Language
Country/Area
No result found
ừ bảng mạch in đến đường truyền vi mạch: Bạn có biết câu chuyện đằng sau sự chuyển đổi này không
Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, các phương pháp truyền dẫn tín hiệu vi sóng và vô tuyến cũng phát triển nhanh chóng. Trong số đó, đường dây microstrip, với tư cách là đường truyền điện quan trọng, đã dần thay thế công nghệ ống dẫn sóng truyền thống. Sự thay đổi này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn giúp thiết bị nhẹ hơn và gọn hơn, giúp chúng ta có cái nhìn thoáng qua về câu chuyện đằng sau công nghệ này.
Microstrip là một đường dây truyền tải điện bao gồm các dây dẫn và mặt đất được ngăn cách bởi một lớp vật liệu điện môi gọi là chất nền.
Dòng vi dải được thiết kế chủ yếu để truyền tín hiệu ở tần số vi sóng. Các công nghệ triển khai điển hình bao gồm bảng mạch in (PCB) và các lớp điện môi được phủ bằng vật liệu như nhôm oxit. So với công nghệ ống dẫn sóng truyền thống, đường truyền vi dải có chi phí thấp hơn và trọng lượng nhẹ hơn, đồng thời có thể truyền tín hiệu hiệu quả trong một không gian nhỏ gọn. Sự phát triển của các dòng vi dải có thể bắt nguồn từ Phòng thí nghiệm ITT, nơi nó xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1952 với tư cách là đối thủ cạnh tranh với công nghệ Stripline.
So với các ống dẫn sóng, các đường vi dải có kích thước nhỏ và giá thành thấp nhưng lại kém hơn về khả năng xử lý điện năng và mất tín hiệu.
Đặc điểm cấu trúc của đường vi dải cho thấy nó có một số thiếu sót rõ ràng trong ứng dụng thực tế. Một trong những vấn đề lớn nhất là so với các ống dẫn sóng, các đường truyền vi dải thường hở và do đó dễ bị nhiễu xuyên âm và bức xạ không chủ ý hơn. Để đạt được chi phí thấp nhất, các thiết bị dòng vi dải thường sử dụng chất nền FR-4 (PCB tiêu chuẩn) thông thường. Tuy nhiên, ở tần số vi sóng, độ suy hao điện môi của FR4 thường quá cao và hằng số điện môi không ổn định nên chất nền alumina trở thành chất nền của nó. sử dụng phổ biến.
Điều đáng chú ý là các đường microstrip cũng được sử dụng rộng rãi trong thiết kế PCB kỹ thuật số tốc độ cao. Khi nhu cầu truyền tín hiệu từ bộ phận này sang bộ phận khác ngày càng tăng, các nhà thiết kế cần xem xét hiện tượng méo tín hiệu và nhiễu xuyên âm. Do đó, các cặp tín hiệu cân bằng, cụ thể là các đường microstrip vi sai, thường được sử dụng để hỗ trợ xung nhịp DDR2 SDRAM, đường dữ liệu tốc độ cao USB, đường dữ liệu PCI Express, v.v.
Những đổi mới của các đường vi dải này không chỉ giới hạn ở các ứng dụng không dây mà còn mở rộng sang truyền tín hiệu số và trở thành một phần của thiết kế mạch điện tử.
Trong nguyên lý hoạt động của các đường vi dải, sóng điện từ tồn tại cả trong chất điện môi và trong không khí phía trên chất nền. Do chênh lệch hằng số điện môi nên tốc độ truyền sóng điện từ trong môi trường không đồng nhất này sẽ thay đổi. Do đó, trở kháng đặc tính của đường vi dải thay đổi theo tần số và ở một số tần số nhất định, điện trở của trường hợp này cũng sẽ có tác động.
Trở kháng đặc tính của đường truyền vi dải có thể được tính toán thông qua một loạt các công thức phức tạp. Một trong những biểu thức cổ điển được đề xuất bởi Harold Wheeler, nó tính đến hằng số hiệu dụng và trở kháng tiêu chuẩn của môi trường và đưa ra ước tính chính xác trong nhiều trường hợp. Hệ thống này cho phép các nhà thiết kế xem xét các đặc tính truyền tín hiệu và kết hợp trở kháng ngay từ đầu thiết kế để đạt được việc truyền tín hiệu hiệu quả.
Theo công thức của Wheeler, trở kháng đặc tính của đường truyền vi dải có thể chỉ đơn giản là một hàm liên quan đến hằng số hiệu dụng và độ rộng đường truyền của môi trường. Nó vẫn có thể duy trì độ chính xác tương đối ngay cả trong các điều kiện tần số cao và thấp khác nhau.
Tóm lại, sự xuất hiện và phát triển liên tục của các đường truyền vi dải không chỉ cải thiện hiệu suất truyền dẫn mà còn truyền cảm hứng cho sự đổi mới trong vô số ứng dụng thiết bị điện tử. Khi nhìn lại quá trình chuyển đổi từ bảng mạch in sang dòng vi dải, chúng ta không khỏi tự hỏi, công nghệ truyền dẫn điện tử trong tương lai sẽ phát triển theo hướng nào?
