Düzlemsel iletim hattı - Planar transmission line

fotoğraf
Baskılı devre oluşturmak için kullanılan düzlemsel iletim hatları filtreleri bir de 20 GHz spektrum analizi . Soldaki yapıya firkete filtresi adı verilir ve bant geçiren filtreye bir örnektir . Sağdaki yapı bir saplama filtresidir ve bir alçak geçiren filtredir . Delikli bölgeler yukarıda ve aşağıda iletim hatları, ancak değildir elektromanyetik koruyucu devresi için.

Düzlemsel iletim hatları olarak iletim hatları ile iletkenler , ya da bazı durumlarda dielektrik düz, şerit şekilli hatları (yalıtım) şeritler. Düzlemsel tip, bu bileşenlerin üretim yöntemleriyle iyi uyum sağladığından, mikrodalga frekanslarında çalışan baskılı devreler ve entegre devrelerdeki bileşenleri birbirine bağlamak için kullanılırlar . İletim hatları basit bağlantılardan daha fazlasıdır . Basit ara bağlantılarla, elektromanyetik dalganın tel boyunca yayılması, anlık olarak kabul edilecek kadar hızlıdır ve telin her iki ucundaki voltajlar aynı kabul edilebilir. Tel, dalga boyunun büyük bir bölümünden daha uzunsa (genellikle onda biri temel kural olarak kullanılır), bu varsayımlar artık doğru değildir ve bunun yerine iletim hattı teorisi kullanılmalıdır. İletim hatlarında, hattın geometrisi hassas bir şekilde kontrol edilir (çoğu durumda, kesit uzunluk boyunca sabit tutulur), böylece elektriksel davranışı oldukça tahmin edilebilir olur. Daha düşük frekanslarda, bu hususlar yalnızca farklı ekipman parçalarını bağlayan kablolar için gereklidir, ancak mikrodalga frekanslarında iletim hattı teorisinin gerekli olduğu mesafe milimetre olarak ölçülür. Bu nedenle, devreler içinde iletim hatlarına ihtiyaç vardır .

En eski düzlemsel iletim hattı türü, II . Dünya Savaşı sırasında Robert M. Barrett tarafından tasarlandı . Şerit çizgi olarak bilinir ve mikroşerit , asma şerit çizgisi ve eş düzlemli dalga kılavuzu ile birlikte modern kullanımdaki dört ana türden biridir . Bu tiplerin dördü de bir çift iletkenden oluşur (bunlardan üçünde bu iletkenlerden biri toprak düzlemidir ). Sonuç olarak, bir çift kabloda bulunan modla aynı veya neredeyse aynı olan baskın bir iletim moduna ( mod , elektromanyetik dalganın alan modelidir ) sahiptirler. Gibi iletim hattının diğer düzlemsel türleri, slotline , finline ve imageline , dielektrik bir şerit boyunca iletim ve alt-tabaka entegre dalga kılavuzu formları içinde bir dielektrik dalga kılavuzu alt-tabaka mesajların sıraları ile. Bu tipler, bir çift kablo ile aynı modu destekleyemezler ve sonuç olarak farklı iletim özelliklerine sahiptirler. Bu türlerin çoğu daha dar bir bant genişliğine sahiptir ve genel olarak iletken çiftlerinden daha fazla sinyal bozulması üretir. Avantajları, karşılaştırılan tam tiplere bağlıdır, ancak düşük kayıp ve daha iyi bir karakteristik empedans aralığı içerebilir .

Düzlemsel iletim hatları, bileşenleri oluşturmak ve bunları birbirine bağlamak için kullanılabilir. Mikrodalga frekanslarında, bir devredeki tek tek bileşenlerin kendilerinin bir dalga boyunun önemli bir bölümünden daha büyük olması genellikle söz konusudur. Bu, artık toplu bileşenler olarak ele alınamayacakları anlamına gelir , yani tek bir noktada varlarmış gibi ele alınamazlar . Kümelenmiş pasif bileşenler , mikrodalga frekanslarında, ya bu nedenle ya da gerekli değerlerin üretilmesi pratik olarak küçük olduğu için genellikle pratik değildir. Bu bileşenlerle aynı işlev için bir iletim hattı modeli kullanılabilir. Dağıtılmış eleman devreleri olarak adlandırılan tüm devreler bu şekilde oluşturulabilir. Yöntem genellikle filtreler için kullanılır . Bu yöntem, baskılı ve entegre devrelerle kullanım için özellikle çekicidir, çünkü bu yapılar, düzeneğin geri kalanıyla aynı işlemlerle basitçe desenler mevcut alt tabakaya uygulanarak üretilebilir. Bu, düzlemsel teknolojilere, koaksiyel hat gibi diğer türlere göre büyük bir ekonomik avantaj sağlar .

Bazı yazarlar iletim hattı , bir çift iletken kullanan bir hat ve dalga kılavuzu , ya hiç iletken kullanmayan ya da dielektrikteki dalgayı sınırlamak için sadece bir iletken kullanan bir hat arasında bir ayrım yapar. Diğerleri terimleri eşanlamlı olarak kullanır. Bu makale, düzlemsel bir biçimde oldukları sürece her iki türü de içerir. Kullanılan isimler yaygın olanlardır ve iletken sayısını mutlaka göstermezler. Dalga kılavuzu terimi , süslenmemiş olarak kullanıldığında, düzlemsel bir form olmayan içi boş veya dielektrik dolgulu metal türde dalga kılavuzu anlamına gelir .

Genel Özellikler

fotoğraf
Düzlemsel devre yapılarını içeren bir RF güç amplifikatörü . Soldaki amplifikatör, çıkışını merkezdeki bir dizi düzlemsel iletim hattı filtresine besler . Sağdaki üçüncü devre bloğu , amplifikatörü antenden gelen gücün kazara yansımalarından korumak için bir sirkülatördür .

Düzlemsel iletim hatları , iletkenlerin esasen düz olduğu iletim hatlarıdır. İletkenler düz şeritlerden oluşur ve genellikle iletkenlerin düz yüzeyine paralel bir veya daha fazla toprak düzlemi vardır . İletkenler, bazen aralarında hava, ancak daha sık olarak katı bir dielektrik malzeme ile yer düzlemlerinden ayrılır . İletim hatları, teller veya koaksiyel hat gibi düzlemsel olmayan formatlarda da oluşturulabilir . Ara bağlantıların yanı sıra, iletim hatlarında uygulanabilecek çok çeşitli devreler vardır. Bunlara filtreler , güç bölücüler , yönlü kuplörler , empedans eşleştirme ağları ve aktif bileşenlere önyargı sağlamak için jikle devreleri dahildir . Düzlemsel tiplerin başlıca avantajı , özellikle fotolitografi işlemi yoluyla, baskılı devreler ve entegre devreler yapmak için kullanılan işlemlerle aynı işlemler kullanılarak üretilebilmeleridir . Bu nedenle düzlemsel teknolojiler, bu tür bileşenlerin seri üretimi için özellikle uygundur.

Devre elemanlarını iletim hatlarından çıkarmak, mikrodalga frekanslarında en kullanışlıdır . Daha düşük frekanslarda daha uzun dalga boyu bu bileşenleri çok hacimli yapar. En yüksek mikrodalga frekanslarında düzlemsel iletim hattı türleri genellikle çok kayıplıdır ve bunun yerine dalga kılavuzu kullanılır. Bununla birlikte, dalga kılavuzu daha hacimlidir ve üretimi daha pahalıdır. Daha da yüksek frekanslarda, dielektrik dalga kılavuzu ( optik fiber gibi ) tercih edilen teknoloji haline gelir, ancak düzlemsel dielektrik dalga kılavuzu türleri de mevcuttur. En yaygın olarak kullanılan düzlemsel iletim hatları (herhangi bir türden) şeritli , mikroşeritli , asılı şeritli ve eş düzlemli dalga kılavuzudur .

Modlar

diyagramlar
Seçilen modlar için alan desenleri: A, mikroşeritte yarı-TEM, B, CPW'de yarı-TEM (çift mod), C, CPW'de slot hattı modu (tek mod)

İletim hatları için önemli bir parametre, kullanılan iletim modudur . Mod , iletim yapısının geometrisinin neden olduğu elektromanyetik alan modellerini tanımlar . Aynı hat üzerinde aynı anda birden fazla modun bulunması mümkündür. Genellikle, istenen mod dışındaki tüm modları bastırmak için adımlar atılır. Ancak çift ​​modlu filtre gibi bazı cihazlar birden fazla modun iletilmesine dayanır.

