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인쇄 회로 기판에서 마이크로스트립 라인까지: 이러한 변화 뒤에 숨은 이야기를 알고 계십니까?
기술의 지속적인 발전으로 인해 마이크로파 통신과 무선 신호의 전송 방법도 급속히 발전하고 있습니다. 그 중 마이크로스트립 라인은 중요한 전기 전송로로서 점차 기존의 도파관 기술을 대체해 왔습니다. 이러한 변화는 비용을 절감할 뿐만 아니라 장치를 더 가볍고 컴팩트하게 만들어 기술의 이면을 엿볼 수 있게 해줍니다.
마이크로스트립 라인은 기판이라 불리는 유전체 층으로 분리된 도체와 접지면으로 구성된 전기 전송 라인입니다.
마이크로스트립 회선은 주로 마이크로파 주파수 신호를 전파하도록 설계되었으며, 일반적인 구현 기술로는 인쇄 회로 기판(PCB)과 알루미나와 같은 재료로 덮인 유전체층이 있습니다. 기존의 광도파관 기술과 비교해 마이크로스트립 라인은 비용이 낮고 무게가 가벼우며, 작은 공간에서도 효과적인 신호 전송이 가능합니다. 마이크로스트립의 개발은 1952년 스트립라인 기술의 경쟁자로 처음 등장한 ITT 연구소에서 시작되었습니다.
마이크로스트립 라인은 도파관과 비교해 부피가 작고 비용이 낮지만, 전력 처리 및 신호 손실 성능이 떨어집니다.
마이크로스트립 회선의 구조적 특성은 실제 적용에 있어 몇 가지 명백한 결함이 있음을 의미합니다. 가장 큰 문제 중 하나는 마이크로스트립 라인이 일반적으로 도파관에 비해 개방되어 있기 때문에 교차 토크 및 의도치 않은 방사선에 더 취약하다는 것입니다. 가장 낮은 비용을 달성하기 위해 마이크로스트립 라인 장치는 일반적으로 일반적인 FR-4(표준 PCB) 기판을 사용하지만 마이크로파 주파수에서는 FR4의 유전 손실이 일반적으로 너무 높고 유전 상수가 매우 안정적이지 않으므로 알루미나 기판이 사용됩니다. 이것이 그들의 공통적인 선택이자 대안이 되었습니다.
마이크로스트립 라인은 고속 디지털 PCB 설계에도 널리 사용된다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 한 부분에서 다른 부분으로 신호를 전송해야 할 필요성이 커짐에 따라 설계자는 신호 왜곡과 교차 간섭을 고려해야 합니다. 따라서 균형 신호 쌍, 즉 차동 마이크로스트립 라인은 DDR2 SDRAM 클록, USB 고속 데이터 라인 및 PCI Express 데이터 라인을 지원하는 데 자주 사용됩니다.
이러한 마이크로스트립 라인 혁신은 무선 애플리케이션에 국한되지 않고, 디지털 신호 전송으로 확장되어 전자 회로 설계의 필수적인 부분이 되었습니다.
마이크로스트립 라인의 작동 원리에서 전자기파는 유전체 기판과 기판 위의 공기 모두에 존재합니다. 유전율의 차이로 인해, 불균일한 매질에서 전자기파의 전파속도는 달라집니다. 따라서 마이크로스트립 선로의 특성 임피던스는 주파수에 따라 달라지며, 특정 주파수에서는 전계의 저항도 영향을 미칩니다.
마이크로스트립 라인의 특성 임피던스는 일련의 복잡한 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 고전적인 표현 중 하나는 해럴드 휠러(Harold Wheeler)가 제안한 것으로, 매체의 유효 상수와 표준 임피던스를 고려하여 많은 경우 정확한 추정치를 제공합니다. 이 시스템을 사용하면 설계자는 설계 초기부터 신호 전파 특성과 임피던스 정합을 고려하여 효율적인 신호 전송을 달성할 수 있습니다.
휠러의 공식에 따르면, 마이크로스트립 선로의 특성 임피던스는 매체의 유효 상수와 선폭에 관련된 함수로 간단히 설명할 수 있으며, 서로 다른 고주파 및 저주파 조건에서도 상대적인 정확도를 유지할 수 있습니다.
요약하자면, 마이크로스트립 회선의 등장과 지속적인 발전은 전송 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 수많은 전자 장치 애플리케이션에 혁신을 불러일으킵니다. 인쇄 회로 기판에서 마이크로스트립 라인으로의 전환을 되돌아 볼 때, 우리는 미래에 전자 전송 기술이 어떤 방향으로 발전할지 궁금해하지 않을 수 없습니다.
