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es circuits imprimés aux lignes microrubans : connaissez-vous l’histoire derrière cette transition
Avec l’avancement continu de la technologie, les méthodes de transmission des communications par micro-ondes et des signaux radio évoluent également rapidement. Parmi elles, les lignes microruban, en tant que ligne de transmission électrique importante, ont progressivement remplacé la technologie traditionnelle des guides d’ondes. Ce changement réduit non seulement les coûts, mais rend également l'appareil plus léger et plus compact, nous donnant un aperçu de la technologie.
Une ligne microruban est une ligne de transmission électrique constituée d'un conducteur et d'un plan de masse, séparés par une couche de matériau diélectrique appelée substrat.
Les lignes microruban sont principalement conçues pour propager des signaux de fréquence micro-ondes, et leurs technologies de mise en œuvre typiques incluent des cartes de circuits imprimés (PCB) et des couches diélectriques recouvertes de matériaux tels que l'alumine. Par rapport à la technologie de guide d'ondes traditionnelle, les lignes microruban ont des coûts inférieurs et un poids plus léger, et peuvent réaliser une transmission de signal efficace dans un espace compact. Le développement du microruban remonte aux laboratoires ITT, apparus pour la première fois en 1952 en tant que concurrent de la technologie Stripline.
Par rapport au guide d'ondes, la ligne microruban présente un volume plus petit et un coût inférieur, mais elle est inférieure en termes de gestion de la puissance et de capacités de perte de signal.
Les caractéristiques structurelles des lignes microruban signifient qu'elles présentent des défauts évidents dans les applications pratiques. L’un des plus gros problèmes est que les lignes microruban sont généralement ouvertes par rapport aux guides d’ondes et sont donc plus sensibles à la diaphonie et au rayonnement involontaire. Afin d'obtenir le coût le plus bas, les dispositifs de ligne microruban utilisent généralement des substrats FR-4 ordinaires (PCB standard), mais aux fréquences micro-ondes, la perte diélectrique du FR4 est généralement trop élevée et la constante diélectrique n'est pas très stable, de sorte que les substrats en alumine ont deviennent leur choix commun. options alternatives.
Il convient de noter que les lignes microruban sont également largement utilisées dans la conception de circuits imprimés numériques à grande vitesse. À mesure que le besoin de transmettre des signaux d’une pièce à une autre augmente, les concepteurs doivent tenir compte de la distorsion du signal et des interférences croisées. Par conséquent, des paires de signaux équilibrées, c'est-à-dire des lignes microruban différentielles, sont souvent utilisées pour prendre en charge les horloges DDR2 SDRAM, les lignes de données USB haute vitesse et les lignes de données PCI Express.
Ces innovations en matière de lignes microruban ne se limitent pas aux applications sans fil, mais se sont également étendues à la transmission de signaux numériques et sont devenues partie intégrante de la conception des circuits électroniques.
Dans le principe de fonctionnement d'une ligne microruban, les ondes électromagnétiques existent à la fois dans le substrat diélectrique et dans l'air au-dessus du substrat. En raison de la différence de constante diélectrique, la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans ce milieu inhomogène varie. Par conséquent, l'impédance caractéristique de la ligne microruban varie avec la fréquence et, à certaines fréquences, la résistance du champ aura également un impact.
L'impédance caractéristique d'une ligne microruban peut être calculée à l'aide d'une série de formules complexes. L'une des expressions classiques a été proposée par Harold Wheeler, qui prend en compte les constantes effectives et l'impédance standard du milieu et fournit des estimations précises dans de nombreux cas. Ce système permet aux concepteurs de prendre en compte les caractéristiques de propagation du signal et l'adaptation d'impédance dès le début de la conception, obtenant ainsi une transmission efficace du signal.
Selon la formule de Wheeler, l'impédance caractéristique d'une ligne microruban peut être simplement décrite comme une fonction liée à la constante effective du milieu et à la largeur de la ligne, qui peut maintenir une précision relative même dans différentes conditions de haute et basse fréquence.
En résumé, l’émergence et l’évolution continue des lignes microruban améliorent non seulement l’efficacité de la transmission, mais inspirent également des innovations dans d’innombrables applications d’appareils électroniques. Lorsque nous regardons en arrière sur la transition des circuits imprimés aux lignes microrubans, nous ne pouvons nous empêcher de nous demander dans quelle direction la technologie de transmission électronique va évoluer à l’avenir ?
