পিসিবি ডিজাইনে মাইক্রোওয়েভ থেকে মিলিমিটার তরঙ্গে রূপান্তর বোঝা

 

বৈদ্যুতিন ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের ক্ষেত্রে, প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ডগুলির (পিসিবি) ডিজাইনটি অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সিগুলি বাড়ার সাথে সাথে অসংখ্য চ্যালেঞ্জ এবং রূপান্তরগুলির মুখোমুখি হয় এবং মাইক্রোওয়েভ ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড থেকে মিলিমিটার-তরঙ্গ ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে রূপান্তর একটি সমালোচনামূলক প্রযুক্তিগত টার্নিং পয়েন্টের প্রতিনিধিত্ব করে।

মাইক্রোওয়েভগুলি সাধারণত 300MHz এবং 30GHz এর মধ্যে ফ্রিকোয়েন্সি সহ বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় তরঙ্গগুলিকে বোঝায়, যোগাযোগে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় (যেমন রাডার, স্যাটেলাইট যোগাযোগ), নেভিগেশন এবং অন্যান্য ক্ষেত্রগুলি। এই ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে পিসিবি ডিজাইনের জন্য একটি তুলনামূলকভাবে পরিপক্ক প্রযুক্তিগত ব্যবস্থা তৈরি করা হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, ট্রান্সমিশন লাইন ডিজাইনে, মাইক্রোস্ট্রিপ লাইন এবং স্ট্রিপ্লিনগুলির মতো কাঠামোর বৈশিষ্ট্যযুক্ত প্রতিবন্ধকতা নিয়ন্ত্রণ করতে এবং সংকেত অখণ্ডতা নিশ্চিত করার ক্ষেত্রে বিস্তৃত ব্যবহারিক অভিজ্ঞতা রয়েছে।

অন্যদিকে, মিলিমিটার তরঙ্গগুলি 30GHz থেকে 300GHz পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সি সহ বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় তরঙ্গ। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, 5 জি/6 জি যোগাযোগ, স্বায়ত্তশাসিত ড্রাইভিং রাডার এবং উচ্চ-নির্ভুলতা ইমেজিংয়ের মতো উদীয়মান প্রয়োগের দাবিগুলির কারণে তারা উল্লেখযোগ্য মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। যাইহোক, মিলিমিটার তরঙ্গে স্থানান্তরিত হওয়ার সময়, পিসিবি ডিজাইনের নতুন সিরিজের নতুন সমস্যাগুলির সমাধান করা দরকার:

 

1। মাইক্রোস্ট্রিপ লাইন প্রযুক্তি
মাইক্রোস্ট্রিপ লাইনটি মাইক্রোওয়েভ সার্কিটগুলিতে অন্যতম সহজ এবং সর্বাধিক ব্যবহৃত ট্রান্সমিশন লাইন প্রযুক্তিগুলির মধ্যে একটি, এর বানোয়াট এবং উচ্চ ফলনের স্বাচ্ছন্দ্যের জন্য ধন্যবাদ। তবুও, মিলিমিটার-তরঙ্গ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে স্থানান্তরিত করার সময়, মাইক্রোস্ট্রিপ লাইনগুলি অসংখ্য উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়। একটি মূল সমস্যা হ'ল বিকিরণ ক্ষতি। উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে, মাইক্রোস্ট্রিপ সার্কিটগুলি অ্যান্টেনার মতো আচরণ করে, আশেপাশের বাতাসে শক্তি ছড়িয়ে দেয়। এটি অপ্রয়োজনীয় সংকেত ক্ষতির দিকে পরিচালিত করে, যা ফ্রিকোয়েন্সি বাড়ার সাথে সাথে আরও তীব্র হয়ে ওঠে। অতিরিক্তভাবে, মাইক্রোস্ট্রিপ সার্কিটগুলি উত্পাদন করার জন্য কন্ডাক্টরের প্রস্থ এবং তামা বেধের জন্য কঠোর সহনশীলতা সহ অত্যন্ত উচ্চ নির্ভুলতা প্রয়োজন। ফ্রিকোয়েন্সি বাড়ার সাথে সাথে সহনশীলতার প্রয়োজনীয়তাগুলি আরও কঠোর হয়ে ওঠে এবং উত্পাদন প্রক্রিয়াতে ছোট বিচ্যুতি গুরুতর কর্মক্ষমতা সমস্যার কারণ হতে পারে।

