Microruban

Le microruban est un type de ligne de transmission électrique qui peut être fabriqué using la technologie de la carte électronique , et est employé pour donner la micro-onde - signaux de de fréquence. Il se compose d'une bande de conduite séparée d'un avion au sol par une couche diélectrique du connue sous le nom de substrat . Des composants de micro-onde tels que les antennes , les répartiteurs de puissance de des filtres des coupleurs etc. peuvent être formés du microruban, le dispositif entier existant comme modèle de métallisation sur le substrat. Le microruban est jusqu'ici meilleur marché que la technologie traditionnelle du guide d'ondes , aussi bien qu'être loin allumeur et plus compact.

Les inconvénients du microruban ont rivalisé avec le guide d'ondes sont la capacité de manipulation de puissance faible généralement, et des pertes plus élevées. En outre, à la différence de guide d'ondes, le microruban n'est pas inclus, et est donc susceptible de l'interférence et du rayonnement involontaire.

Pour plus peu coûteux, des dispositifs de microruban peuvent être établis sur un substrat ordinaire du FR4 (carte standard). Cependant on le constate souvent que les pertes diélectriques dans FR4 sont trop hautes aux fréquences micro-ondes, et que la constante diélectrique n'est pas suffisamment bien controlée. Pour ces raisons, un substrat de l'alumine est utilisé généralement.

Sur un sur une échelle plus petite, des lignes de transmission de microruban sont également établies dans les circuitss integrated monolithiques S.

Des lignes de microruban sont également employées des conceptions numériques à grande vitesse de carte, où des signaux doivent être conduits d'une part de l'assemblée à l'autre avec la déformation minimale, et en évitant l'interférence et le rayonnement élevés.

Le microruban est très semblable au Stripline et au guide d'ondes coplanaire , et il est possible d'intégrer chacun des trois sur le même substrat.

Inhomogénéité

L'onde électromagnétique électromagnétique portée par une ligne de microruban existe en partie dans le substrat diélectrique du , et en partie dans le ciel au-dessus de elle. Généralement la constante diélectrique du substrat sera plus grande que celle d'air, de sorte que la vague voyage dans un milieu non homogène. En conséquence, la vitesse de propagation est quelque part entre la vitesse des ondes radio dans le substrat, et la vitesse des ondes radio en air. Ce comportement est généralement décrit en énonçant la constante diélectrique efficace (ou constante diélectrique relative efficace ) du microruban ; cet être la constante diélectrique d'un milieu homogène équivalent (c. un ayant pour résultat la même vitesse de propagation).

D'autres conséquences d'un milieu non homogène incluent :

la ligne ne soutiendra pas une véritable vague du TEM ; aux fréquences différentes de zéro, les champs du E et du H auront les composants longitudinaux (un mode hybride ). Les composants longitudinaux sont petits cependant, et ainsi le mode dominant désigné sous le nom du quasi-TEM .

la ligne est le dispersif. Avec l'augmentation de la fréquence, la constante diélectrique efficace s'élève graduellement vers celle du substrat, de sorte que la vitesse de phase diminue graduellement. C'est vrai même avec un matériel non-dispersif de substrat (la constante diélectrique de substrat tombera habituellement avec l'augmentation de la fréquence).

l'impédance caractéristique de la ligne changements légèrement avec la fréquence (encore, même avec un matériel non-dispersif de substrat). L'impédance caractéristique des modes de non-TEM n'est pas uniquement définie, et selon la définition précise utilisée, l'impédance du microruban monte, tombe, ou tombe alors des élévations avec l'augmentation de la fréquence. La limite de basse fréquence de l'impédance caractéristique désigné sous le nom de l'impédance caractéristique quasistatique , et est la même pour toutes les définitions de l'impédance caractéristique.

que l'impédance de vague de varie au-dessus de la section transversale de la ligne.

