Mikrobølgekretser

Mikrobølgekretser er elektriske kretser som opererer i mikrobølges frekvensområde, vanligvis fra omtrent 1 GHz og oppover til flere titalls GHz. På disse frekvensene er bølgelengden kort, og ledere og komponenter må ofte dimensjoneres som hele lengder i forhold til bølgen. Dette gjør at distribuert elementer får stor betydning i mikrobølgekretsdesign.

Teknologier og bygging: Mikrobølgekretser bruker ofte microstrip og stripline på spesiallaminater som Rogers, i tillegg til koaksialledere og bølgeleder. Bølgeleder foretrekkes der lavt tap og høy effekt er nødvendig. Vanlige komponenter inkluderer filtre, splitter og kombinatorer, samt impedans-tilpassningsnettverk. Aktivt utstyr inkluderer lavstøyforsterkere, effektforsterkere, miksere og detektorer, samt brytere og attenuatorer.

Analyse og design: Designet baseres på S-parametre og Smith-diagrammer for impedans og overføring. Verktøy som vektor-netteverksanalysatorer brukes til måling av tap, fasemåling og impedans. Nøkkelparametere er støyfaktor, dynamisk rekkevidde og linearitet (for eksempel IP3).

Produksjon og materialer: Mikrostripkretser fremstilles på spesiallaminater (for eksempel Rogers) og i bølgelederkonstruksjoner. Aktive enheter finnes i GaAs, GaN, SiGe og CMOS for høyfrekvente forsterkere og miksere. Fremstilling innebærer fotolithografi, metallisering og nøyaktig montering samt innkapsling for å redusere tap og parasitter.

Applikasjoner: Mikrobølgekretsene brukes i radar, satellittkommunikasjon, mobil backhaul og RF-testutstyr. De inngår i RF-front-end rundt transmitter og mottaker og brukes også i instrumenterings- og måleutstyr. Måleoppsett som vector-network analysatorer og tidsdomene-reflektometre brukes i utvikling og feilsøking.

Utfordringer og utvikling: Høye frekvenser byr på tap, dispersjon og parasitter i ledere og emballasje. Termisk styring og pålitelighet er avgjørende, og pakkekonsepter må begrense parasittkapasitans og kobling. Design bruker avanserte simuleringer og målinger, og følges av relevante standarder og krav fra IEEE og IEC.