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De placas de circuito impresso a linhas de microfita: você conhece a história por trás dessa transformação?
Com o avanço contínuo da tecnologia, os métodos de transmissão de comunicações por microondas e sinais de rádio também estão evoluindo rapidamente. Entre elas, as linhas de microfita, como uma importante linha de transmissão elétrica, substituíram gradualmente a tecnologia tradicional de guia de ondas. Essa mudança não só reduz custos, mas também torna o dispositivo mais leve e compacto, nos dando uma ideia por trás da tecnologia.
Uma linha microstrip é uma linha de transmissão elétrica que consiste em um condutor e um plano de aterramento, separados por uma camada de material dielétrico chamada substrato.
As linhas de microfita são projetadas principalmente para propagar sinais de frequência de micro-ondas, e suas tecnologias de implementação típicas incluem placas de circuito impresso (PCBs) e camadas dielétricas cobertas com materiais como alumina. Em comparação com a tecnologia de guia de onda tradicional, as linhas microstrip têm custos mais baixos e são mais leves, além de poderem alcançar uma transmissão de sinal eficaz em um espaço compacto. O desenvolvimento da microfita pode ser rastreado até a ITT Laboratories, que surgiu em 1952 como concorrente da tecnologia Stripline.
Comparada com a linha de guia de onda, a linha microstrip tem menor volume e menor custo, mas é inferior em termos de manuseio de energia e capacidade de perda de sinal.
As características estruturais das linhas de microfita significam que elas apresentam alguns defeitos óbvios em aplicações práticas. Um dos maiores problemas é que as linhas de microfita são geralmente abertas em comparação aos guias de onda e, portanto, são mais suscetíveis à diafonia e à radiação não intencional. Para atingir o menor custo, os dispositivos de linha de microfita geralmente usam substratos FR-4 comuns (PCB padrão), mas em frequências de micro-ondas, a perda dielétrica de FR4 é geralmente muito alta e a constante dielétrica não é muito estável, então os substratos de alumina têm tornam-se sua escolha comum. opções alternativas.
Vale a pena notar que as linhas de microfita também são amplamente utilizadas em projetos de PCB digitais de alta velocidade. À medida que a necessidade de transmitir sinais de uma parte para outra aumenta, os projetistas precisam considerar a distorção do sinal e a interferência cruzada. Portanto, pares de sinais balanceados, ou seja, linhas microstrip diferenciais, são frequentemente usados para dar suporte a clocks DDR2 SDRAM, linhas de dados USB de alta velocidade e linhas de dados PCI Express.
Essas inovações em linhas de microfita não se limitam a aplicações sem fio, mas também se expandiram para a transmissão de sinais digitais e se tornaram parte integrante do projeto de circuitos eletrônicos.
No princípio de funcionamento da linha de microfita, ondas eletromagnéticas existem tanto no substrato dielétrico quanto no ar acima do substrato. Devido à diferença na constante dielétrica, a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas neste meio não homogêneo irá variar. Portanto, a impedância característica da linha de microfita varia com a frequência e, em certas frequências, a resistência do campo também terá impacto.
A impedância característica de uma linha de microfita pode ser calculada usando uma série de fórmulas complexas. Uma das expressões clássicas foi proposta por Harold Wheeler, que leva em consideração as constantes efetivas e a impedância padrão do meio e fornece estimativas precisas em muitos casos. Este sistema permite que os projetistas considerem as características de propagação do sinal e a correspondência de impedância no início do projeto, alcançando assim uma transmissão de sinal eficiente.
De acordo com a fórmula de Wheeler, a impedância característica de uma linha de microfita pode ser simplesmente descrita como uma função relacionada à constante efetiva do meio e à largura da linha, que pode manter precisão relativa mesmo sob diferentes condições de alta e baixa frequência.
Em resumo, o surgimento e a evolução contínua das linhas de microfita não apenas melhoram a eficiência da transmissão, mas também inspiram inovações em inúmeras aplicações de dispositivos eletrônicos. Quando olhamos para a transição das placas de circuito impresso para as linhas de microfita, não podemos deixar de nos perguntar em que direção a tecnologia de transmissão eletrônica se desenvolverá no futuro?
