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Conception de circuit micro - ondes PCB onde stationnaire et coefficient d'onde stationnaire

1. Concept d'onde stationnaire

Lorsque la charge aux bornes de la ligne de transmission PCB est court - circuitée, Zl = 0, ce qui rend les tensions des ondes incidentes et réfléchies égales en amplitude mais en opposition de phase (différence Í), ce qui entraîne une annulation complète des ondes de tension aux bornes et un passage à zéro. La figure 8 montre la répartition des ondes incidentes et réfléchies lorsque la charge est en court - circuit.

Comme on peut le voir sur la figure, avec le retard dans le temps, l'onde incidente se déplace de gauche à droite. Après déphasage du terminal, une onde réfléchie se forme, puis se déplace de droite à gauche. Les deux sont additionnés le long de la ligne de transmission PCB pour former une autre forme de distribution d'ondes, les ondes stationnaires, comme illustré sur la figure 9.

Lorsque l'onde stationnaire se forme sur la ligne de transmission PCB, l'énergie n'est plus transmise le long de la ligne, comme si elle était "stationnée" sur la ligne de transmission PCB (ce qui correspond à l'état de l'onde progressive). L'expression d'onde stationnaire d'une onde de tension cosinus peut se déduire comme suit:

U = UM (t) sin isla²z où UM (t) = 2um sinÍt

On voit que la tension est répartie le long de la ligne de transmission PCB selon une loi de l'harmonique unique dont l'amplitude UM (t) varie au cours du temps, alors que les noeuds (points où la tension ou le courant est toujours nul) et les ventres (points ayant des maxima), la loi de répartition ne suit pas la variation temporelle, formant ainsi un harmonique unique pulsé périodique.

On voit également que les ondes stationnaires de courant ont la même loi de distribution, sauf que les noeuds (ou anti - noeuds) sont désaxés de 1 / 4 de longueur d'onde et qu'ils sont tous deux à une distance de court - circuit d'un multiple entier de 1 / 4 de longueur d'onde.

2. Coefficient d'onde stationnaire s (également appelé rapport d'onde stationnaire de tension)

En pratique, les ondes stationnaires pures décrites ci - dessus sont inexistantes. En raison des pertes de la ligne de transmission PCB, l'onde stationnaire est toujours inférieure à l'onde progressive, c'est - à - dire que les deux se produisent simultanément. Même lorsque la charge est parfaitement adaptée, l'hétérogénéité réelle de la ligne de transmission PCB (dimensions géométriques) provoque une réflexion partielle de l'énergie pour créer une onde stationnaire. C'est - à - dire que l'onde stationnaire réelle est une onde stationnaire impure superposée à une onde progressive.

Une onde stationnaire pure signifie que l'amplitude a de l'onde incidente est égale à l'amplitude B de l'onde réfléchie, c'est - à - dire que le coefficient de réflexion i = 1 (notez ici le module du complexe), alors qu'une onde stationnaire non pure signifie b < a, i < 1. Pour une mesure complète des différents états d'ondes stationnaires présents sur la ligne de transmission PCB réelle, il est généralement mesuré par le coefficient d'ondes stationnaires de tension et le paramètre S.

Le paramètre s représente le rapport entre la tension abdominale Umax de l'onde stationnaire de la ligne de transmission PCB et la tension noeud UMIN, soit s = Umax / UMIN

La figure 10 montre la répartition de l'amplitude de l'onde stationnaire de tension le long de la ligne de transmission PCB dans tous les cas.

Peut prouver que: Umax = a + B; UMIN = a - B

Et peut exporter s = (1 + ß) / (1 - ß;)

Dans la formule, Í = A / B est le module du coefficient de réflexion, alors Í = (S - 1) / (S + 1). Puisque Í = 0 ~ 1, le paramètre s est un nombre positif égal ou supérieur à 1.

On voit que lorsque la charge est parfaitement adaptée, Í = 0, S = 1.

Il ressort de ce qui précède que le coefficient d'onde stationnaire s permet de caractériser adéquatement l'état de fonctionnement de la transmission de signaux haute fréquence, notamment hyperfréquences. Dans un circuit micro - ondes,

Généralement s = 1,05 - 3.

Le paramètre s est parfois appelé coefficient de dissipation ou de diffusion lorsque certains composants sont caractérisés par des propriétés paramétriques agrégées. Qu'il s'agisse de dissipation ou de diffusion, la cause immédiate est l'onde stationnaire. L'utilisation du rapport d'onde stationnaire de tension pour caractériser le paramètre s d'un élément est donc la plus appropriée, car le rapport d'onde stationnaire de tension peut aider à comprendre les concepts microscopiques dans certains circuits et à combiner les lignes de transmission PCB en entrée et en sortie pour mesurer leurs caractéristiques.

En résumé, les principes de conception de PCB pour les circuits micro - ondes sont les suivants:

Les ondes stationnaires sont l'une des raisons sous - jacentes pour lesquelles les circuits réels sont instables ou ne répondent pas aux exigences de conception. La conception doit faire en sorte que le paramètre s soit le plus proche possible de 1, c'est - à - dire que plus le paramètre s est petit, mieux c'est (généralement s = 1,05 - 3).

En pratique, la mesure du coefficient d'onde stationnaire est beaucoup plus simple que la mesure du coefficient de réflexion. Par conséquent, seul le coefficient d'onde stationnaire est généralement utilisé dans les techniques de mesure.

.des lignes de sol ou de suspension trop longues (y compris diverses formes telles que de minuscules bavures générées par la conception ou le traitement de PCB) peuvent former de fortes ondes stationnaires qui peuvent causer des interférences radiatives.

. trop d'ondes réfléchies peuvent causer des interférences aux sources du signal (y compris les « sources» relatives des liens de traitement du signal).

Les ondes stationnaires perturbent la transmission normale du signal et réduisent le rapport signal sur bruit.

La valeur du paramètre s dépend du coefficient de réflexion, c'est - à - dire qu'elle dépend des caractéristiques de la ligne de transmission PCB et du terminal de charge. Par conséquent, dans la conception de PCB, il est nécessaire de prendre pleinement en compte non seulement la structure des caractéristiques de la trace, mais également la conception adaptée de la charge en fin de transmission de chaque trace de signal. C'est la base pour garantir la qualité du circuit.

. ne vérifiez pas le paramètre s du composant de manière isolée. Il doit être entièrement mesuré en combinaison avec ses trajectoires de transmission de signaux d'entrée et de sortie, c'est - à - dire qu'il doit être examiné en combinaison avec un réseau de combinaisons de composants spécifiques.

Ce qui précède est une introduction à la conception de circuits micro - ondes PCB ondes stationnaires et coefficients d'ondes stationnaires. IPCB est également fourni aux fabricants de PCB et à la technologie de fabrication de PCB.