Impédance caractéristique

Une expression approximative de forme close pour l'impédance caractéristique quasistatique d'une ligne de microruban a été développée par Wheeler : = de ${2 (1 + \ varepsilon_ {r})}} \ mathrm {ln} \ parti (1 + \ frac {4 h} {w_ \ textrm {EFF}} \ parti (\ frac {14 + \ frac {8} {\ varepsilon_ {r}}} {11} \ frac {4 h} {w_ \ textrm {EFF}} + \ racine carré {\ laissé (\ frac {14 + \ frac {8} {\ varepsilon_ {r}}} {11} \ frac {4 h} {w_ \ textrm {EFF}} \ droit) ^ {2} + \ pi^ {2} \ frac{1 + \ frac {1} {\ varepsilon_ {r}}} {2}} \ droit) \)$ droit

là où le $w_ \ textrm {EFF}$ est la largeur efficace de , qui est la largeur réelle de la bande, plus une correction pour expliquer l'épaisseur différente de zéro de la métallisation. La largeur efficace est indiquée près

$w_ \ textrm {EFF} = W + t \ frac {1 + \ frac {1} {\ varepsilon_ {} de r}}} {2 \ pi \ mathrm {ln} \ (\ frac {4 e} {\ racine carrée {\ (\ ^ laissés laissé de frac {t} {h} \ bons) de ^ {2} + \ laissé (\ frac {1}} {\ pi \ frac {1} {\ + de frac {W} {t} \ frac {11} {10}} \ droit) {2}}} \ droit)$

avec $Z_ de {0} = impédance de de$ de l'espace libre , $de \ varepsilon_ {r} = constante diélectrique de$ du substrat, $w de = largeur de$ de la bande, $h de = épaisseur de$ (« taille ") de substrat et de $t de = épaisseur de$ de métallisation de bande.

Cette formule est asymptotique à une solution exacte dans trois cas différents $w de \ gg h$ , tout $\ varepsilon_ {r}$ (ligne de transmission parallèle de plat),

w \ ll h

\ varepsilon_ {r} = 1

(fil au-dessus d'un terre-avion) et

w \ ll h

\ varepsilon_ {} de r \ gg 1.

On le réclame que pour la plupart des autres cas, l'erreur dans l'impédance est moins de 1%, et est toujours moins de 2%. Cependant, une technique bien plus commune, et une qui consomment un plus petit secteur de substrat, est d'employer une courbure taillée par .

À une première approximation, une courbure ONU-taillée brusque se comporte comme capacité de shunt placée entre l'avion au sol et la courbure dans la bande. Tailler la courbure réduit le domaine de la métallisation, et ainsi enlève la capacité excessive. La mitre de pourcentage de est la fraction coupée de la diagonale entre les coins intérieurs et externes de la courbure ONU-taillée.

La mitre optima pour un éventail des géométries de microruban a été déterminée expérimentalement par Douville et James. Ils constatent qu'un bon ajustement pour la mitre optima de pourcentage est donné près, $M de = 100 \ frac {x} {d} \ % = (52 + 65 e^ {- \ frac {27} {20} \ frac {W} {h}}) \ %$

sujet à $w/h \ GE 0.25$ et avec substrat diélectrique constante $\ varepsilon_ {} de r \ le 25$ . Cette formule est entièrement indépendant du $\ du varepsilon_ {r}$ . Réel gamme de paramètre pour qui Douville et James actuel évidence est $0.5 \ le \ varepsilon_ {} de r \ le 25$ . Ils rapportent un VSWR meilleur que de 1. un meilleur de retour que -26dB) pour n'importe quelle mitre de pourcentage à moins de 4% (du $d$ original) de cela donné par la formule. Noter cela pour le minimum $w/h$ de 0.25, la mitre de pourcentage est 96%, de sorte que la bande soit presque tout à fait coupée à travers.

Pour les courbures incurvées et taillées, la longueur électrique est légèrement plus courte que la longueur de parcours physique de la bande.

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