Linie microbandă

O linie microstrip este o linie de transmisie asimetrică cu bandă , pentru transmiterea undelor electromagnetice în aer sau, de regulă, într-un mediu dielectric , de-a lungul a doi sau mai mulți conductori sub formă de benzi și plăci subțiri.

Liniile se numesc microstrip deoarece, ca urmare a permitivității ridicate a substratului, grosimea și dimensiunile transversale ale benzii sunt mult mai mici decât lungimea de undă în spațiul liber.

O undă cvasi-TEM se propagă într-o linie microbandă, iar liniile câmpului electric trec nu numai în dielectric, ci și în afara acestuia.

Principalul avantaj al unei linii de microstrip și al diferitelor dispozitive bazate pe aceasta este posibilitatea de automatizare a producției folosind tehnologiile de fabricare a plăcilor de circuite imprimate , a circuitelor integrate hibride și de film . Principalul dezavantaj care limitează aplicația este posibilitatea de a utiliza doar la niveluri de putere mici și medii a oscilațiilor microundelor .

Parametrii de bază

Wave drag

Z_{\text{Bf}}

este impedanța undei ținând cont de dispersia de frecvență [1]

{\displaystyle Z_{\text{Bf}}=Z_{\text{Bs}}-{\frac {Z_{\text{Bs}}-Z_{\text{B}}}{1+G(f/ f_{\text{p)))^{2))))

Unde

Z_{\text{Bs)}

- impedanţa de undă a unei linii de bandă simetrică cu lăţimea şi înălţimea ;

w

2h

f_{\text{p}}=0,3976Z_{\text{B}}/h

, în GHz;

h

- inaltimea substratului; f este în GHz și h este în mm;

G=\left({\frac {Z_{\text{B}}-5}{60}}\right)^{1/2}+0{,}004Z_{\text{B}}

Z_{\text{B}}

- rezistenta la val fara dispersie;

Z_{\text{B}}

, aproximativ, cu o precizie de 2% [2] , poate fi determinată prin formula [3] [4] [5]

Z_{\text{B}}=\,\!{\begin{cases}{\frac {B_{\text{k}}}{2\pi }}\ln \left({\frac { 8h}{w_{\text{eff))))+0,25{\frac {w_{\text{eff}}}{h}}\right),{\frac {w_{\text{eff}} }{ h}}\leq 1\\B_{\text{k}}\left({\frac {w_{\text{eff}}}{h}}+1{,}393+0{,}667 \ln \left({\frac {w_{\text{eff}}}{h}}+1{,}444\right)\right)^{-1},{\frac {w_{\text{eff}} ))}{h}}\geq 1\end{cases}},B_{\text{k}}={\frac {z_{0}}{\sqrt {\varepsilon _{ref(t,f)} }}}

Unde

\varepsilon _{reff}=\varepsilon _{r}-{\frac {\varepsilon _{r}-\varepsilon _{reft}}{1+G(f/f_{\text{p)} )^{2}}}

este permisivitatea efectivă ținând cont de dispersia de frecvență [6] Unde

f

, , vezi mai sus

f_{p}

G

\varepsilon _{stânga)

— permitivitatea efectivă, ținând cont de grosimea conductorului [5]

\varepsilon _{reft}=\,\!{\begin{cases}\varepsilon _{ref}, {\frac {t}{h}}\leq 0,005\\\varepsilon _{ref}-{ \frac {(\varepsilon _{r}-1)t/h}{4,6{\sqrt {l/h)))),{\frac {t}{h))>0,005\end{cazuri} }

\varepsilon _{ref}

este permisivitatea efectivă.

\varepsilon _{ref}=\,\!{\begin{cases}{\frac {\varepsilon _{r}+1}{2)}+{\frac {\varepsilon _{r}-1 }{2}}\left(1+{\frac {12h}{w}}\right)^{-1/2},{\frac {w}{h}}\geq 1\\{\frac { \varepsilon _{r}+1}{2}}+{\frac {\varepsilon _{r}-1}{2}}\left(\left(1+{\frac {12h}{w}}\ dreapta)^{-1/2}+0,041\left(1-{\frac {w}{h}}\right)^{2}\right),{\frac {w}{h}}<1\ sfârșit{cazuri}}

