Fale i prowadnice falowe

Rozwój technologii układów scalonych, planarnych z samej natury, zmusił konstruktorów do opracowania nowej rodziny prowadnic falowych, które można stosować zarówno w hybrydowych jak i monolitycznych układach scalonych. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest linia mikropaskowa, której strukturę pokazano na rys.1.12A. Płaska, o odpowiednio dobranej grubości h warstwa dielektryka pokrywana jest obustronnie metalem. Warstwa metalizacji jest z jednej strony pozostawiona w całości, natomiast z drugiej strony pozostawione są tylko wąskie ścieżki metalizacji o odpowiednio dobranej szerokości w.
Linia mikropaskowa nazywana jest linią quasi-TEM, ponieważ fala EM porusza się w ośrodkach o 2 różnych prędkościach. Linia wykazują niewielka dyspersję.
 
 
Rys.1.13. Prowadnice planarne. A) Linia mikropaskowa rzeczywista struktura. B). Pasek linii mikropaskowej w dielektryku o przenikalności efektywnej.

Impedancja charakterystyczna linii mikropaskowej jest funkcją grubości warstwy h, szerokości paska metalizacji w oraz przenikalności elektrycznej $\varepsilon_r$dielektryka oddzielającego pasek od metalizacji „ziemi”. Do odpowiednich zależności wprowadza się efektywną przenikalność, której wartość leży między $\varepsilon_r$podłoża a $\varepsilon_0$ powietrza. Z dobrym przybliżeniem można *eff obliczyć z podanej niżej zależności (1-75):

Dla w/h ≤1  wartość impedancji charakterystycznej Z₀ można obliczyć z zależności (1-76):

Gdy w/h > 1 z lepszym przybliżeniem obliczamy wartość impedancji Z₀ ze wzoru (1-77):

Dla określonych materiałów, które wykorzystano projektując linię mikropaskową długość fali zależy od stosunku w/h, gdyż ze zmianą wartości w/h zmienia się ε_eff.

W praktyce obliczenia wymiarów linii mikropaskowych prowadzimy wykorzystując jeden z licznych komputerowych programów obliczeń.
Zakres częstotliwości pracy linii mikropaskowej jest bardzo szeroki, od prądu stałego DC do 30 GHz dla układów hybrydowych, i do 500 GHz dla układów monolitycznych.