আরেকটি চ্যালেঞ্জ মাইক্রোস্ট্রিপ সার্কিটগুলিতে বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় তরঙ্গগুলির প্রচারের বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে। বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় তরঙ্গগুলি কেবল সার্কিট উপাদানগুলির মাধ্যমে নয় আশেপাশের বাতাসের মাধ্যমেও প্রচার করে, যার কম ডাইলেট্রিক ধ্রুবক রয়েছে। বাতাসের নিম্ন ডাইলেট্রিক ধ্রুবক পুরো সার্কিটের কার্যকর ডাইলেট্রিক ধ্রুবককে প্রভাবিত করে এবং সার্কিটের মডেলিংয়ের সময় অবশ্যই বিবেচনায় নেওয়া উচিত। মিলিমিটার-তরঙ্গ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে, কম ডাইলেট্রিক ধ্রুবক সহ সার্কিট উপকরণগুলি সাধারণত সংকেত ক্ষতি হ্রাস করতে পছন্দ করা হয় তবে এর ফলে ধীর তরঙ্গ প্রচার এবং ফেজ শিফট হতে পারে।

 

2। স্ট্রিপলাইন প্রযুক্তি
স্ট্রিপলাইন হ'ল মিলিমিটার-তরঙ্গ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে পরিচালনা করতে সক্ষম আরেকটি নির্ভরযোগ্য সার্কিট প্রযুক্তি। এটি দুর্দান্ত বিচ্ছিন্নতা সরবরাহ করে কারণ কন্ডাক্টর সম্পূর্ণরূপে ডাইলেট্রিক উপাদান এবং গ্রাউন্ড প্লেন দ্বারা আবদ্ধ। এই নকশাটি নিশ্চিত করে যে বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় তরঙ্গগুলি আশেপাশের বাতাসের সাথে যোগাযোগ না করে সার্কিট উপাদানের মধ্যে পুরোপুরি প্রচার করে। তবে স্ট্রিপলাইন নিয়ে সমস্যাটি হ'ল এর বদ্ধ কাঠামোর কারণে সার্কিটের মধ্যে সংকেত চালু করা কঠিন।

সিগন্যাল ইনপুট এবং আউটপুট জন্য সংযোগকারী তৈরি করা আরও চ্যালেঞ্জিং হয়ে ওঠে, বিশেষত মিলিমিটার-তরঙ্গ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে। তদুপরি, এই প্রযুক্তিটি উত্পাদন প্রক্রিয়াটির বিভিন্নতার জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল, প্রয়োজনীয় সহনশীলতা অর্জন করা কঠিন করে তোলে। এই কারণে, স্ট্রিপলাইনটি সাধারণত মিলিমিটার-তরঙ্গ সার্কিটগুলিতে কম ব্যবহৃত হয়, যেমন স্বয়ংচালিত রাডার সিস্টেমগুলির মতো নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনগুলি ব্যতীত।

 

3। সাবস্ট্রেট ইন্টিগ্রেটেড ওয়েভগাইড (এসআইডাব্লু)
সাবস্ট্রেট ইন্টিগ্রেটেড ওয়েভগাইড (এসআইডাব্লু) প্রযুক্তি বিশেষত মোটরগাড়ি রাডার এবং অন্যান্য যোগাযোগ ব্যবস্থায় মিলিমিটার-তরঙ্গ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ক্রমবর্ধমান জনপ্রিয়তা অর্জন করছে। এসআইডাব্লু ওয়েভগাইড প্রযুক্তি এবং প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড (পিসিবি) বানোয়াটের সুবিধাগুলি একত্রিত করে। এটি শীর্ষ ধাতব স্তর, একটি নীচের স্থল বিমান এবং ধাতুপট্টাবৃত মাধ্যমে গর্তের (পিটিএইচএস) সারি ব্যবহার করে একটি কমপ্যাক্ট আয়তক্ষেত্রাকার ওয়েভগাইড গঠন করে। এই নকশাটি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে এমনকি কম-ক্ষয় সংকেত প্রচারকে সক্ষম করে।

তবে এসআইডাব্লু সার্কিটগুলির উত্পাদন অত্যন্ত উচ্চ নির্ভুলতা প্রয়োজন। পিটিএইচগুলি অবশ্যই খুব শক্ত সহনশীলতার মধ্যে স্থাপন করা উচিত, বিশেষত উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিগুলির জন্য, বানোয়াট প্রক্রিয়াটিকে বেশ চ্যালেঞ্জিং করে তোলে। অতিরিক্তভাবে, এসআইডাব্লু ডাইলেট্রিক ধ্রুবক ন্যূনতম বৈচিত্র সহ উপকরণ প্রয়োজন, যা উত্পাদন অসুবিধাগুলি আরও বাড়িয়ে তোলে।

 

