Air stripline - Air stripline
O stripline de ar é uma forma de linha de transmissão elétrica plana em que um condutor na forma de uma tira de metal fina é suspenso entre dois planos de terra . A ideia é fazer com que o dielétrico seja essencialmente ar. O suporte mecânico da linha pode ser um substrato fino, suportes isolados periódicos ou os conectores do dispositivo e outros itens elétricos.
Stripline ar é mais comumente usado no microondas frequências, especialmente na banda C . Sua vantagem sobre o stripline padrão e outras tecnologias planas é que seu dielétrico de ar evita a perda dielétrica . Muitos circuitos úteis podem ser construídos com stripline de ar e também é mais fácil conseguir um forte acoplamento entre os componentes desta tecnologia do que com outros formatos planos. Foi inventado por Robert M. Barrett na década de 1950.
Estrutura
O stripline de ar é uma forma de stripline que usa o ar como material dielétrico entre o condutor central e os planos terrestres . O uso do ar como dielétrico tem a vantagem de evitar as perdas de transmissão normalmente associadas aos materiais dielétricos .
Existem duas maneiras básicas de construir uma linha de faixa de ar. Em stripline com suporte dielétrico, também chamado de stripline suspenso ou substrato suspenso, o condutor de faixa é depositado em um substrato dielétrico sólido fino, às vezes em ambos os lados e conectado entre si para formar um único condutor. Este substrato é então fixado no lugar entre as paredes que sustentam os dois planos do solo. Neste método, a tira pode ser fabricada por técnicas de circuito impresso, tornando-a barata e levando à vantagem adicional de que outros componentes podem ser impressos no dielétrico na mesma operação. O propósito do dielétrico sólido é o suporte mecânico para o condutor, mas ele é feito o mais fino possível para minimizar seu efeito elétrico. A natureza frágil do substrato significa que pode ser facilmente distorcido. Por causa disso, o projeto precisa levar em consideração os problemas de estabilidade térmica. Projetos de ponta podem usar um substrato cristalino, como nitreto de boro ou safira , como substrato suspenso.
O outro método de construção usa uma barra de metal sólido mais substancial como tira, apoiada em isoladores espaçados periodicamente. Este método pode ser mais adequado para aplicações de alta potência. Em tais aplicações, os cantos da seção transversal do condutor podem ser arredondados para evitar altas intensidades de campo e formação de arco ocorrendo nesses pontos. Os isoladores são eletricamente indesejáveis; eles prejudicam o objetivo de ter um dielétrico puramente de ar, adicionam descontinuidades à linha e são potencialmente um ponto em que o rastreamento pode ocorrer. Em alguns componentes, existem pontos nos quais as linhas precisam ser aterradas, seja diretamente ou por meio de um componente discreto. Em tais circuitos, esses pontos de aterramento podem funcionar como suportes mecânicos e evita-se a necessidade de isoladores de suporte.
Usos
O stripline de ar encontra seu maior uso em frequências de microondas na banda C ( 4–8 GHz ). Nessas frequências e abaixo, tem a vantagem de ser compacto sobre o guia de ondas . O stripline de ar pode ser usado fora da banda C, mas na banda Ku mais alta ( 12–18 GHz ) o guia de onda tende a dominar por causa de sua menor perda.
Em frequências de micro-ondas, circuitos passivos como filtros , divisores de potência e acopladores direcionais tendem a ser construídos como circuitos de elementos distribuídos . Esses circuitos podem ser construídos usando qualquer formato de linha de transmissão . O formato de linha coaxial comumente usado para dispositivos de interconexão tem sido usado para este tipo de construção de dispositivo, mas não é o formato mais conveniente para a fabricação. O Stripline foi desenvolvido como uma solução melhor para a construção de circuitos e o stripline a ar também preenche essa função. O stripline de ar é particularmente útil na banda C para criar redes de formação de feixe a partir desses componentes.
O stripline de ar pode atingir um forte acoplamento indireto nesses componentes com mais facilidade do que outros formatos planares. No stripline padrão, o acoplamento é geralmente obtido executando as linhas lado a lado por uma distância. O acoplamento entre as bordas das linhas dessa maneira é relativamente fraco e é limitado pela distância mais próxima em que as linhas podem ser definidas juntas. Este limite é regido pela resolução máxima do processo de impressão e, em aplicações de energia, pela intensidade do campo elétrico entre as linhas. Por esta razão, as linhas paralelas de stripline são usadas em acopladores direcionais com um fator de acoplamento não superior a −10 dB . Divisores de potência, com seu fator de acoplamento de -3 dB , usam uma técnica de acoplamento direto. O stripline de ar utiliza um arranjo alternativo, com linhas empilhadas umas sobre as outras. Este acoplamento lateral é muito mais forte do que o acoplamento de borda, então as linhas não precisam estar tão próximas para atingir o mesmo fator de acoplamento. Em stripline com suporte dielétrico, isso pode ser conseguido imprimindo as duas linhas em lados opostos do dielétrico. O acoplamento lateral pode, é claro, ser obtido em stripline preenchido com dielétrico sólido, bem como com técnicas de linha enterrada, mas isso requer camadas dielétricas adicionais e processos de fabricação adicionais. Outra técnica disponível para o stripline de ar para aumentar o acoplamento é o uso de tiras retangulares espessas para aumentar o acoplamento lateral. Isso também torna o suporte mecânico mais fácil porque as linhas são mais rígidas.
História
Stripline foi inventado por Robert M Barrett do Centro de Pesquisa Cambridge da Força Aérea dos EUA no início dos anos 1950. O stripline de ar sob a marca registrada Stripline foi fabricado comercialmente pela Airborne Instruments Laboratory (AIL) na forma de stripline suspenso. No entanto, stripline desde então se tornou um termo genérico para essa estrutura com qualquer dielétrico. O termo stripline sem adornos agora provavelmente significaria stripline com um dielétrico sólido. No início, stripline era a tecnologia plana escolhida, mas agora foi substituída pela microfita para a maioria das aplicações de uso geral, especialmente itens produzidos em massa.
Referências
Bibliografia
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