Evaluation of Air Cavities in Radio Frequency Circuit Board Stack-Ups for Millimeter-Wave Automotive Radar Applications
Milimetre Dalga Otomotiv Radarı Uygulamaları için Radyo Frekansı Devre Kartı Yığınlarında Oluşturulan Hava Boşluklarının Değerlendirilmesi
- Tez No: 934287
- Danışmanlar: PROF. DR. THOMAS EIBERT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Technische Universität München
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 69
Özet
Otomotiv radarlarında yaygın olarak kullanılan düzlemsel iletim hatları ve anten dizileri, milimetre dalga frekanslarında yüksek güç kayıplarına maruz kalmaktadır. Bu tezde, prepreg katmanında bir hava boşluğu içeren yeni bir baskılı devre kartı (PCB) yığını üzerinde tasarlanan iletim hatları ve anten dizileri sunulmuştur. Hava boşluğunun etkisini değerlendirmek için, benzer tipte iletim hatları ve antenler klasik bir PCB yığını kullanılarak da tasarlanmıştır. Ayrıca, 76 GHz-81 GHz bandındaki yığınları karakterize etmek için halka rezonatörler ve yama antenler önerilmiştir. Bunlara ek olarak, ölçümler için gerekli olan geçiş yapıları ortaya konmuştur. Hava boşluğu içeren yığın için dielektrik çekirdek kalınlığı 0,075 mm ve hava boşluğu kalınlığı 0,058 mm olarak ayarlanırken, geleneksel yığın için 0,127 mm kalınlığında bir dielektrik çekirdek kullanılmıştır. Simülasyon sonuçlarından, hava boşluklu yığın üzerinde uygulanan askıya alınmış mikroşerit hattın (SMSL), geleneksel mikroşerit hattın (MSL) neden olduğu kayıptan 0,6 dB/cm daha az olan 0,5 dB/cm'lik bir ekleme kaybına sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Benzer şekilde, kısmen hava dolgulu substrat tümleşik dalga kılavuzu (PAF-SIW) 0,71 dB/cm'lik bir ekleme kaybına yol açar ve bu da geleneksel SIW'den kaynaklanan kayıptan 0,7 dB/cm daha düşüktür. Ayrıca, çok katmanlı yapıların uygulanmasına izin veren diğer hava dolgulu iletim hatları, yani hava dolgulu gömülü mikroşerit hattı (AF-EMSL) ve hava dolgulu gömülü substrat tümleşik dalga kılavuzu (AF-ESIW) sırasıyla 0,92 dB/cm ve 1,58 dB/cm'lik bir ekleme kaybı sağlar. Geleneksel hatların ölçüm sonuçları simülasyon sonuçları ile iyi bir uyum göstermektedir. Simülasyon sonuçlarından, asılı mikroşerit seri beslemeli yama anten dizisinin 14 dBi'lik bir gerçek kazanca sahip olduğu ve bunun geleneksel seri beslemeli yama anten dizisinin gerçek kazancından 2 dB daha fazla olduğu görülmektedir. Ayrıca, önerilen hava dolgulu yama anten dizisi %3,6'lık bir bant genişliği sağlar, bu da yama ve tarak hatlı anten dizilerinin bant genişliklerini yaklaşık olarak ikiye katlar. Geleneksel antenlerin simülasyon sonuçları ölçüm sonuçları ile doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Planar transmission lines and antenna arrays, which are widely used in automotive radars, suffer from high losses at millimeter-wave frequencies. In this thesis, trasmission lines and antenna arrays implemented on a novel printed circuit board (PCB) stack-up, which includes an air cavity in the prepreg layer, are presented. In order to evaluate the effect of the air cavity, similar types of transmission lines and antennas are also designed using a conventional PCB stack-up. Moreover, ring resonators and patch antennas are proposed to characterize the stack-ups in the 76 GHz-81 GHz band. In addition to them, transition structures that are necessary for measurements are put forward. Whereas the dielectric core thickness is chosen as 0.075 mm and the air cavity thickness is set to 0.058 mm for the air-filled stack-up, a dielectric core with thickness of 0.127 mm is used for the conventional stack-up. It is concluded from the simulation results that the suspended microstrip line (SMSL) implemented on the stack-up with air cavity, has an insertion loss of 0.5 dB/cm, which is 0.6 dB/cm less than the loss caused by the conventional microstrip line (MSL). Similarly, the partially air-filled substrate integrated waveguide (PAF-SIW) yields an insertion loss of 0.71 dB/cm, which is lower than the loss resulted from the conventional SIW by 0.7 dB/cm. Besides, other air-filled transmission lines that allows the implementation of multilayer structures, namely the air-filled embedded microstrip line (AF-EMSL) and the air-filled embedded substrate integrated waveguide (AF-ESIW) provide an insertion loss of 0.92 dB/cm and 1.58 dB/cm, respectively. The measurement results of the conventional lines show a good agreement with the simulation results. From the simulation results, it is also observed that the suspended microstrip series-fed patch antenna array has a realized gain of 14 dBi, which is 2 dB greater than the realized gain of the conventional series-fed patch antenna array. This corresponds to an increase of 8% in the radiation efficiency. Likewise, the suspended comb-line antenna array surpasses the realized gain of the conventional comb-line antenna array by 3.2 dB and provides a realized gain of 15.6 dBi, which indicates an improvement of 9% in the radiation efficiency. Furthermore, the proposed air-filled stacked patch antenna array yields a bandwidth of 3.6%, that approximately doubles the bandwidths of the patch and comb-line antenna arrays. The simulation results of the conventional antennas are verified by the measurement results.
Benzer Tezler
- Yer altı kömür gazlaştırma teknolojisi ile Eskişehir-Alpu linyit rezervinden sentez gazı üretimi: Tekno-ekonomik değerlendirmeler
Production of the synthesis gas from Eskisehir-Alpu lignite reserve with underground coal gasification: Techno-economic assessments
FATMA ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Çamaşır makinesi kazan imalatında proses parametrelerinin kazan kalitesine etkilerinin analiz edilmesi ve optimizasyonu
Analysis and optimization of the effects of process parameters on the quality of washing machine tub manufacturing
OZAN SERTLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ GÖKŞENLİ
- Artiküler eminens pnömatizasyonu ile sfenoid sinüs pnömatizasyon ilişkisinin konik ışınlı bilgisayarlı tomografi görüntülerinde değerlendirilmesi
Evaluation of articular eminence pneumatization and sphenoid sinus pneumatization relationship on cone-beam computed tomography images
EZGİ KATI
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2023
Diş HekimliğiHacettepe ÜniversitesiAğız, Diş ve Çene Radyolojisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKÇEN AKÇİÇEK
- Kronik süpüratif otitis media etkenleri ve antibiyotik duyarlılıklarının değerlendirilmesi
The evaluation of chronic temperature oxidis media impacts and antibiotic sensitivity
İSMAİL ÇETİNTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
MikrobiyolojiHarran ÜniversitesiTıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BAYRAKTAR
- Türkiye'deki ahşap dış duvar sistemlerinin ısıl ve nemsel performansının test kabininde uzun dönem sürekli ölçme ve benzetim yöntemleriyle değerlendirilmesi
Evaluation of the hygrothermal performance of timber exterior wall systems in Turkey using long-term in-situ measurements and simulation methods
AYŞEGÜL EKŞİ KILIÇASLAN