit (bukan di udara sekitarnya).Gelombang elektromagnetik selalu merambat melalui bahan rangkaian.Rangkaian stripline dapat disimulasikan sesuai dengan karakteristik material rangkaian, tanpa mempertimbangkan pengaruh gelombang elektromagnetik di udara.Namun, sirkuit konduktor yang dikelilingi oleh media rentan terhadap perubahan teknologi pemrosesan, dan tantangan pengumpanan sinyal menyulitkan stripline untuk mengatasinya, terutama dalam kondisi ukuran konektor yang lebih kecil pada frekuensi gelombang milimeter.Oleh karena itu, kecuali untuk beberapa sirkuit yang digunakan dalam radar otomotif, stripline biasanya tidak digunakan dalam sirkuit gelombang milimeter.
Gambar 2 Rancangan dan simulasi penghantar rangkaian GCPW berbentuk persegi panjang (gambar atas), namun penghantar diolah menjadi trapesium (gambar bawah), yang akan memberikan efek berbeda pada frekuensi gelombang milimeter.
Untuk banyak aplikasi rangkaian gelombang milimeter yang sensitif terhadap respons fasa sinyal (seperti radar otomotif), penyebab ketidakkonsistenan fasa harus diminimalkan.Sirkuit GCPW frekuensi gelombang milimeter rentan terhadap perubahan material dan teknologi pemrosesan, termasuk perubahan nilai Dk material dan ketebalan substrat.Kedua, kinerja rangkaian dapat dipengaruhi oleh ketebalan konduktor tembaga dan kekasaran permukaan foil tembaga.Oleh karena itu, ketebalan konduktor tembaga harus dijaga dalam toleransi yang ketat, dan kekasaran permukaan foil tembaga harus diminimalkan.Ketiga, pemilihan lapisan permukaan pada sirkuit GCPW juga dapat mempengaruhi kinerja gelombang milimeter sirkuit.Misalnya, sirkuit yang menggunakan bahan kimia nikel emas memiliki lebih banyak kehilangan nikel daripada tembaga, dan lapisan permukaan berlapis nikel akan meningkatkan kehilangan GCPW atau jalur mikrostrip (Gambar 3).Terakhir, karena panjang gelombang yang kecil, perubahan ketebalan lapisan juga akan menyebabkan perubahan respon fasa, dan pengaruh GCPW lebih besar daripada jalur mikrostrip.
Gambar 3 Jalur mikrostrip dan rangkaian GCPW yang ditunjukkan pada gambar menggunakan bahan rangkaian yang sama (Laminasi RO4003C™ setebal 8mil milik Rogers), pengaruh ENIG pada rangkaian GCPW jauh lebih besar dibandingkan pada jalur mikrostrip pada frekuensi gelombang milimeter.
Waktu posting: Okt-05-2022
