Исследование паразитного излучения кромок многослойных печатных плат СВЧ диапазона - Дипломная работа

В настоящее время важную роль в разработке микрополосковых сверхвысокочастотных (СВЧ) изделий играет производство многослойных печатных плат (МПП). В традиционных печатных платах (ПП), использующихся для производства изделий радиоэлектроники посредством технологии поверхностного монтажа, изготовленные на основе стеклотекстолита или гетинакса, имеются ограничения в возможности использования их в СВЧ диапазоне, это находит объяснение в физических ограничениях, которые увеличиваются с ростом частоты. В связи с этим требуется новый подход к технологиям и разработкам ПП, которые используются в сверхвысокочастотном диапазоне.Под печатной платой (ПП) понимается конструкция электрических межсоединений на изоляционном основании [1]. В печатной плате содержатся как основные, так и второстепенные конструктивные элементы. Основных конструктивных элементов достаточно для того, чтобы назвать печатную плату печатной платой. Начало использования печатных плат привело к качественному скачку в сфере конструирования радиоэлектронной аппаратуры. Первыми методами по изготовлению печатных плат были преимущественно аддитивные методы, развитие этой идеи предложил Томас Эдисон.Данные платы, содержащие согласованные линии передачи представляют альтернативу сверхвысокочастотным линиям связи (рис. Тефлон имеет очень высокую теплостойкость, стабильную диэлектрическую проницаемость от температуры и при этом имеет низкий уровень диэлектрических потерь. Но в связи с использованием керамики накладываются некоторые ограничения на конструктивные свойства ПП, например, на минимальную толщину (120мм), а это в свою очередь минимальный размер частиц керамики, и на ограничения минимального размера между отверстиями в плате-не менее 250мм. Технология производства ПП из тефлона и стеклотекстолита FR4 во многом одинаковы, благодаря этому существует практический интерес создания МПП, которые будут содержать слои из обоих материалов. Проведенные исследования показали, что коэффициент рассеивания печатных плат на фторопластовом основании имеет заметные изменения от воздействия температуры и влажности окружающей среды, а это обычно приводит к ухудшению характеристик устройств и стабильности электрических параметров.При всем при этом основное направление развития таких печатных плат - увеличение высокоточности и плотности компоновки, а свойствам и параметрам изоляционных подложек не уделяют должного внимания, это не дает возможность эффективно использовать печатные платы в сверхвысокочастотном диапазоне. Вопреки многообразию методов конструкции и проектирования ПП, платы, имеющие подвешенные подложки являются более актуальными и перспективными для разнообразных сверхвысокочастотных устройств. Подвешенная подложка таких плат состоит из диэлектрического основания, которое имеет высокое значение относительной диэлектрической проницаемости, на одной из ее сторон располагаются проводящие элементы, состоящие из воздушного зазора, которые отделяют металлический экран, который находится с другой стороны. Таким платам свойственны определенные недостатки: отсутствует согласование волновых сопротивлений воздушного зазора и диэлектрического основания подложки, что приводит к возникновению в поперечном сечении платы отраженной волны, при толщине платы большей четверти длины волны. Если использовать такую печатную плату для излучателей или микрополосковых антенн возникает необходимость в обеспечении согласования импедансных проводников с внешним воздушным пространством.Следует учитывать диэлектрические потери, потери, вызываемые поверхностным эффектом и не забывать про потери на излучение. Комбинация диэлектрических и металлических элементов плат приводит к усложнения физических процессов в структурах, к явлениям дифракции, трансформации типов волн и др. Найдем ДН открытого конца плоскопараллельного волновода или кромки однослойной микрополосковой структуры с учетом условия kd<<1. , , с помощью этого решения мы можем найти постоянную распространения и норму: Проанализировав разделение поля на пространственные и поверхностные волны показывает, что поверхностная волна, находящаяся в неограниченной диэлектрической подложке, может переносить от первичного источника часть мощности. Переходя от формул пространственной части поля к системе в полярных координатах , и применяя вычисленное соотношение для тока, получим: Отсюда можно найти ДН открытого конца плоскопараллельного волновода или кромки однослойной микрополосковой структуры в видеНа рисунке (12) показаны составляющие ДН, полученные с помощью математической программы MATHCAD для однослойной (?1=9,8), трехслойной (?1=9,8; ?2=6,0; ?3=2,8) и пятислойной (?1=16,0; ?2=9,8; ?3=6,0; ?4=3,8; ?5=2,8) подложек ПП. На рисунке (13) демонстрируется суммарные ДН F(?) для однослойной, трехслойной и пятислойной ПП, имеющие разные размеры L/?. Видно, что кривые F(?) носят колебательный характер, значение их амплитуды и их число осцилляций увеличиваются при увеличении числа слоев и при увеличении размера подложки L/?, это происхо

В настоящее время важную роль в разработке микрополосковых сверхвысокочастотных (СВЧ) изделий играет производство многослойных печатных плат (МПП). Разработка МПП является актуальной задачей, в связи с появлением современных радиотехнических комплексов, систем управления и автоматики.

В традиционных печатных платах (ПП), использующихся для производства изделий радиоэлектроники посредством технологии поверхностного монтажа, изготовленные на основе стеклотекстолита или гетинакса, имеются ограничения в возможности использования их в СВЧ диапазоне, это находит объяснение в физических ограничениях, которые увеличиваются с ростом частоты. Использование таких ПП возможно только на частотах до единиц ГГЦ. С дальнейшим ростом частоты происходит увеличение потерь, а это может привести к искажению информационного сигнала. В связи с этим требуется новый подход к технологиям и разработкам ПП, которые используются в сверхвысокочастотном диапазоне.

Одной из важных задач по развитию современных микрополосковых устройств - увеличение числа функций при меньших массогабаритных показателях и стабильных электрических характеристиках и параметрах. Главное направление в такой тенденции - переход от традиционной двумерной компоновки элементов и конструкции печатной платы - к трехмерной. При применении многослойных технологий повышается функциональную плотность в комбинации с высокой надежностью, низкой стоимостью и хорошей воспроизводимостью.