Mikroliuska

Mikroliuskarakenteet ovat painopiiritekniikalla tasapaksuiselle eristekerrokselle (painopiirilevylle) tehtyjä mikroaaltorakenteita.

Yleistä

Mikroliuska on rakenne, jossa signaalia kuljettavan laakean johtimen toisella puolella on vapaa avaruus ja toisella puolella on maataso. Tämä poikkeaa liuskarakenteesta jossa maataso on johtimen molemmilla puolilla.

Mikroliuskan periaatekuva:

Jossa:

• Mustat johteet ("maa" alla ja "signaali" päällä)
• Eristeaineen paksuus: h
• Signaalijohteen leveys: w
• Johteen ja maan välistä sähkökenttää kuvataan välissä olevilla viivoilla.
• Punaisella värillä on kuvaan laitettu pinnat, joissa ei saa olla ferromagneettisia metallointeja (kuten nikkeliä, ks. artikkelia: tunkeumasyvyys)

Mikroliuska on dispersiivinen, eli eri radiotaajuiset signaalit kulkevat siinä hiukan eri nopeuksilla. Tämä saattaa merkitä jotain esim. suotimia tehdessä ja muissa paikoissa, joissa ryhmäkulkuajalla on merkitystä.

Käytännön rakenneneuvo: eristeen paksuus ei saisi ylittää noin 10%:ia aallonpituudesta.

Mikroliuskan impedanssin laskeminen

Mikroliuskan RF ominaisuuksien laskeminen on mutkikasta ja haastavaa puuhaa. Kirjallisuudesta löytyy erilaisia kaavoja ja laskutapoja. Kaikki ovat likiarvoja, jotkin tuntuvat olevan tarkoitettu jopa muuhun käyttöön kuin missä yhteydessä ne annetaan, jne..

Riippuen h ja w mittojen suhteesta:

w > h

$\epsilon _{\rm {eff}}={\frac {\epsilon _{r}+1}{2}}+{\frac {\epsilon _{r}-1}{2{\sqrt {1+12\left({\frac {h}{w}}\right)}}}}$

$Z_{0}={\frac {120\ \pi }{{\sqrt {\epsilon _{\rm {eff}}}}\left[{\frac {w}{h}}+1.393+{\frac {2}{3}}\log _{e}\left({\frac {w}{h}}+1.444\right)\right]}}$

w < h

$\epsilon _{\rm {eff}}={\frac {\epsilon _{r}+1}{2}}+{\frac {\epsilon _{r}-1}{2}}\cdot \left[{\frac {1}{\sqrt {1+12\left({\frac {h}{w}}\right)}}}+0.4\left(1-\left({\frac {w}{h}}\right)^{2}\right)\right]$

$Z_{0}={\frac {60}{\sqrt {\epsilon _{\rm {eff}}}}}\log _{e}\left(8{\frac {h}{w}}+0.25{\frac {w}{h}}\right)$

kolmas tapa

Ominaisimpedanssi:

$Z_{0}={\frac {87}{\sqrt {\epsilon _{r}+1.41}}}\log _{e}\left({\frac {5.98h}{0.8w+t}}\right)$

missä:

• w = liuskan leveys
• t = liuskan paksuus
• h = eristeen paksuus
• $\epsilon _{r}$ = eristeen dielektrivakio

Ominaiskapasitanssi:

$C_{0}={\frac {0.67\left(\epsilon _{r}+1.41\right)}{\log _{e}\left[{\frac {5.98h}{0.8w+t}}\right]}}$

tulos pikofaradia/tuuma!

Etenemisviive:

$t_{\rm {pd}}=1.017{\sqrt {0.475\epsilon _{r}+0.67}}$

tulos nanosekuntia/tuuma!

http://www.ultracad.com/formula.pdf

Muuta luettavaa

• http://www.microwaves101.com/encyclopedia/microstrip.cfm
• http://www.microwaves101.com/encyclopedia/stripline.cfm