TEM modu

Sıradan iletken teller ve kablolarda bulunan mod, enine elektromanyetik moddur ( TEM modu ). Bu aynı zamanda bazı düzlemsel iletim hatlarında baskın moddur. TEM modunda, elektrik ve manyetik alan için alan şiddeti vektörleri hem dalganın hareket yönüne çapraz hem de birbirine diktir . TEM modunun önemli bir özelliği, sıfıra kadar düşük frekanslarda (yani DC ) kullanılabilmesidir.

TEM modunun diğer bir özelliği, ideal bir iletim hattında ( Heaviside koşulunu karşılayan ), iletim frekansı ile hat iletim parametrelerinde ( karakteristik empedans ve sinyal grubu hızı ) hiçbir değişiklik olmamasıdır . Bu nedenle, ideal TEM iletim hatları , farklı frekans bileşenlerinin farklı hızlarda hareket ettiği bir bozulma biçimi olan dağılmadan etkilenmez . Dağılım, dalga şeklini (iletilen bilgiyi temsil edebilen) hat uzunluğu yönünde "sürer". Diğer tüm modlar, ulaşılabilir bant genişliğine bir sınır koyan dağılımdan muzdariptir .

Yarı TEM modları

Bazı düzlemsel tipler, özellikle mikroşerit, homojen bir dielektrik içermez; çizginin üstünde ve altında farklıdır. Bu tür geometriler gerçek bir TEM modunu destekleyemez; İletim neredeyse TEM olsa da , elektromanyetik alanın hattın yönüne paralel bir bileşeni vardır . Böyle bir mod yarı-TEM olarak adlandırılır. Bir TEM hattında, boşluklar ve direkler (filtreler ve diğer cihazlar oluşturmak için kullanılır) gibi süreksizlikler , tamamen reaktif olan bir empedansa sahiptir : enerji depolayabilirler, ancak onu dağıtmazlar. Çoğu yarı-TEM hattında, bu yapılar ek olarak empedansa dirençli bir bileşene sahiptir. Bu direnç, yapıdan gelen radyasyonun bir sonucudur ve devrenin kayıplı olmasına neden olur. Aynı sorun hattın kıvrımlarında ve köşelerinde de yaşanıyor. Bu problemler , alt tabaka olarak yüksek geçirgenliğe sahip bir malzeme kullanılarak hafifletilebilir , bu da dalganın daha yüksek bir oranının dielektrikte tutulmasına neden olur, bu da daha homojen bir iletim ortamı ve TEM'e daha yakın bir mod sağlar.

enine modlar

İçi boş metal dalga kılavuzlarında ve optik dalga kılavuzlarında meydana gelebilecek sınırsız sayıda başka enine mod vardır. Ancak, yayılmak için iki veya daha fazla ayrı iletken gerektirdiğinden TEM modu desteklenemez . Enine modlar , sırasıyla elektrik alanının tamamının veya manyetik alanın tamamının enine olmasına göre enine elektrik (TE veya H modları) veya enine manyetik (TM veya E modları) olarak sınıflandırılır. Her zaman bir alanın veya diğerinin uzunlamasına bir bileşeni vardır. Kesin mod, belirtilen enine boyutlar boyunca dalga boylarının veya yarım dalga boylarının sayısını sayan bir çift indeks tarafından tanımlanır. Bu indeksler genellikle bir ayırıcı olmadan yazılır: örneğin, TE 10 . Kesin tanım, dalga kılavuzunun dikdörtgen, dairesel veya eliptik olmasına bağlıdır. İçin dalga kılavuzu rezonatörü üçüncü göstergesi uzunlamasına yönde yarım dalga boyları için moduna sokulur.

TE ve TM modlarının bir özelliği, altında iletimin gerçekleşemeyeceği kesin bir kesme frekansının olmasıdır . Kesme frekansı moda bağlıdır ve en düşük kesme frekansına sahip mod baskın mod olarak adlandırılır . Çok modlu yayılım genellikle istenmeyen bir durumdur. Bu nedenle, devreler genellikle bir sonraki en yüksek modun kesmesinin altındaki frekanslarda baskın modda çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu bantta sadece bir mod, baskın mod bulunabilir.

TEM cihazları olarak çalışacak şekilde tasarlanmış bazı düzlemsel tipler, bunları bastırmak için adımlar atılmadığı sürece TE ve TM modlarını da destekleyebilir. Yer düzlemleri veya ekranlama muhafazaları, içi boş dalga kılavuzları gibi davranabilir ve bu modları yayabilir. Bastırma, yer düzlemleri arasındaki kısa devre vidaları veya muhafazanın devrenin operasyonel frekansları kadar düşük frekansları desteklemek için çok küçük olacak şekilde tasarlanması şeklini alabilir. Benzer şekilde, koaksiyel kablo, merkez iletkenin yayılmasını gerektirmeyen dairesel TE ve TM modlarını destekleyebilir ve bu modlar, kablonun çapı azaltılarak bastırılabilir.

Boyuna kesit modları

Bazı iletim hattı yapıları saf bir TE veya TM modunu destekleyemez, ancak TE ve TM modlarının doğrusal bir süperpozisyonu olan modları destekleyebilir. Başka bir deyişle, hem elektrik hem de manyetik alanın uzunlamasına bir bileşenine sahiptirler. Bu tür modlara hibrit elektromanyetik (HEM) modları denir. HEM modlarının bir alt kümesi, uzunlamasına kesit modlarıdır. Bunlar iki çeşittir; boylamasına kesitli elektrik (LSE) modları ve boylamasına kesitli manyetik (LSM) modları. LSE modları bir enine yönde sıfır olan bir elektrik alanına sahiptir ve LSM modları bir enine yönde sıfır olan bir manyetik alana sahiptir. LSE ve LSM modları, homojen olmayan iletim ortamına sahip düzlemsel iletim hattı türlerinde ortaya çıkabilir. Saf bir TE veya TM modunu destekleyemeyen yapılar, eğer iletimleri destekleyebiliyorlarsa, bunu mutlaka bir hibrit mod ile yapmalıdır.

Diğer önemli parametreler

Karakteristik empedans bir hat çizgisi boyunca bir dalganın karşılaştığı empedans olduğu; sadece hat geometrisine ve malzemelere bağlıdır ve hat sonlandırması tarafından değiştirilmez. Düzlemsel hattın karakteristik empedansını, bağlı olduğu sistemlerin empedansıyla eşleştirmek gerekir. Birçok filtre tasarımı, bir dizi farklı karakteristik empedansa sahip hatlar gerektirir, bu nedenle bir teknolojinin iyi bir ulaşılabilir empedans aralığına sahip olması bir avantajdır. Dar hatlar, geniş hatlardan daha yüksek empedansa sahiptir. Ulaşılabilecek en yüksek empedans, hatların ne kadar dar yapılabileceğine bir sınır getiren üretim sürecinin çözünürlüğü ile sınırlıdır. Alt sınır, istenmeyen enine rezonans modlarının ortaya çıkabileceği çizginin genişliği ile belirlenir.

Q faktörü (veya sadece Q ), depolanan enerjinin döngü başına harcanan enerjiye oranıdır. Rezonatörlerin kalitesini karakterize eden ana parametredir. İletim hattı devrelerinde, rezonatörler genellikle filtreler ve diğer cihazlar oluşturmak için iletim hattı bölümlerinden yapılır. Bunların S faktörü filtre dikliğini sınırlar etek ve seçicilik . Düzlemsel tipte Q'yu belirleyen ana faktörler, dielektrik geçirgenliği (yüksek geçirgenlik Q'yu artırır) ve dielektrik kayıplarıdır , bunlar Q'yu azaltır. Alt Diğer faktörler Q olan direnç iletken ve radyasyon kayıplarının.

