如何處理電氣特性?
關(guān)鍵的高頻電氣特性包含特征阻抗(Z 0),衰減系數(shù)(α)和信號(hào)傳輸速度(v),特征阻抗和信號(hào)傳輸速度由有效相對(duì)介電常數(shù)確定,而信號(hào)損耗由衰減系數(shù)決定。
在所有可能的傳輸結(jié)構(gòu)中,例如帶狀線(帶狀線的定義將在下面的a部分中介紹),微帶線,雙極脈沖或槽,帶狀線和微帶線在微波電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛,并且通常依賴于軟基材料。對(duì)于帶狀線或微帶線,地面距離和導(dǎo)體寬度之間的比率,導(dǎo)體厚度和耦合導(dǎo)體之間的距離強(qiáng)烈地影響特征阻抗和衰減系數(shù)。在特定頻率范圍內(nèi)和傳輸線結(jié)構(gòu)上,衰減系數(shù),相對(duì)介電常數(shù)和特征阻抗可以以頻率可靠性為特征。
當(dāng)帶狀線或微帶的橫截面尺寸大于電介質(zhì)中的波長時(shí),其他(更高)傳輸模式變得明顯,這使得傳輸線的電性能減弱。隨著信號(hào)速度和頻率上升,傳輸線的尺寸必須按比例減小以避免更高階模式,需要應(yīng)用具有給定特性阻抗的更薄襯底材料。
1、帶狀線
帶狀線是一種傳輸線結(jié)構(gòu),包括一條信號(hào)線和兩個(gè)較寬的接地,它們與夾在其間的信號(hào)線平行,下圖顯示了從IPC-2252摘錄的截面圖中的典型帶狀線。
帶狀線的特征阻抗公式分為兩個(gè)方面:窄信號(hào)線和寬信號(hào)線。
a、窄信號(hào)線
Z 0表示特征阻抗(歐姆);
ε - [R指的是相對(duì)介電常數(shù);
b指地面之間的距離(m);
w指信號(hào)線寬(m)。
Y的價(jià)值迎合了公式:
在該式中,t是指銅的厚度(μm)。
b、寬信號(hào)線
在此公式中,C f指的是邊緣電容并符合以下公式:
2、不對(duì)稱帶狀線
當(dāng)信號(hào)線放置在地面(或功率)之間但不在中心位置時(shí),必須修改帶狀線的計(jì)算公式。在修改過程中,必須耦合信號(hào)線之間的差異以及更近和更遠(yuǎn)的接地。如果信號(hào)線位于中心三分之一的范圍內(nèi),則假設(shè)信號(hào)線位于中心的位置引起的偏差將非常小。
當(dāng)信號(hào)線之間非常需要耦合時(shí),必須依賴不對(duì)稱的帶狀線結(jié)構(gòu),從而損害位于不同表面并由電介質(zhì)隔開的兩條信號(hào)線。通過平行線或交叉線進(jìn)行耦合。當(dāng)涉及高頻電路設(shè)計(jì)時(shí),不需要耦合,垂直交叉信號(hào)線的結(jié)構(gòu)不起作用。
3、微帶線
微帶線也是一種傳輸線結(jié)構(gòu),包括與信號(hào)線平行的信號(hào)線和地。
微帶的特征阻抗公式基于僅包含一個(gè)電介質(zhì)的微帶的簡(jiǎn)單模型,該電介質(zhì)是沒有厚度的導(dǎo)體。公式類似于公式7
在該式中,式8中,Z之后的第二個(gè)“0”和“1”表示零導(dǎo)體厚度和一種電介質(zhì)。因此,該模型的精度優(yōu)于0.01%時(shí)的值ü小于1。當(dāng)?shù)闹胆剐∮?000時(shí),精度比0.03%更好。
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