4। গ্রাউন্ডেড কোপলানার ওয়েভগাইড (জিসিপিডাব্লু)
গ্রাউন্ডেড কোপলানার ওয়েভগাইড (জিসিপিডাব্লু) মিলিমিটার-তরঙ্গ সার্কিটগুলির জন্য আরেকটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ সংক্রমণ লাইন প্রযুক্তি। জিসিপিডাব্লু কাঠামো কম-ক্ষয় সংকেত প্রচার অর্জনের জন্য ডাইলেট্রিক উপকরণ এবং তামা কন্ডাক্টরগুলিকে একত্রিত করে। এটি বিশেষত ব্রডব্যান্ড আরএফ, মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-তরঙ্গ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য যেমন পরীক্ষা এবং পরিমাপ সিস্টেমের জন্য উপযুক্ত। জিসিপিডাব্লু ইন্টিগ্রেটেড ডিজাইনেও ব্যবহার করা যেতে পারে যেখানে একই পিসিবিতে মিলিমিটার-তরঙ্গ এবং নিম্ন-ফ্রিকোয়েন্সি উভয় সার্কিট প্রয়োজন।

তবে জিসিপিডাব্লু সার্কিটগুলি উত্পাদন প্রক্রিয়ার বিভিন্নতার প্রতি সংবেদনশীল, যেমন ডাইলেট্রিক উপাদানের ডাইলেট্রিক ধ্রুবক পরিবর্তন, সাবস্ট্রেটের বেধ এবং তামা পৃষ্ঠের রুক্ষতা। এই কারণগুলি ফেজ বিকৃতি হতে পারে, যা মিলিমিটার-তরঙ্গ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে আরও সমালোচিত হয়ে ওঠে। সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য, যথাযথ কন্ডাক্টরের প্রস্থ এবং বেধ বজায় রাখা সহ উত্পাদন প্রক্রিয়াটির উপর কঠোর নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজনীয়।

 

মিলিমিটার-ওয়েভ সার্কিট ডিজাইনের মূল বিবেচনাগুলি
যেহেতু মিলিমিটার-ওয়েভ সার্কিট অ্যাপ্লিকেশন যেমন স্বয়ংচালিত রাডার এবং 5 জি ওয়্যারলেস নেটওয়ার্কগুলি বাড়তে থাকে, তাই সার্কিট উপকরণ এবং সংক্রমণ লাইন প্রযুক্তি নির্বাচন করার সময় ডিজাইনারদের অবশ্যই বেশ কয়েকটি মূল কারণ বিবেচনা করতে হবে:

 

উত্পাদন সহনশীলতা:

মিলিমিটার-তরঙ্গ সার্কিটগুলির কন্ডাক্টর প্রস্থ, ডাইলেট্রিক স্তর বেধ এবং তামা পৃষ্ঠের মানের জন্য অত্যন্ত উচ্চ সহনশীলতার প্রয়োজনীয়তা রয়েছে।

সংকেত অখণ্ডতা: উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে নির্ভরযোগ্য কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য বিকিরণ হ্রাস, পর্যায় বিকৃতি এবং উপকরণগুলির ডাইলেট্রিক ধ্রুবক পরিবর্তনের মতো কারণগুলির প্রভাবকে হ্রাস করা প্রয়োজন।

উপাদান নির্বাচন: মিলিমিটার-তরঙ্গ সার্কিটগুলির পারফরম্যান্সের জন্য পিসিবি উপকরণগুলির পছন্দ গুরুত্বপূর্ণ। কম ডাইলেট্রিক ধ্রুবক সহ উপকরণগুলি সংকেত ক্ষতি হ্রাস করতে পছন্দ করা হয় তবে তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি অবশ্যই উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে স্থিতিশীল থাকতে হবে।

 

উপসংহার
মিলিমিটার-ওয়েভ ফ্রিকোয়েন্সি সার্কিটগুলির নকশায় অনন্য চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি, তবে একই সাথে এটি 5 জি নেটওয়ার্ক এবং অ্যাডভান্সড ড্রাইভার সহায়তা সিস্টেম (এডিএএস) এর মতো উদীয়মান অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য প্রচুর সুযোগ নিয়ে আসে। মাইক্রোওয়েভ থেকে মিলিমিটার-ওয়েভ ডিজাইনে রূপান্তর সম্পর্কিত অবহিত সিদ্ধান্ত নেওয়ার জন্য মাইক্রোস্ট্রিপ লাইন, স্ট্রিপ্লাইনস, এসআইডাব্লু এবং জিসিপিডাব্লু এর মতো বিভিন্ন সংক্রমণ লাইন প্রযুক্তির সুবিধা এবং সীমাবদ্ধতাগুলি বোঝা গুরুত্বপূর্ণ।