Düzlemsel tiplerin ana özelliklerinin özeti
Hat türü baskın mod Tipik maksimum frekans karakteristik empedans Yüksüz Q faktörü
şerit çizgisi TEM 60 GHz ε r =4.3'te 30–250 Ω 400
Askıya alınmış şerit çizgisi TEM, yarı TEM 220 GHz ε r =10'da 40–150 Ω 30 GHz'de 600, ε r =10
mikroşerit Yarı-TEM 110 GHz ε r =10'da 10-110 Ω 30 GHz'de 250, ε r =10
eş düzlemli dalga kılavuzu Yarı-TEM 110 GHz ε r =10'da 40–110 Ω 30 GHz'de 200, ε r =10
Slotline yarı-TE 110 GHz ε r =10'da 35–250 Ω 30 GHz'de 200, ε r =10
bitiş çizgisi LSE, LSM 220 GHz ε r =10'da 10-400 Ω 30 GHz'de 550, ε r =10
görüntü çizgisi TE, TM >100 GHz ε26 Ω ε r =10'da 30 GHz'de 2500, ε r =10

 • ε r , alt tabakanın bağıl geçirgenliğidir

yüzeyler

Düzlemsel teknolojilerle kullanılan çok çeşitli alt tabakalar vardır. Baskılı devreler için yaygın olarak cam takviyeli epoksi ( FR-4 sınıfı) kullanılır. Yüksek geçirgenliğe sahip seramik - PTFE laminatlar (örn. Rogers Corporation 6010 board) özellikle mikrodalga uygulamaları için tasarlanmıştır. Daha yüksek mikrodalga frekanslarında, hibrit mikrodalga entegre devreler (MIC'ler) için alüminyum oksit (alümina) gibi bir seramik malzeme kullanılabilir . En yüksek mikrodalga frekanslarında, milimetre bandında , safir veya kuvars gibi kristalli bir substrat kullanılabilir . Monolitik mikrodalga entegre devreler (MMIC'ler) , çipin yapıldığı silikon veya galyum arsenit gibi yarı iletken malzemeden veya çip üzerinde silikon dioksit gibi bir oksit birikintisinden oluşan substratlara sahip olacaktır .

En çok ilgi çeken alt-tabaka elektriksel özellikleri olan göreceli geçirgenliğer ) ve kayıp tanjantı ( δ ). Göreceli geçirgenlik, belirli bir hat genişliğinin karakteristik empedansını ve üzerinde hareket eden sinyallerin grup hızını belirler. Yüksek geçirgenlik, daha küçük basılı bileşenlerle sonuçlanır ve minyatürleştirmeye yardımcı olur. Yarı-TEM türlerinde, geçirgenlik, alanın ne kadarının alt tabaka içinde bulunacağını ve ne kadarının üstündeki havada olduğunu belirler. Kayıp tanjantı, dielektrik kayıpların bir ölçüsüdür. Özellikle yüksek Q gerektiren devrelerde, bunun mümkün olduğunca küçük olması arzu edilir .

İlgilenilen mekanik özellikler, alt tabaka için gereken kalınlık ve mekanik mukavemeti içerir. Askıya alınmış şerit çizgisi ve bitiş çizgisi gibi bazı tiplerde, alt tabakayı mümkün olduğu kadar ince yapmak avantajlıdır. Esnek bir alt tabaka üzerine monte edilen hassas yarı iletken bileşenler zarar görebilir. Bu sorunu önlemek için, işlenmesi daha kolay bir levha yerine kuvars gibi sert, sert bir malzeme alt tabaka olarak seçilebilir. Homojen stripline gibi diğer tiplerde çok daha kalın olabilir. İçin baskılı anten olarak, cihaz, şekil konformal dolayısıyla çok ince, esnek, alt-tabakalar gereklidir. Elektrik performansı için gereken kalınlık, malzemenin geçirgenliğine bağlıdır. Yüzey kalitesi bir sorundur; metalizasyonun yapışmasını sağlamak için bir miktar pürüzlülük gerekebilir, ancak çok fazla olması iletken kayıplarına neden olur (sonuç olarak metalizasyonun pürüzlülüğü yüzey derinliği ile karşılaştırıldığında önemli hale gelir ). Termal özellikler önemli olabilir. Termal genleşme, hatların elektriksel özelliklerini değiştirir ve kaplanmış delikleri kırabilir .

Ortak substrat malzemelerinin özellikleri
substrat e r δ
Silikon 11.9 0.015
galyum arsenit 12.9 0.002
FR-4 4.3 0.022
6010 10.2 0.002
alümina 9.8 0.0001
Safir 9.4 0.0001
Kuvars 3.8 0.0001

Türler

şerit çizgisi

diyagram
şerit çizgisi

Stripline, iki yer düzlemi arasında bir dielektrik içine gömülü bir şerit iletkendir. Genellikle, bir tabakanın bir tarafında şerit çizgisi deseni ile birlikte kenetlenmiş iki tabaka dielektrik olarak inşa edilir. Şerit hattının başlıca rakibi olan mikroşerit üzerindeki ana avantajı, iletimin tamamen TEM modunda olması ve en azından şeritli uygulamalarda karşılaşılan mesafelerde dağılmamasıdır. Stripline, TE ve TM modlarını destekleyebilir, ancak bunlar genellikle kullanılmaz. Ana dezavantaj, ayrı bileşenleri birleştirmenin mikroşerit kadar kolay olmamasıdır . Dahil edilenler için, dielektrikte kesikler sağlanmalıdır ve monte edildikten sonra bunlara erişilemez.

Askıya alınmış şerit çizgisi

diyagram
Askıya alınmış şerit çizgisi

Askıya alınmış şerit hattı, alt tabakanın, yukarıda ve aşağıda bir hava boşluğu ile yer düzlemleri arasında asılı olduğu bir tür hava şerit hattıdır . Buradaki fikir, dalganın havada hareket etmesini sağlayarak dielektrik kayıpları en aza indirmektir. Dielektrikin amacı sadece iletken şeridin mekanik olarak desteklenmesidir. Dalga, hava ve dielektrikten oluşan karışık ortamda ilerlediğinden, iletim modu gerçekten TEM değildir, ancak ince bir dielektrik bu etkiyi ihmal edilebilir kılar. Askıya alınmış şerit hattı, kayıplar açısından mikroşeritten üstün olduğu, ancak dalga kılavuzu kadar hacimli veya pahalı olmadığı orta mikrodalga frekanslarında kullanılır.

Diğer şeritli varyantlar

diyagramlar
Şerit hattı varyantları: A, standart, B, askıya alınmış, C, iki taraflı askıya alınmış, D, iki iletken

İki iletken şerit hattı fikri, iki alt tabaka arasındaki hava boşluklarını telafi etmektir. İmalat toleransları ve iletken kalınlığı nedeniyle küçük hava boşlukları kaçınılmazdır. Bu boşluklar, radyasyonu yer düzlemleri arasındaki çizgiden uzaklaştırabilir. Her iki levhaya aynı iletkenlerin basılması, alanların her iki alt tabakada da eşit olmasını ve iki hattan kaynaklanan boşluklardaki elektrik alanı iptal edilmesini sağlar. Genellikle, küçük yanlış hizalamaların hattı etkili bir şekilde genişletmesini ve sonuç olarak karakteristik empedansı azaltmasını önlemek için bir hat biraz daha küçük yapılır.

İki taraflı asılı şerit hattı, havada daha fazla alana sahiptir ve alt tabakada neredeyse hiç alan yoktur, bu da standart asılı şerit hattına kıyasla daha yüksek Q'ya yol açar . Bunu yapmanın dezavantajı, iki çizginin çeyrek dalga boyundan daha az aralıklarla birbirine bağlanması gerekmesidir. İkili yapı, iki bağımsız hattı geniş tarafları boyunca birleştirmek için de kullanılabilir. Bu, yan yana kuplajdan çok daha güçlü kuplaj sağlar ve standart şerit hattında mümkün olmayan kuplajlı hat filtresi ve yönlü kuplör devrelerinin gerçekleştirilmesine izin verir.

mikroşerit

diyagram
mikroşerit

Mikroşerit, bir dielektrik katmanın üst yüzeyinde bir şerit iletkenden ve dielektrikin alt yüzeyinde bir toprak düzleminden oluşur. Elektromanyetik dalga kısmen dielektrik ve kısmen yarı-TEM iletilmesine yol iletken üzerinde havada hareket eder. Yarı-TEM modunun dezavantajlarına rağmen, mikroşerit, baskılı devrelerle kolay uyumluluğu nedeniyle sıklıkla tercih edilir. Her durumda, bu etkiler minyatür bir devrede o kadar şiddetli değildir.

