如何處理電氣特性?
關鍵的高頻電氣特性包含特征阻抗(Z 0),衰減系數(α)和信號傳輸速度(v),特征阻抗和信號傳輸速度由有效相對介電常數確定,而信號損耗由衰減系數決定。
在所有可能的傳輸結構中,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計中應用廣泛,并且通常依賴于軟基材料。對于帶狀線或微帶線,地面距離和導體寬度之間的比率,導體厚度和耦合導體之間的距離強烈地影響特征阻抗和衰減系數。在特定頻率范圍內和傳輸線結構上,衰減系數,相對介電常數和特征阻抗可以以頻率可靠性為特征。
當帶狀線或微帶的橫截面尺寸大于電介質中的波長時,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構,包括一條信號線和兩個較寬的接地,它們與夾在其間的信號線平行,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方面:窄信號線和寬信號線。
a、窄信號線
Z 0表示特征阻抗(歐姆);
ε - [R指的是相對介電常數;
b指地面之間的距離(m);
w指信號線寬(m)。
Y的價值迎合了公式:
在該式中,t是指銅的厚度(μm)。
b、寬信號線
在此公式中,C f指的是邊緣電容并符合以下公式:
2、不對稱帶狀線
當信號線放置在地面(或功率)之間但不在中心位置時,必須修改帶狀線的計算公式。在修改過程中,必須耦合信號線之間的差異以及更近和更遠的接地。如果信號線位于中心三分之一的范圍內,則假設信號線位于中心的位置引起的偏差將非常小。
當信號線之間非常需要耦合時,必須依賴不對稱的帶狀線結構,從而損害位于不同表面并由電介質隔開的兩條信號線。通過平行線或交叉線進行耦合。當涉及高頻電路設計時,不需要耦合,垂直交叉信號線的結構不起作用。
3、微帶線
微帶線也是一種傳輸線結構,包括與信號線平行的信號線和地。
微帶的特征阻抗公式基于僅包含一個電介質的微帶的簡單模型,該電介質是沒有厚度的導體。公式類似于公式7
在該式中,式8中,Z之后的第二個“0”和“1”表示零導體厚度和一種電介質。因此,該模型的精度優于0.01%時的值ü小于1。當的值ü小于1000時,精度比0.03%更好。
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