Microstriscia Struttura della microstriscia Equazioni di analisi Introduzione Struttura della microstriscia Equazioni di analisi Dispersione Modi di ordine superiore Equazioni di sintesi Perdite

Introduzione Linee a microstriscia (90% dei circuiti planari) Circuiti ibridi (MIC) Circuiti monolitici (MMIC)

Circuito ibrido (DRO)

Circuito monolitico (amplificatore a due stadi)

Linea a microstriscia

Modo quasi TEM Questa approssimazione è valida finché la lunghezza d'onda del campo guidato è maggiore dello spessore del dielettrico e della larghezza della striscia. In particolare, con permittività relative (r) comprese tra 2 e 13, con spessori del dielettrico (h) tipicamente compresi tra 0.1 e 1 mm e larghezze della striscia (w) comprese tra 0.1 e 5 mm questo limite varia tra qualche GHz e 20-30 GHz.

Substrati tan  = ’’/ ’ materiale 104.tan  (10 GHz) r 2 - 8 1 - 2   Substrati materiale finitura sup. (m) 104.tan  (10 GHz) r cond. termica (W/cm2/°C)   Allumina 99.5 % 2 - 8 1 - 2 10 0.37 Allumina 96 % 20 6 9 0.28 Allumina 85 % 50 15 8 0.20 Zaffiro 1 9.4 0.4 Vetro 5 0.01 Poliolefina 2.3 0.001 Duroid (Roger) 5 - 60 2 -10 0.0026 Quarzo 3.8 Berillio 2 - 50 6.6 2.5 GaAs (alta-res) 13 0.3 Silicio(alta-res) 10 -100 12 0.9 Aria (secca) -  0 0.00024 tan  = ’’/ ’  

Striscia superiore Conduttori Materiali resistivi (nichel cromo, tantalio) Materiali dielettrici (biossido di silicio, ossido di alluminio)

Conduttori   materiale conducibilità [S/m] profondità di penetrazione ad 1 GHz [m] coeff. di espansione termica [K-1] Oro 4.10.107 1.7 15.10 -6 Argento 6.17.107 1.4 21.10 -6 Rame 5.8.107 1.5 18.10 -6 Cromo 0.1.107 2.7 8.5.10 -6 Platino 0.95.107 2.5 9.10 -6 I materiali conduttori vengono depositati sul substrato dielettrico fino a raggiungere spessori pari a circa 4 volte la profondità di penetrazione alla più bassa frequenza di lavoro

Equazioni di analisi w  eff  r w 0 eff  (r +1)/2

Trasformazione conforme

Formule di Hammerstad Per W/h < 1 Per W/h > 1

Larghezza equivalente Per W/h > 1/(2) Per W/h < 1/(2)

Impedenza caratteristica (t=0)

Dispersione Getsinger f   G = 0.6 + 0.009 Z0 Mehran e Kompa f  w 

Andamento Z0 – freq. r = 10.1

Costante di fase

Modi di ordine superiore

Equazioni di sintesi Per W/h < 2 Per W/h > 2

Perdite nei conduttori Per W/h < 1 Per W/h > 1 Perdite nei dielettrici

Perdite nel dielettrico    

Massima potenza trasportabile Sebbene le microstrisce siano principalmente applicate in sistemi di bassa potenza, esse sono in grado di trasportare potenze medie fino ad alcuni kiloWatt. Il limite superiore alla potenza media è fissato essenzialmente dalla conducibilità termica del substrato che determina quanto rapidamente può essere rimosso il calore generato. La potenza di picco trasportabile è invece limitata dalla rigidità dielettrica il cui valore è di circa 3.106 V/m per l'aria mentre cresce nei dielettrici (allumina: 4.108 V/m).