Mikroşeritin diğer bir dezavantajı, elde edebileceği karakteristik empedans aralığında diğer tiplerden daha sınırlı olmasıdır. Bazı devre tasarımları 150 Ω veya daha fazla karakteristik empedans gerektirir . Mikroşerit genellikle o kadar yükseğe çıkamaz, bu nedenle ya bu devreler tasarımcı için mevcut değildir ya da yüksek empedans gerektiren bileşen için başka bir tipe geçiş sağlanmalıdır.

diyagram
Mikroşerit ters F anteni

Mikroşeritin ışıma eğilimi genellikle türün bir dezavantajıdır, ancak anten oluşturmaya gelince olumlu bir avantajdır. Mikroşeritte bir yama anteni yapmak çok kolaydır ve yamanın bir varyantı olan düzlemsel ters F anteni , mobil cihazlarda en yaygın kullanılan antendir.

Mikroşerit çeşitleri

diyagramlar
Mikroşerit çeşitleri: A, standart, B, askıya alınmış, C, ters çevrilmiş, D, kutuda, E, sıkıştırılmış ters çevrilmiş

Askıya alınmış mikroşerit, askıya alınmış şerit hattı ile aynı amaca sahiptir; kayıpları ve dağılımı azaltmak için alanı dielektrik yerine havaya koymak. Azaltılmış geçirgenlik, minyatürleştirmeyi sınırlayan, ancak bileşenlerin üretilmesini kolaylaştıran daha büyük basılı bileşenlerle sonuçlanır. Alt tabakanın askıya alınması, türün kullanılabileceği maksimum frekansı artırır.

Tersine çevrilmiş mikroşerit, alanın çoğunun iletken ve yer düzlemi arasındaki havada yer alması ek yararı ile askıdaki mikroşerit ile benzer özelliklere sahiptir. Alt tabakanın üzerinde diğer bileşenlere bağlanmak için çok az başıboş alan var. Sıkışmış ters mikroşerit, daha açık yapılarla mümkün olan bazı yüksek dereceli modları önleyerek hattı üç taraftan korur. Hattın korumalı bir kutuya yerleştirilmesi, herhangi bir kaçak kuplajı tamamen önler, ancak alt tabakanın şimdi kutuya uyacak şekilde kesilmesi gerekir. Bu yapıyı kullanarak büyük bir alt tabaka üzerinde eksiksiz bir cihaz imal etmek mümkün değildir.

Eş düzlemli dalga kılavuzu ve eş düzlemli şeritler

diyagram
eş düzlemli dalga kılavuzu

Eş düzlemli dalga kılavuzu (CPW), geri dönüş iletkenlerinin alt tabakanın üstünde veya altında toprak düzlemleri olduğu şerit çizgi ve mikro şeritten farklı olarak, alt tabakanın üstünde ana hat ile aynı düzlemde geri dönüş iletkenlerine sahiptir. Dönüş iletkenleri, ana hattın her iki yanına yerleştirilir ve sonsuza kadar uzandığı düşünülebilecek kadar geniş yapılır. Mikroşerit gibi, CPW de yarı-TEM yayılımına sahiptir.

CPW'nin üretimi daha basittir; sadece bir metalizasyon düzlemi vardır ve bileşenler seri olarak (hatta bir kopukluk boyunca) veya şönt (hat ile toprak arasında) bağlanmış olsunlar yüzeye monte edilebilirler . Şerit çizgili ve mikro şeritteki şönt bileşenleri, alt tabakanın altına kadar bir bağlantı gerektirir. CPW'nin minyatürleştirilmesi de daha kolaydır; karakteristik empedansı, hat genişliğinin mutlak değerinden ziyade hat genişliğinin dönüş iletkenleri arasındaki mesafeye oranına bağlıdır.

Avantajlarına rağmen, CPW popülerliğini kanıtlamadı. Bir dezavantaj, bazı tasarımlarda mikroşeritten daha yüksek bir bileşen yoğunluğu elde etmek mümkün olsa da, geri dönüş iletkenlerinin, bileşenlerin montajı için kullanılamayacak kadar büyük miktarda pano alanı kaplamasıdır. Daha ciddi olarak, CPW'de slotline modu olarak adlandırılan sıfır frekans kesmesine sahip ikinci bir mod vardır. Bu mod, altında çalıştırılarak kaçınılamayacağından ve çoklu modlar istenmediğinden, bastırılması gerekir. Garip bir moddur, yani iki dönüş iletkeni üzerindeki elektrik potansiyelleri eşit ve zıttır. Böylece, iki dönüş iletkeni birbirine bağlanarak bastırılabilir. Bu, bir alt zemin düzlemi (iletken destekli eş düzlemli dalga kılavuzu, CBCPW) ve periyodik olarak kaplanmış delikler veya kartın üstündeki periyodik hava köprüleri ile elde edilebilir. Bu çözümlerin her ikisi de CPW'nin temel basitliğinden uzaklaşıyor.

eş düzlemli varyantlar

diyagramlar
CPW çeşitleri: A, standart, B, CBCPW, C, eş düzlemli şeritler, D, gömülü eş düzlemli şeritler

düzlemli şeritler (aynı zamanda eş düzlemli şerit çizgisi veya diferansiyel çizgi ) genellikle yalnızca mikrodalga bandının altındaki RF uygulamaları için kullanılır . Bir yer düzleminin olmaması, zayıf tanımlanmış bir alan modeline yol açar ve mikrodalga frekanslarında başıboş alanlardan kaynaklanan kayıplar çok büyüktür. Öte yandan, yer düzlemlerinin olmaması, tipin çok katmanlı yapılara gömülmeye uygun olduğu anlamına gelir.

Slotline

diyagram
Slotline

Bir yarık çizgisi, alt tabakanın üstündeki metalizasyonda bir yarık kesimidir. Bu, dielektrikle çevrili iletken bir hat yerine iletkenle çevrili bir dielektrik hat olan mikroşeritin ikilisidir. Baskın yayılma modu, elektrik alanının küçük bir uzunlamasına bileşenine sahip hibrit, yarı-TE'dir.

Slotline, dengesiz çizgiler olan şerit çizgisi ve mikroşeritten farklı olarak esasen dengeli bir çizgidir . Bu tip, şantlı hatta bileşenlerin bağlanmasını özellikle kolaylaştırır; yüzeye montaj bileşenleri hat boyunca köprü oluşturacak şekilde monte edilebilir. Slot hattının bir başka avantajı da yüksek empedanslı hatların elde edilmesinin daha kolay olmasıdır. Karakteristik empedans, hat genişliği ile artar (genişlikle azaldığı mikroşeridi karşılaştırın), bu nedenle yüksek empedanslı hatlar için baskı çözünürlüğünde sorun olmaz.

Slot hattının bir dezavantajı, hem karakteristik empedansın hem de grup hızının frekansla güçlü bir şekilde değişmesidir, bu da slot hattının mikroşeritten daha dağıtıcı olmasına neden olur. Slotline ayrıca nispeten düşük bir Q değerine sahiptir .

Slotline çeşitleri

diyagramlar
Slotline varyantları: A, standart, B, antipodal, C, iki taraflı

Antipodal slotline, çok düşük karakteristik empedansların gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Dielektrik hatlarda düşük empedans, dar hatlar anlamına gelir (iletken hatlarda durumun tersi) ve baskı çözünürlüğü nedeniyle elde edilebilecek hattın inceliğinin bir sınırı vardır. Antipodal yapısı ile iletkenler herhangi bir kısa devre tehlikesi olmadan üst üste binebilir. Bilateral slotline, bilateral air stripline benzer avantajlara sahiptir.

Yüzey entegre dalga kılavuzu

diyagram
Yüzey entegre dalga kılavuzu

Katmanlı dalga kılavuzu veya duvar sonrası dalga kılavuzu olarak da adlandırılan alt tabaka entegre dalga kılavuzu (SIW), alt tabaka dielektrikinde dalgayı iki direk sırası arasında sınırlandırarak veya alt tabakanın üstünde ve altında delikler ve zemin düzlemleri aracılığıyla kaplanmış bir dalga kılavuzudur. Baskın mod yarı-TE modudur. SIW, birçok avantajını korurken içi boş metal dalga kılavuzuna daha ucuz bir alternatif olarak tasarlanmıştır. En büyük yararı, etkin bir şekilde kapatılmış bir dalga kılavuzu olarak, mikroşeritten çok daha az radyasyon kaybına sahip olmasıdır. Diğer devre bileşenlerine istenmeyen alanların bağlanması yoktur. SIW ayrıca yüksek Q ve yüksek güç kullanımına sahiptir ve düzlemsel bir teknoloji olarak diğer bileşenlerle entegre edilmesi daha kolaydır.