\varepsilon _{r}

este permisivitatea materialului substratului

z_{{0}}

este rezistența caracteristică la vid [7]

w_{\text{eff}}

— lățimea efectivă a conductorului [5]

w_{\text{eff}}=\,\!{\begin{cases}w,(\Delta w=0),{\frac {t}{h}}\leq 0{,}005\ \w+\Delta w,{\frac {t}{h}}>0{,}005\end{cases}},{\frac {w_{\text{eff}}}{h}}={\frac {w}{h}}+{\frac {\Delta w}{h}}

{\frac {\Delta w}{h}}=\,\!{\begin{cases}A_{\text{k}}\left(1+\ln {\frac {4\pi w} {t}}\right),{\frac {w}{h}}<{\frac {1}{2\pi }}\\A_{\text{k}}\left(1+\ln {\ frac {2h}{t}}\right),{\frac {w}{h}}\geq {\frac {1}{2\pi }}\end{cases}},A_{\text{k} }={\frac {1,25t}{\pi h}}

unde este lățimea conductorului;

w

t

- grosimea benzii;

Coeficient de atenuare pe unitate de lungime (atenuare pe unitate de lungime)

în dB/m

\alpha =\alpha _{\partial}+\alpha _{\pi {\text{p})}

Unde

$\alpha _{\partial )$ — pierderi în dielectric [8]

{\displaystyle \alpha _{\partial}={\frac {27,3\varepsilon _{r}}{(\varepsilon _{r}-1))){\frac {(\varepsilon _{reff}- 1)}{\sqrt {\varepsilon _{reff)))){\frac {\operatorname {tg} \delta }{\lambda _{0))))

Unde

\operatorname {tg} \delta

este tangenta de pierderi a dielectricului;

\lambda _{0)

este lungimea de undă în spațiul liber;

$\alpha _{\pi {\text{p}}}$ - pierderi în conductor

Note

↑ Bianco, B., și colab., „Frequency Depence of Microstrip Parameters”, Alta Frequenza , voi. 43, 1974, pp. 413-416
↑ , în intervalul de la , acuratețea formulelor este de 1% $Z_{\text{B}}$ $0{,}05<l/h<20$ $\varepsilon _{r}<16$ Există expresii în formă închisă (pentru orice ), dar oferă o precizie puțin mai mică, de exemplu: $cu h$ H.A. Wheeler, „Proprietățile liniei de transmisie ale unei benzi pe o foaie dielectrică pe un plan”, IEEE Tran. Teoria cuptorului cu microunde Teh. , vol. MTT-25, pp. 631-647, aug. 1977. (vezi Microstrip.Impedanta caracteristica )
↑ HA Wheeler, „Proprietățile liniilor de transmisie ale benzilor largi paralele printr-o aproximare de cartografiere conformă”, IEEE Trans. Teoria cuptorului cu microunde Teh. , vol. MTT-12, pp. 280-289, mai 1964.
↑ HA Wheeler, „Proprietățile liniilor de transmisie ale benzilor paralele separate printr-o foaie dielectrică”, IEEE Tran. Teoria cuptorului cu microunde Teh. , vol. MTT-13, pp. 172-185, mar. 1965.
↑ 1 2 3 Bahl, IJ și Ramesh Garg, „Formule simple și precise pentru microbenzi cu grosime finită a benzii”, Proc. IEEE , voi. 65, noiembrie 1977. pp. 1611-1612
^ Edwards, TC și RPOwens, „2-18 GHz Dispersion Measurements on 10-100 Ohm Microstrip Line on Saphire”, IEEE Trans. Teoria cuptorului cu microunde Teh. ,vol. MTT-24, august 1976. pp. 506-513
↑
rezistența caracteristică (undă) a vidului sau rezistența spațiului liber , $z_{0}={\sqrt {\frac {\mu _{0}}{\varepsilon _{0}}}}=\mu _{0}c={\frac {1}{\varepsilon _{0}c}}$ Unde $\mu _{0)$ - constantă magnetică (permeabilitatea magnetică a vidului) $\varepsilon _{0}$ - constanta electrica (permitivitatea vidului) $c$ este viteza luminii în vid
- vezi Constante fizice fundamentale
↑ Pucel, RA „Loses in Microsrtip”, IEEE Trans. Teoria cuptorului cu microunde Teh. , vol. MTT-16, 1968, pp. 342-350, corectare p.1064

Link -uri

Calculator de analiză/sinteză microbandă