Встроенный калькулятор импеданса микрополоса

Встроенное микрополосковое сопротивление — это критически важный параметр конструкции и анализа микроволновых цепей и антенных питающих сетей. Это помогает инженерам прогнозировать, как сигналы будут распространяться через микрополосковую линию, встроенную в диэлектрический материал, который обычно используется в печатных платах (ПП).

Историческая справка

Концепция микрополосковых линий появилась вместе с развитием печатных плат, позволяющим проводить компактную и эффективную передачу сигналов в диапазоне СВЧ-частот. Встроенная микрополосковая линия, в частности, обеспечивает улучшенные характеристики в некоторых применениях, снижая потери излучения и улучшая ограничение электромагнитных полей.

Формула расчета

Импеданс (\(Z_0\)) встроенной микрополосковой линии рассчитывается с использованием формулы:

\[ Z0 = \frac{60}{\sqrt{E{rp}}} \log\left(\frac{5.98h}{0.8w + t}\right) \]

где:

• \(E_{rp}\) — эффективная диэлектрическая проницаемость,
• \(h\) — толщина диэлектрика,
• \(w\) — ширина дорожки,
• \(t\) — толщина дорожки,
• \(E_{rp} = E_r \left(1 - \exp\left(\frac{-1.55h_1}{h}\right)\right)\),
• \(h_1\) — общая толщина диэлектрика.

Пример расчета

Для встроенной микрополосковой линии с характеристиками:

• Диэлектрическая постоянная (\(E_r\)) = 3,8
• Ширина дорожки (\(w\)) = 5,1 мил
• Толщина дорожки (\(t\)) = 1,5 мил
• Толщина диэлектрика (\(h\)) = 4,45 мил
• Общая толщина (\(h_1\)) = 6 мил

Характеристическое сопротивление (\(Z_0\)) рассчитывается примерно как 51,363 Ом.

Важность и сценарии использования

Встроенные микрополосковые линии широко применяются в радиочастотных и микроволновых цепях благодаря своим хорошим характеристикам с точки зрения низких потерь и лучшей изоляции между соседними линиями. Они необходимы при разработке антенн, фильтров, усилителей и других микроволновых компонентов, где точное согласование сопротивления имеет решающее значение для оптимальной производительности.

Распространенные вопросы (FAQ)

1. Почему сопротивление встроенной микрополосковой линии так важно?

   • Это критически важно для обеспечения эффективной передачи сигнала и минимального отражения в радиочастотных и микроволновых цепях.

2. Как диэлектрическая постоянная (\(E_r\)) влияет на сопротивление?

   • Более высокие значения \(E_r\) обычно приводят к более низким уровням сопротивления из-за увеличения емкости.

3. Каковы ограничения при использовании встроенных микрополосковых линий?

   • Для них требуется тщательная конструкция для минимизации потерь и предотвращения нежелательной связи с другими компонентами или слоями печатной платы.

И понимание, и точный расчет сопротивления встроенных микрополосковых линий крайне важны для проектирования и успешной эксплуатации современных радиочастотных и микроволновых систем.