SIW, baskılı devre kartlarına veya düşük sıcaklıkta birlikte pişirilen seramik (LTCC) olarak uygulanabilir. İkincisi, özellikle SIW'nin uygulanması için uygundur. Aktif devreler doğrudan SIW'de uygulanmaz: genel teknik, aktif kısmı şerit çizgiden SIW'ye geçiş yoluyla şerit çizgide uygulamaktır. Anten, yer düzlemlerinde yuvalar kesilerek doğrudan SIW'de oluşturulabilir. Bir dalga kılavuzunun sonundaki direk sıralarını genişleterek bir korna anteni yapılabilir.

SIW varyantları

Sırt dalga kılavuzunun bir SIW versiyonu vardır . Ridge dalga kılavuzu, E-düzlemi boyunca yarı yolda dahili bir uzunlamasına duvara sahip dikdörtgen şeklinde içi boş bir metal dalga kılavuzudur. Sırt dalga kılavuzunun başlıca avantajı, çok geniş bir bant genişliğine sahip olmasıdır. Ridge SIW'nin baskılı devre kartlarında uygulanması çok kolay değildir, çünkü mahyanın eşdeğeri, panodan yalnızca kısmen geçen bir dizi direkdir. Ancak yapı LTCC'de daha kolay oluşturulabilir.

bitiş çizgisi

diyagram
bitiş çizgisi

Finline, dikdörtgen bir metal dalga kılavuzunun E-düzlemine yerleştirilmiş bir metalize dielektrik levhadan oluşur . Bu karma biçime bazen yarı-düzlemsel denir . Tasarım, dikdörtgen dalga kılavuzunda olduğu gibi dalga kılavuzu modları üretmeyi amaçlamaz: bunun yerine, metalizasyonda dielektrik açığa çıkaran bir hat kesilir ve bir iletim hattı görevi gören budur. Finline bu nedenle bir tür dielektrik dalga kılavuzudur ve korumalı bir yarık çizgisi olarak görülebilir.

Fin çizgisi, alt tabakanın metalizasyonunun çıkıntıyı ("kanat") temsil etmesi ve bitiş çizgisinin boşluğu temsil etmesi bakımından sırt dalga kılavuzuna benzer. Filtreler, bir desendeki çıkıntının yüksekliğini değiştirerek sırt dalga kılavuzunda oluşturulabilir. Bunları üretmenin yaygın bir yolu, parçaları kesilmiş (tipik olarak, bir dizi dikdörtgen delik) ince bir metal levha almak ve bunu, son çizgi ile aynı şekilde dalga kılavuzuna yerleştirmektir. Bir finline filtresi , keyfi karmaşıklık modellerini uygulayabilirken, metal geçmeli filtre, mekanik destek ve bütünlük ihtiyacı ile sınırlıdır.

Finline, 220 GHz'e kadar olan frekanslarda kullanılmış ve en az 700 GHz'e kadar deneysel olarak test edilmiştir . Bu frekanslarda, düşük kaybı nedeniyle mikroşeritlere göre önemli bir avantaja sahiptir ve benzer düşük maliyetli baskılı devre teknikleriyle üretilebilir. Ayrıca tamamen dikdörtgen dalga kılavuzu içine alındığından radyasyon içermez. Bir metal ekleme cihazı, hava dielektrik olduğu için daha da düşük bir kayba sahiptir, ancak çok sınırlı devre karmaşıklığına sahiptir. Karmaşık bir tasarım için tam bir dalga kılavuzu çözümü, düşük hava dielektrik kaybını korur, ancak son hattan çok daha hantal ve üretimi önemli ölçüde daha pahalı olacaktır. Fin hattının bir başka avantajı, özellikle geniş bir karakteristik empedans aralığı elde edebilmesidir. Eğme transistörlerin ve diyotlar finline iletken olmadığı şekilde, şerit çizgisinin ve mikro band yapılır, ana iletim hattının aşağı önyargı akımın beslenmesi ile finline elde edilemez. Finline'da bias için ayrı düzenlemeler yapılmalıdır.

Finline varyantları

diyagramlar
Finline varyantları: A, standart (tek taraflı), B, iki taraflı, C, antipodal, D, güçlü birleştirilmiş antipodal E, yalıtımlı

Tek taraflı bitiş çizgisi en basit tasarım ve üretimi en kolay olanıdır, ancak çift kanatlı bitiş çizgisi, çift taraflı asma şerit çizgisinde olduğu gibi ve benzer nedenlerle daha düşük kayba sahiptir. Yüksek Q ikili finline genellikle filtre uygulamaları için seçim yapar. Çok düşük karakteristik empedansın gerekli olduğu durumlarda antipodal finline kullanılır. İki düzlem arasındaki bağlantı ne kadar güçlü olursa, empedans o kadar düşük olur. Yalıtımlı finline, bias hatlarına ihtiyaç duyan aktif bileşenler içeren devrelerde kullanılır. Q, aksi genellikle kullanılmaz Yalıtılmış finline diğer finline türlerine göre daha düşüktür.

görüntü çizgisi

diyagram
görüntü çizgisi

Görüntü çizgisi , ayrıca görüntü çizgisi veya görüntü kılavuzu , dielektrik levha dalga kılavuzunun düzlemsel bir şeklidir . Metal bir levha üzerinde bir dielektrik, genellikle alümina şeridinden oluşur. Bu tipte, tüm yatay yönlerde uzanan dielektrik alt tabaka yoktur, sadece dielektrik hat vardır. Yer düzlemi, zemin düzlemi yüksekliğinin iki katı olmayan bir dielektrik levhaya eşdeğer bir çizgiyle sonuçlanan bir ayna görevi gördüğü için böyle adlandırılır. 100 GHz civarında daha yüksek mikrodalga frekanslarında kullanım için umut vaat ediyor , ancak hala büyük ölçüde deneysel. Örneğin , binlerce Q faktörü teorik olarak mümkündür, ancak dielektrik-metal yapıştırıcıdaki bükülmelerden ve kayıplardan kaynaklanan radyasyon bu rakamı önemli ölçüde azaltır. Görüntü çizgisinin bir dezavantajı, karakteristik empedansın yaklaşık 26 Ω'luk tek bir değerde sabitlenmesidir .

Imageline, TE ve TM modlarını destekler. Baskın TE ve TM modları, TE ve TM modlarının hepsinin altında yayılımın gerçekleşemeyeceği sonlu bir frekansa sahip olduğu içi boş metal dalga kılavuzlarının aksine sıfır kesme frekansına sahiptir. Frekans sıfıra yaklaştıkça alanın boylamsal bileşeni azalır ve mod asimptotik olarak TEM moduna yaklaşır. Bu nedenle, Imageline, gerçekte bir TEM dalgasını destekleyemese de, TEM tipi çizgilerle keyfi olarak düşük frekanslarda dalgaları yayabilme özelliğini paylaşır. Buna rağmen imageline düşük frekanslarda uygun bir teknoloji değildir. Görüntü hattının bir dezavantajı, yüzey pürüzlülüğü radyasyon kayıplarını arttırdığı için hassas bir şekilde işlenmesi gerekmesidir.

Imageline varyantları ve diğer dielektrik hatlar

diyagramlar
Görüntü çizgisi varyantları: A, standart, B, insular, C, kapana kısılmış; diğer dielektrik hatlar: D, yivli çizgi, E, şerit dielektrik kılavuzu, F, ters çevrilmiş şerit dielektrik kılavuzu

İnsular görüntü hattında, metal zemin düzlemi üzerine ince bir düşük geçirgenliğe sahip yalıtkan tabakası yerleştirilir ve bunun üzerine daha yüksek geçirgenliğe sahip görüntü çizgisi yerleştirilir. Yalıtım katmanı, iletken kayıplarını azaltma etkisine sahiptir. Bu tip ayrıca düz bölümlerde daha düşük radyasyon kayıplarına sahiptir, ancak standart görüntü çizgisinde olduğu gibi, virajlarda ve köşelerde radyasyon kayıpları yüksektir. Sıkışmış görüntü çizgisi bu dezavantajın üstesinden gelir, ancak düzlemsel yapının basitliğini azalttığı için üretimi daha karmaşıktır.

