Language
Country/Area
No result found
ن لوحات الدوائر المطبوعة إلى خطوط الشرائط الدقيقة: هل تعرف القصة وراء هذا التحول
تم تصميم خطوط الشرائط الدقيقة في المقام الأول لنشر إشارات ترددات الميكروويف، وتشمل تقنيات التنفيذ النموذجية لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) والطبقات العازلة المغطاة بمواد مثل الألومينا. بالمقارنة مع تكنولوجيا الموجات التقليدية، تتميز خطوط الميكروستريب بتكاليف أقل ووزن أخف، ويمكنها تحقيق نقل فعال للإشارة في مساحة مضغوطة. يعود تاريخ تطوير تقنية الميكروستريب إلى شركة ITT Laboratories، التي ظهرت لأول مرة في عام 1952 كمنافس لتقنية الميكروستريب.خط الميكروستريب هو خط نقل كهربائي يتكون من موصل ومستوى أرضي، مفصولين بطبقة من مادة عازلة تسمى الركيزة.
بالمقارنة مع الدليل الموجي، فإن خط الميكروستريب له حجم أصغر وتكلفة أقل، ولكنه أقل في قدرات التعامل مع الطاقة وفقدان الإشارة.
إن الخصائص البنيوية لخطوط الشرائط الدقيقة تعني أنها تعاني من بعض العيوب الواضحة في التطبيقات العملية. أحد أكبر المشكلات هو أن خطوط الميكروستريب تكون مفتوحة بشكل عام مقارنة بالموجهات الموجية وبالتالي تكون أكثر عرضة للتداخل والإشعاع غير المقصود. من أجل تحقيق أقل تكلفة، تستخدم أجهزة خطوط الميكروستريب عادةً ركائز FR-4 (PCB القياسية) العادية، ولكن عند ترددات الميكروويف، تكون الخسارة العازلة لـ FR4 مرتفعة للغاية عادةً ولا يكون الثابت العازل مستقرًا جدًا، لذلك فإن ركائز الألومينا لها تصبح خيارهم المشترك. خيارات بديلة.
ومن الجدير بالذكر أن خطوط الميكروستريب تُستخدم أيضًا على نطاق واسع في تصميم لوحات الدوائر المطبوعة الرقمية عالية السرعة. مع تزايد الحاجة إلى نقل الإشارات من جزء إلى آخر، يتعين على المصممين مراعاة تشويه الإشارة والتداخل المتبادل. لذلك، غالبًا ما يتم استخدام أزواج الإشارات المتوازنة، أي خطوط الشرائط الدقيقة التفاضلية، لدعم ساعات DDR2 SDRAM، وخطوط البيانات عالية السرعة USB، وخطوط البيانات PCI Express.
لا تقتصر ابتكارات خطوط الشرائط الدقيقة هذه على التطبيقات اللاسلكية، بل توسعت أيضًا إلى نقل الإشارات الرقمية وأصبحت جزءًا لا يتجزأ من تصميم الدوائر الإلكترونية.
في مبدأ عمل خط الميكروستريب، توجد الموجات الكهرومغناطيسية في كل من الركيزة العازلة والهواء فوق الركيزة. وبسبب الاختلاف في ثابت العزل الكهربائي، فإن سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في هذا الوسط غير المتجانس سوف تختلف. لذلك، فإن المعاوقة المميزة لخط الميكروستريب تختلف باختلاف التردد، وفي ترددات معينة، سيكون لمقاومة المجال أيضًا تأثير.
يمكن حساب المعاوقة المميزة لخط الميكروستريب باستخدام سلسلة من الصيغ المعقدة. تم اقتراح أحد التعبيرات الكلاسيكية بواسطة هارولد ويلر، والذي يأخذ في الاعتبار الثوابت الفعالة والمعاوقة القياسية للوسط ويقدم تقديرات دقيقة في كثير من الحالات. يتيح هذا النظام للمصممين مراعاة خصائص انتشار الإشارة ومطابقة المعاوقة في بداية التصميم، وبالتالي تحقيق نقل إشارة فعال.
وفقًا لصيغة ويلر، يمكن وصف المعاوقة المميزة لخط الميكروستريب ببساطة كدالة مرتبطة بالثابت الفعال للوسط وعرض الخط، والذي يمكنه الحفاظ على الدقة النسبية حتى في ظل ظروف التردد العالي والمنخفض المختلفة.
باختصار، فإن ظهور وتطور خطوط الشرائط الدقيقة بشكل مستمر لا يعمل على تحسين كفاءة النقل فحسب، بل يلهم أيضًا الابتكارات في عدد لا يحصى من تطبيقات الأجهزة الإلكترونية. عندما ننظر إلى الوراء في عملية الانتقال من لوحات الدوائر المطبوعة إلى خطوط الشرائط الدقيقة، لا يسعنا إلا أن نتساءل في أي اتجاه ستتطور تكنولوجيا النقل الإلكتروني في المستقبل؟
