Streifenleitung - Stripline

Querschnittsdiagramm der Streifenleitungsgeometrie. Der Mittelleiter (A) befindet sich zwischen den Masseebenen (B und D). Die Struktur wird durch das Dielektrikum (C) unterstützt.

Stripline ist ein transversales elektromagnetisches Übertragungsleitungsmedium (TEM) , das in den 1950er Jahren von Robert M. Barrett vom Air Force Cambridge Research Centre erfunden wurde. Streifenleitung ist die früheste Form der planaren Übertragungsleitung .

Beschreibung

Eine Streifenleiterschaltung verwendet eine flache Metallstreifen , die zwischen zwei sandwichartig parallelen Masseebenen . Das Isoliermaterial des Substrats bildet ein Dielektrikum . Die Breite des Streifens, die Dicke des Substrats und die relative Permittivität des Substrats bestimmen die charakteristische Impedanz des Streifens, der eine Übertragungsleitung ist . Wie in der Abbildung gezeigt, muss der Mittelleiter nicht gleichmäßig zwischen den Masseebenen verteilt sein. Im allgemeinen Fall kann das dielektrische Material oberhalb und unterhalb des Mittelleiters unterschiedlich sein.

Um die Ausbreitung unerwünschter Moden zu verhindern, müssen die beiden Grundebenen kurzgeschlossen werden. Dies wird üblicherweise durch eine Reihe von Durchkontaktierungen erreicht , die auf jeder Seite parallel zum Streifen verlaufen.

Die Streifenleitung ist wie das Koaxialkabel nicht dispersiv und hat keine Grenzfrequenz . Eine gute Isolation zwischen benachbarten Spuren kann leichter erreicht werden als mit Mikrostreifen . Die Streifenleitung bietet eine verbesserte Störfestigkeit gegen die Ausbreitung abgestrahlter HF-Emissionen auf Kosten langsamerer Ausbreitungsgeschwindigkeiten im Vergleich zu Mikrostreifenleitungen. Die effektive Permittivität von Streifenleitungen entspricht der relativen Permittivität des dielektrischen Substrats aufgrund der Wellenausbreitung nur im Substrat. Daher haben Streifenleitungen im Vergleich zu Mikrostreifenleitungen eine höhere effektive Permittivität, was wiederum die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit (siehe auch Geschwindigkeitsfaktor ) entsprechend verringert

Geschichte

Stripline , heute als Oberbegriff verwendet, war ursprünglich eine Eigenmarke von Airborne Instruments Laboratory Inc. (AIL). Die von AIL hergestellte Version war im Wesentlichen luftisoliert ( Luftstreifenleitung ) mit nur einer dünnen Schicht dielektrischen Materials - gerade genug, um den leitenden Streifen zu tragen. Der Leiter wurde auf beide Seiten des Dielektrikums gedruckt. Die bekanntere Version mit dem Abstand zwischen den beiden Platten, die vollständig mit Dielektrikum gefüllt sind, wurde ursprünglich von Sanders Associates hergestellt , der sie unter dem Markennamen Triplate vermarktete .

Stripline wurde ursprünglich seinem Rivalen, Microstrip von ITT, vorgezogen . Die Übertragung in der Streifenleitung erfolgt im reinen TEM-Modus und folglich gibt es keine Dispersion (vorausgesetzt, das Dielektrikum des Substrats ist selbst nicht dispersiv). Auch Diskontinuitätselemente auf der Leitung (Lücken, Stichleitungen , Pfosten usw.) weisen eine rein reaktive Impedanz auf. Dies ist bei Mikrostreifen nicht der Fall. Die unterschiedlichen Dielektrika über und unter dem Streifen führen zu longitudinalen Nicht-TEM-Komponenten der Welle. Dies führt dazu, dass Dispersions- und Diskontinuitätselemente eine Widerstandskomponente aufweisen , die sie zum Strahlen bringt. In den 1950er Jahren schlug Eugene Fubini , der zu der Zeit für AIL arbeitete, scherzhaft vor, dass ein Mikrostreifen-Dipol eine gute Antenne sein würde. Dies sollte die Nachteile von Mikrostreifen hervorheben, aber die Mikrostreifen-Patchantenne ist zum beliebtesten Antennendesign in Mobilgeräten geworden. Stripline blieb in den 1950er und 1960er Jahren aufgrund seiner Leistungsvorteile auf dem Vormarsch, doch schließlich setzte sich der Mikrostreifen durch, insbesondere bei Serienartikeln, da die Montage einfacher war und das Fehlen eines oberen Dielektrikums den Zugang und die Einstellung der Komponenten erleichterte. Mit zunehmender Komplexität gedruckter Schaltungen wurde dieses Problem der Bequemlichkeit bis heute immer wichtiger. Mikrostreifen sind die dominierende planare Technologie. Die Miniaturisierung führt auch zu einer Bevorzugung des Mikrostreifens, da seine Nachteile in einer miniaturisierten Schaltung nicht so schwerwiegend sind. Es wird jedoch immer noch eine Streifenleitung gewählt, wenn ein Betrieb über ein breites Band erforderlich ist.

Vergleich mit Mikrostreifen

Der Mikrostreifen ähnelt der Streifenleitungsübertragungsleitung, außer dass der Mikrostreifen nicht eingeklemmt ist, sondern sich auf einer Oberflächenschicht über einer Grundebene befindet. Die Herstellung von Streifenleitungen ist teurer als von Mikrostreifen, und aufgrund der zweiten Grundplatte sind die Streifenbreiten für eine gegebene Impedanz und Plattendicke viel schmaler als für Mikrostreifen.

Siehe auch

Verweise

Literaturverzeichnis

  • Arthur A. Oliner, "Die Entwicklung elektromagnetischer Wellenleiter", in Kapitel 16, Sarkar et al. , Geschichte der drahtlosen Kommunikation , John Wiley and Sons, 2006 ISBN   0-471-71814-9 .
  • Yarman, Binboga Siddik, Entwurf von Ultra-Breitband-Antennenanpassungsnetzwerken , Springer, 2008 ISBN   1-4020-8418-8 .

Externe Links