Ribline, alt tabakadan tek parça olarak işlenmiş bir dielektrik hattıdır. İnsular imageline ile benzer özelliklere sahiptir. Imageline gibi, tam olarak işlenmelidir. Şerit dielektrik kılavuzu, alümina gibi yüksek geçirgenliğe sahip bir alt tabaka üzerine yerleştirilmiş düşük geçirgenliğe sahip bir şerittir (genellikle plastik). Alan büyük ölçüde şerit ve zemin düzlemi arasındaki alt tabakada bulunur. Bu nedenle, bu tip standart görüntü çizgisi ve şerit çizgisinin hassas işleme gereksinimlerine sahip değildir. Ters şerit dielektrik kılavuzu, alt tabakadaki alan iletkenden uzaklaştığından iletken kayıpları daha düşüktür, ancak daha yüksek radyasyon kayıplarına sahiptir.

Çoklu katmanlar

Çok katmanlı devreler, baskılı devrelerde veya monolitik entegre devrelerde oluşturulabilir, ancak LTCC, düzlemsel iletim hatlarını çok katmanlı olarak uygulamak için en uygun teknolojidir. Çok katmanlı bir devrede, hatların en azından bir kısmı tamamen dielektrik ile kapatılarak gömülecektir. Bu nedenle kayıplar, daha açık bir teknolojideki kadar düşük olmayacaktır, ancak çok katmanlı LTCC ile çok kompakt devreler elde edilebilir.

geçişler

diyagramlar
Geçişler: A, mikroşeritten SIW'ye, B, CPW'den SIW'ye, C, mikroşeritten CPW'ye, noktalı çizgi mikroşerit yer düzleminin sınırını gösterir, D, CPW'den yarık çizgiye

Bir sistemin farklı bölümleri en iyi şekilde farklı türlerde uygulanabilir. Bu nedenle, çeşitli tipler arasında geçişler gereklidir. Dengesiz iletken hatlar kullanan tipler arasındaki geçişler basittir: bu çoğunlukla geçiş boyunca iletkenin devamlılığının sağlanması ve iyi bir empedans eşleşmesinin sağlanması meselesidir. Aynısı, koaksiyel gibi düzlemsel olmayan türlere geçişler için de söylenebilir. Şerit hattı ve mikroşerit arasındaki bir geçiş, şeridin her iki zemin düzleminin de mikroşerit zemin düzlemine elektriksel olarak yeterince bağlanmasını sağlamalıdır. Bu yer düzlemlerinden biri geçiş boyunca sürekli olabilir, ancak diğeri geçişte biter. Diyagramda C'de gösterilen mikroşeritten CPW'ye geçişte de benzer bir sorun vardır. Her tipte yalnızca bir yer düzlemi vardır, ancak geçişte alt tabakanın bir tarafından diğerine değişir. Bu, mikro şerit ve CPW çizgilerini alt tabakanın karşıt taraflarına yazdırarak önlenebilir. Bu durumda, yer düzlemi, alt tabakanın bir tarafında süreklidir ancak ile geçiş hat üzerinde gereklidir.

İletken hatlar ile dielektrik hatlar veya dalga kılavuzları arasındaki geçişler daha karmaşıktır. Bu durumlarda, mod değişikliği gereklidir. Bu tür geçişler, yeni türe fırlatıcı görevi gören bir tür antenin bir türde oluşturulmasından oluşur. Bunun örnekleri, eş düzlemli dalga kılavuzu (CPW) veya yarık çizgisine veya substrat entegre dalga kılavuzuna (SIW) dönüştürülen mikroşerittir. Kablosuz cihazlar için harici antenlere geçişler de gereklidir.

Bitiş çizgisine ve bitiş çizgisine geçişler, yarık çizgisine benzer şekilde ele alınabilir. Ancak, bitiş çizgisi geçişlerinin dalga kılavuzuna gitmesi daha doğaldır; dalga kılavuzu zaten orada. Dalga kılavuzuna basit bir geçiş, dar bir çizgiden dalga kılavuzunun tam yüksekliğine kadar olan bitiş çizgisinin düzgün bir üstel konikliğinden ( Vivaldi anteni ) oluşur . Finline'ın ilk uygulaması dairesel dalga kılavuzuna başlamaktı.

Dengeli hattan dengesiz hatta geçiş bir balun devresi gerektirir . Bunun bir örneği, slotline CPW'dir. Diyagramdaki Örnek D, bu tür bir geçişi gösterir ve bir dielektrik radyal saplamadan oluşan bir balun içerir . satır içi sembolBu devrede bu şekilde gösterilen bileşen , iki CPW yer düzlemini birbirine bağlayan bir hava köprüsüdür. Tüm geçişlerde bir miktar ekleme kaybı vardır ve tasarımın karmaşıklığına katkıda bulunur. Uzlaşma türü, bileşen devrelerinin her biri için optimal olmadığında bile geçiş sayısını en aza indirmek için tüm cihaz için tek bir entegre tiple tasarlamak bazen avantajlıdır.

Tarih

Düzlemsel teknolojilerin gelişimi ilk başta ABD ordusunun ihtiyaçları tarafından yönlendirildi, ancak bugün cep telefonları ve uydu TV alıcıları gibi seri üretilen ev eşyalarında bulunabilirler . Göre Thomas H. Lee , Harold A. Wheeler 1930'ların kadar eş düzlemli hatları ile denemişlerdir olabilir, ama ilk belgelenmiş düzlemsel iletim hattı Robert M. Barrett tarafından icat, şerit çizgi oldu Hava Kuvvetleri Cambridge Araştırma Merkezi ve yayınladığı Barrett ve Barnes 1951'de yayınlandı. 1950'lere kadar yayın yapılmamasına rağmen, şerit çizgi aslında II . Dünya Savaşı sırasında kullanılmıştı . Barrett'e göre, ilk şerit hatlı güç bölücü bu dönemde VH Rumsey ve HW Jamieson tarafından inşa edildi. Barrett, sözleşmeler yayınlamanın yanı sıra Airborne Instruments Laboratory Inc. (AIL) dahil olmak üzere diğer kuruluşlardaki araştırmaları teşvik etti. Kısa bir süre sonra 1952'de mikroşerit izledi ve Grieg ve Engelmann'a bağlı. Yaygın dielektrik malzemelerin kalitesi ilk başta mikrodalga devreleri için yeterince iyi değildi ve sonuç olarak 1960'lara kadar kullanımları yaygınlaşmadı. Stripline ve microstrip ticari rakiplerdi. Stripline , air stripline yapan AIL'in markasıydı. Mikroşerit ITT tarafından yapılmıştır . Daha sonra, triplate markası altında dielektrik dolgulu şerit hattı Sanders Associates tarafından üretildi . Stripline , dielektrik dolgulu stripline için genel bir terim haline geldi ve havalı stripline veya askılı stripline artık orijinal tipi ayırt etmek için kullanılıyor.

Stripline başlangıçta dispersiyon sorunu nedeniyle rakibine tercih edildi. 1960'larda, MIC'lere minyatür katı hal bileşenlerini dahil etme ihtiyacı, dengeyi mikro şeride çevirdi. Minyatürleştirme ayrıca, minyatür bir devrede dezavantajları çok şiddetli olmadığı için mikroşeritin tercih edilmesine yol açar. Geniş bir bant üzerinde işlemin gerekli olduğu durumlarda Stripline hala seçilir. İlk düzlemsel levha dielektrik hattı olan imageline, 1952'de King'e aittir. King başlangıçta yarım daire biçimli görüntü hattını kullandı, bu da onu zaten iyi çalışılmış dairesel çubuk dielektrik ile eşdeğer hale getirdi. İlk baskılı düzlemsel dielektrik çizgi türü olan Slotline, 1968'de Cohn'dan kaynaklanmaktadır. Koplanar dalga kılavuzu, 1969'da Wen'den kaynaklanmaktadır. Basılı bir teknoloji olarak Finline, 1972'de Meier'den kaynaklanmaktadır, ancak Robertson çok daha önce finline benzeri yapılar yaratmıştır ( 1955–56) metal ekler ile. Robertson için devreleri fabrikasyon düpleksör ve kelepçe ve terim icat finline . SIW ilk olarak 1998 yılında Hirokawa ve Ando tarafından tanımlanmıştır.

İlk başta, düzlemsel tiplerde yapılan bileşenler, genellikle koaksiyel hatlar ve konektörlerle birbirine bağlanan ayrı parçalar olarak yapılmıştır. Bileşenleri aynı gövde içinde düzlemsel hatlarla doğrudan birbirine bağlayarak devrelerin boyutunun büyük ölçüde azaltılabileceği çabucak fark edildi. Bu, hibrit MIC'lerin konseptine yol açtı : hibrit, çünkü düzlemsel çizgilerle birbirine bağlanan tasarımlara toplu bileşenler dahil edildi. 1970'lerden bu yana, minyatürleştirme ve seri üretime yardımcı olmak için temel düzlemsel tiplerin yeni varyasyonlarında büyük bir çoğalma olmuştur. MMIC'lerin tanıtılmasıyla daha fazla minyatürleştirme mümkün oldu . Bu teknolojide, düzlemsel iletim hatları, entegre devre bileşenlerinin üretildiği yarı iletken levhaya doğrudan dahil edilir. İlk MMIC, bir X-bandı amplifikatör, Pengelly ve Turner kaynaklanmaktadır Plessey 1976.

Devre galerisi

diyagramlar
düzlemsel devreler

Düzlemsel iletim hatları ile oluşturulabilecek birçok devrenin küçük bir seçimi şekilde gösterilmiştir. Bu tür devreler, dağıtılmış eleman devrelerinin bir sınıfıdır . Yönlü kuplörlerin mikroşerit ve yarıklı tipleri sırasıyla A ve B'de gösterilmektedir. Genel olarak, şerit çizgisi veya mikroşerit gibi iletken hatlardaki bir devre formu , iletken ve yalıtkan rolleri tersine çevrilmiş yarık hattı veya son hat gibi dielektrik hatta ikili bir forma sahiptir . İki türün çizgi genişlikleri ters orantılıdır ; dar iletken hatlar yüksek empedansla sonuçlanır, ancak dielektrik hatlarda sonuç düşük empedanstır. İkili devrelerin bir başka örneği , C'de iletken biçiminde ve D'de dielektrik biçimde gösterilen birleştirilmiş hatlardan oluşan bant geçiren filtredir .

Hattın her bölümü, birleştirilmiş hat filtrelerinde bir rezonatör görevi görür. E'deki SIW bant geçiren filtrede başka bir tür rezonatör gösterilmektedir. Burada dalga kılavuzunun merkezine yerleştirilen direkler rezonatör görevi görür. F Öğesi , portlarına hem CPW hem de slotline beslemelerinin bir karışımını içeren bir slotline hibrit halkadır . Bu devrenin mikroşerit versiyonu, halkanın bir bölümünün dörtte üç dalga boyunda olmasını gerektirir. Slot hattı/CPW versiyonunda , slot hattı bağlantısında 180°'lik bir faz inversiyonu olduğu için tüm bölümler çeyrek dalga boyundadır.

Referanslar

bibliyografya

  • Barrett, RM, "Kazınmış levhalar mikrodalga bileşenleri olarak hizmet eder", Electronics , cilt. 25, s. 114-118, Haziran 1952.
  • Barrett, RM; Barnes, MH, "Mikrodalga baskılı devreler", Radio TV News , cilt. 46, 16 Eylül 1951.
  • Becherrawy, Tamer, Elektromanyetizma: Maxwell Denklemleri, Dalga Yayılımı ve Emisyon , Wiley, 2013 ISBN  1-118-58777-4 .
  • Bhartia, Prakash; Pramanick, Protap, "Fin-line karakteristikleri ve devreleri", ch. 1 inç, Button, Kenneth J, Milimetre Dalga Teknolojisinde Konular: Cilt 1 , Elsevier, 2012 ISBN  0-323-14087-4 .
  • Bhat, Bharathi; Koul, Shiban K, Mikrodalga Entegre Devreler için Şerit-benzeri İletim Hatları , New Age International, 1989 ISBN  81-224-0052-3 .
  • Boş, Jon; Buntschuh, Charles, "Yönlü kuplörler", ch. 7 in, Ishii, T. Koryu, Mikrodalga Teknolojisi El Kitabı: Cilt 1: Bileşenler ve Cihazlar , Academic Press, 2013 ISBN  0-08-052377-3 .
  • Çang, Kai; Hsieh, Lung-Hwa, Mikrodalga Halka Devreleri ve İlgili Yapılar , Wiley, 2004 ISBN  0-471-44474-X .
  • Cohn, SB, "Slot hattı – entegre devreler için alternatif bir iletim ortamı" , G-MTT Uluslararası Mikrodalga Sempozyumu , s. 104–109, 1968.
  • Connor, FR, Dalga İletimi , Edward Arnold, 1972 ISBN  0-7131-3278-7 .
  • Das, Annapurna; Das, Sisir K, Mikrodalga Mühendisliği , Tata McGraw-Hill, 2009 ISBN  0-07-066738-1 .
  • Edwards, Terry; Steer, Michael, Foundations for Microstrip Circuit Design , Wiley, 2016 ISBN  1-118-93619-1 .
  • Fang, DG, Anten Teorisi ve Mikroşerit Antenler , CRC Press, 2009 ISBN  1-4398-0739-6 .
  • Flaviis, Franco De, "Kılavuzlu dalgalar", ch. 5 in, Chen, Wai-Kai (ed), The Electrical Engineering Handbook , Academic Press, 2004 ISBN  0-08-047748-8 .
  • Garg, Ramesh, Mikroşerit Anten Tasarım El Kitabı , Artech House, 2001 ISBN  0-89006-513-6 .
  • Garg, Ramesh; Bahl, İnder; Bozzi, Maurizio, Mikroşerit Hatları ve Slotlines , Artech House, 2013 ISBN  1-60807-535-4 .
  • Grebennikov, Andrei, RF ve Mikrodalga Verici Tasarımı , Wiley, 2011 ISBN  0-470-93465-4 .
  • Grieg, DD; Engelmann, HF, "Microstrip – Kilomegacycle aralığı için yeni bir iletim tekniği" , IRE Bildirileri , cilt. 40, is. 12, s. 1644-1650, Aralık 1952.
  • Heinen, Stefan; Klein, Norbert, "RF ve mikrodalga iletişimi – sistemler, devreler ve cihazlar", ch. 36 inç, Waser, Rainer (ed), Nanoelektronik ve Bilgi Teknolojisi , Wiley, 2012 ISBN  3-527-40927-0 .
  • Helszajn, J, Ridge Dalga Kılavuzları ve Pasif Mikrodalga Bileşenleri , IET, 2000 ISBN  0-85296-794-2 .
  • Hirowkawa, J; Ando, ​​M, "Paralel plakalarda düzlem TEM dalga uyarımı için direklerden oluşan tek katmanlı besleme dalga kılavuzu" , Antenler ve Yayılım Üzerine IEEE İşlemleri , cilt. 46, is. 5, s. 625-630, Mayıs 1998.
  • Hunter, IC, Mikrodalga Filtrelerinin Teorisi ve Tasarımı , IET, 2001 ISBN  0-85296-777-2 .
  • Ishii, TK, "Dağıtılmış devrelerin sentezi", ch. 45 inç, Chen, Wai-Kai (ed), Devreler ve Filtreler El Kitabı , 2. baskı, CRC Press, 2002 ISBN  0-8493-0912-3 .
  • Jarry, Pierre; Beneat, Jacques, Minyatürize Fraktal Mikrodalga ve RF Filtrelerinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi , Wiley, 2009 ISBN  0-470-48781-X .
  • King, DD, "Dielektrik görüntü çizgisi" , Journal of Applied Physics , cilt. 23, hayır. 6, s. 699–700, Haziran 1952.
  • King, DD, "Dielektrik görüntü çizgilerinin özellikleri" , Mikrodalga Teorisi ve Teknikleri Üzerine IRE İşlemleri , cilt. 3, is. 2, s. 75–81, Mart 1955.
  • Kneppo, ben; Fabian, J; Bezousek, P; Hrniko, P; Pavel, M, Mikrodalga Entegre Devreler , Springer, 2012 ISBN  94-011-1224-X .
  • Knox, RM, Toulios, PP, Onoda, GY, Mikrodalga Görüntü Hattı Entegre Devrelerinin Radyometrelerde ve Diğer Mikrodalga Cihazlarda X-bandı ve Üstü Kullanım İçin Araştırılması , NASA teknik rapor no. CR 112107, Ağustos 1972.
  • Kouzaev, Geunnadi A; Deen, M Cemal; Nikolova, Natalie K, "İletim hatları ve pasif bileşenler", ch. 2 in, Deen, M Jamal (ed), Görüntüleme ve Elektron Fiziğindeki Gelişmeler: Cilt 174: Silikon Tabanlı Milimetre Dalga Teknolojisi , Academic Press, 2012 ISBN  0-12-394636-0 .
  • Lee, Thomas H, Düzlemsel Mikrodalga Mühendisliği , Cambridge University Press, 2004 ISBN  0-521-83526-7 .
  • Maas, Stephen A, Pratik Mikrodalga Devreleri , Artech House, 2014 ISBN  1-60807-800-0 .
  • Maaskant, Rob, "Periyodik antenlerin ve meta malzeme tabanlı dalga kılavuzlarının hızlı analizi", ch. 3 içinde, Mittra, Raj (ed), Hesaplamalı Elektromanyetik: Son Gelişmeler ve Mühendislik Uygulamaları , Springer, 2013 ISBN  1-4614-4382-2 .
  • Maichen, Wolfgang, Dijital Zamanlama Ölçümleri , Springer, 2006 ISBN  0-387-31419-9 .
  • Maloratsky, Leo, Pasif RF ve Mikrodalga Entegre Devreler , Elsevier, 2003 ISBN  0-08-049205-3 .
  • Mazierska, Janina ; Jacob, Mohan, "Kablosuz iletişim için yüksek sıcaklıkta süper iletken düzlemsel filtreler", ch. 6 inç, Kiang, Jean-Fu (ed), Mikrodalga ve Milimetre – Dalga Uygulamaları için Yeni Teknolojiler , Springer, 2013 ISBN  1-4757-4156-1 .
  • Meier, Paul J, "Milimetre dalga boylarında özel avantajlara sahip iki yeni entegre devre ortamı" , 1972 IEEE GMTT Uluslararası Mikrodalga Sempozyumu , 22-24 Mayıs 1972.
  • Menzel, Wolfgang, "İletişim, radar ve radyometre uygulamaları için entegre fin-line bileşenleri", ch. 6 inç, Button, Kenneth J (ed), Kızılötesi ve Milimetre Dalgaları: Cilt 13: Milimetre Bileşenleri ve Teknikleri, Kısım IV , Elsevier, 1985 ISBN  0-323-15277-5 .
  • Molnar, JA, W-Bant Zayıflatıcı Uygulamaları için FIN hattı Fizibilitesinin Analizi , Deniz Araştırma Laboratuvarı Raporu 6843, 11 Haziran 1991, Savunma Teknik Bilgi Merkezi katılım no. ADA237721.
  • Oliner, Arthur A, "Elektromanyetik dalga kılavuzlarının evrimi", ch. 16 in, Sarkar ve ark. , Kablosuz Tarihi , John Wiley and Sons, 2006 ISBN  0-471-71814-9 .
  • Österman, Michael D; Pecht, Michael, "Giriş", ch. 1 in, Pecht, Michael (ed), Elektronik Paket Tasarımı El Kitabı , CRC Press, 1991 ISBN  0-8247-7921-5 .
  • Paolo, Franco Di, Düzlemsel İletim Hatlarını Kullanan Ağlar ve Cihazlar , CRC Press, 2000 ISBN  1-4200-3968-7 .
  • Pengelly, RS; Turner, JA, "Monolitik geniş bant GaAs FET amplifikatörleri" , Electronics Letters , cilt. 12, s. 251–252, Mayıs 1976.
  • Pfeiffer, Ullrich, "Milimetre dalga paketleme", ch. 2 inç, Liu, Pfeiffer, Gaucher, Grzyb, Gelişmiş Milimetre-dalga Teknolojileri: Antenler, Paketleme ve Devreler , Wiley, 2009 ISBN  0-470-74295-X .
  • Räisänen, Antti V; Lehto, Arto, Kablosuz İletişim ve Sensör Uygulamaları için Radyo Mühendisliği , Artech House, 2003 ISBN  1-58053-669-7 .
  • Rao, RS, Mikrodalga Mühendisliği , PHI Öğrenimi, 2012 ISBN  81-203-4514-2 .
  • Robertson, SD, "Ultra bant genişliği finline birleştirici" , Mikrodalga Teorisi ve Teknikleri Üzerine IRE İşlemleri , cilt. 3, is. 6, s. 45-48, Aralık 1955.
  • Rogers, John WM; Plett, Calvin, Radyo Frekansı Entegre Devre Tasarımı , Artech House, 2010 ISBN  1-60783-980-6 .
  • Rosloniec, Stanislaw, Elektrik Mühendisliği için Temel Sayısal Yöntemler , Springer, 2008 ISBN  3-540-79519-7 .
  • Russer, P; Biebl, E, "Temel Bilgiler", ch. 1 içinde, Luy, Johann-Friedrich; Russer, Peter (eds), Silikon Tabanlı Milimetre Dalga Cihazları , Springer, 2013 ISBN  3-642-79031-3 .
  • Sander, KF; Reed GAL, Elektromanyetik Dalgaların İletimi ve Yayılması , Cambridge University Press, 1986 ISBN  0-521-31192-6 .
  • Schantz, Hans G, The Art and Science of Ultrawideband Antennas , Artech House, 2015 ISBN  1-60807-956-2 .
  • Simons, Rainee N, Eş Düzlemli Dalga Kılavuzu Devreler, Bileşenler ve Sistemler , Wiley, 2004 ISBN  0-471-46393-0 .
  • Sisodia, ML; Gupta, Vijay Laxmi, Mikrodalgalar: Devrelere, Cihazlara ve Antenler'e Giriş , New Age International, 2007 ISBN  81-224-1338-2 .
  • Srivastava, Ganesh Prasad; Gupta, Vijay Laxmi, Mikrodalga Cihazları ve Devre Tasarımı , PHI Learning, 2006 ISBN  81-203-2195-2 .
  • Tan, Boon-Kok, Milimetre Altı Dalga Astronomi Gözlemleri için Tutarlı Dedektör Teknolojilerinin Geliştirilmesi , Springer, 2015 ISBN  3-319-19363-5 .
  • Teshirogi, Tasuku, Modern Milimetre-dalga Teknolojileri , IOS Press, 2001 ISBN  1-58603-098-1 .
  • Wallace, Richard; Andreasson, Krister, RF ve Mikrodalga Pasif Bileşenlerine Giriş , Artech House, 2015 ISBN  1-63081-009-6 .
  • Wanhammar, Lars , MATLAB Kullanan Analog Filtreler , Springer, 2009 ISBN  0-387-92767-0 .
  • Wen, CP, "Eşdüzlemsel dalga kılavuzu: karşılıklı olmayan gyromagnetic cihaz uygulamaları için uygun bir yüzey şerit iletim hattı" , IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques , cilt. 17, is. 12, s. 1087-1090, Aralık 1969.
  • Wolff, Ingo, Eş Düzlemli Mikrodalga Entegre Devreler , Wiley, 2006 ISBN  0-470-04087-4 .
  • Wu, Ke; Zhu, Lei; Vahldieck, Ruediger, "Mikrodalga pasif bileşenleri", ch. 7 inç, Chen, Wai-Kai (ed), The Electrical Engineering Handbook , Academic Press, 2004 ISBN  0-08-047748-8 .
  • Wu, Xuan Hui; Kishk, Ahmed, Efficient 2D Hybrid Method Kullanılarak Substrata Entegre Dalga Kılavuzunun Analizi ve Tasarımı , Morgan & Claypool, 2010 ISBN  1-59829-903-4 .
  • Yarman, Binboğa Sıddık, Ultra Geniş Bant Anten Eşleme Ağlarının Tasarımı , Springer, 2008 ISBN  1-4020-8418-8 .
  • evet, C; Shimabukuro, F, Dielektrik Dalga Kılavuzlarının Özü , Springer, 2008 ISBN  0-387-49799-4 .
  • Zhang, Kequian; Li, Dejie, Mikrodalgalar ve Optoelektronik için Elektromanyetik Teori , Springer, 2013 ISBN  3-662-03553-7 .