Rangkaian yang memiliki frekuensi tinggi sering kali dibuat pada kepingan papan kecil yang rata menggunakan interkoneksi jalur-T dari microstrip. Sebuah potongan melintang dari mirostrip ditampilan dalam Gambar 1. Pada bagian bawah dari kepingan (atau substrat) adalah sebuah lapisan metal kontinu yang dinamakan lapisan ground (ground plane). Pada bagian atas terdapat pita sempit dari metal yang dinamakan garis signal (signal line). Kombinasi dari lapisan ground, garis signal dan dielektrik menyusun kesatuan dari microstrip.
Kenyamanan yang diperoleh dari microstrip yaitu elemen rangkaian seperti transistor dan kapasitor dapat dengan mudah disusun dan dirangkaian di atas substrat. Impedansi dari microstrip adalah sebuah fungsi yang bergantung pada parameter berikut: lebar dari garis signal, ketebalan dielektrik, dan permitivitas relatif dari bahan dielektrik tersebut. Proses fabrikasi secara tipikal menempatkan bahan dielektrik yang mempunyai bernilai rugi tangent kecil (low-loss-tangent) yang biasanya dilapisi oleh metal di kedua sisinya. Pola photoresist diaplikasikan pada sisi atas dan proses imersi menggunakan cairan asam (disebut juga ething) menghilangkan lapisan metal yang tidak diinginkan.
Sebuah model tipikal dari pola potongan melintang microstrip ditunjukkan oleh Gambar 2. Dapat diperhatikan bahwa meskipun sebagian besar dari garis medan berada di lapisan dielektrik, namun ada juga yang berada di udara. Bahan dielektrik yang tidak seragam ini berarti mengartikan gelombang tidak merambat dalam mode TEM yang murni; ada beberapa komponen medan yang mempunyai arah perambatan yang berbeda. Namun, sebagian besar komponen medan adalah TEM, dan adalah sebuah ketentuan umum jika model microstrip dibuat dengan ketentuan bahwa ada lapisan tunggal dalam sebuah lapisan dielektrik tunggal (nilai permitivitas relatifnya sebesar ɛeff) seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3 .
Gambar 2
Gambar 3
Propagasi yang mempunyai model seperti ini dinamakan sebagai mode quasi-TEM, mengindikasikan bahwa kita mengasumsikan bahwa propagasi yang terjadi adalah secara TEM, untuk menyederhanakan persoalan. Dalam kasus seperti ini, kecepatan propagasi, Up, berhubungan secara relatif dengan kecepatan cahaya, dari persamaan:
Dimana kita mengasumsikan bahwa sebuah dielektrik nonmagnetic, dan fase konstan yang terdapat sepanjang jalur adalah:
Panjang secara fisik dari salah satu gelombang salah satu frekuensi tertentu sepanjang jalur-T dinamakan guide wavelength, diberikan oleh persamaan:
Atenuasi (Attenuation)
Atenuasi dari sebuah sinyal yang merambat dalam microstrip dapat muncul dari rugi-rugi konduktor, rugi-rugi dielektrik, dan rugi-rugi radiasi. Rugi-rugi yang tidak dikehendaki ini dapat diminimalisasi dengan menghindari sudut yang tajam atau jalur microstrip yang tidak kontinu. Hampir semua atenuasi yang muncul adalah yang disebabkan oleh rugi-rugi konduktor dan dielektrik, dan atenuasi total αtot adalah penjumlahan:
Dimana αc dan αd adalah atenuasi konduktor dan dielektrik, secara berurutan.
Sebuah pendekatan yang sederhana untuk rugi-rugi konduktor diberikanoleh persamaan:
dimana w harus dalam satuan meter dan Rskin adalah resistansi yang disebabkan oleh efek kulit dari konduktor. Resistansi dari Rskin secara ideal diberikan oleh
Dimana δ adalah kedalaman kulit yang diketahui. Namun, jika konduktor dianggap tipis, maka
Persamaan ini lebih akurat. Rugi-rugi dari dielektrik didekati dengan rumus:
dimana rugi-rugi tangensial adalah variable yang paling kritis.
Rumus-rumus di atas untuk atenuasi adalah untuk pendekatan dan jangan melibatkan, contohnya, faktor kekasaran permukaan atau kondisi dari lingkungan (temperatur, kelembapan, dlsb). Maka itu, adalah hal yang biasa untuk mengukur atenuasi atas kisaran frekuensi dari konfigurasi microstrip tertentu yang bersangkutan.
Jalur Transmisi Planar yang Lainnya
Ada kekurangan yang dimiliki oleh microstrip yaitu cenderung untuk dispersif, yang berarti ada komponen frekuensi yang berbeda yang berjalan dalam kecepatan yang berbeda sepanjang jalur. Juga, untuk komponen di atas substrat untuk menciptakan kontak dengan ground, sebuah lubang metal (dinamakan dengan via) harus dilubangi melalui papan dan diisi dengan metal. Akhirnya, untuk ketebalan dari substrat yang diberikan, lebar dari T-line harus dibetulkan agar menjaga impedansi jalur yang konstan.
Struktur dari T-line planar lainnya adalah seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4. Stripline mempunyai keuntungan yaitu segi pelapisan yang baik karena mempunyai lapisan ground di kedua sisi atas dan bawah. Coplanar waveguide (CPW) mempunyai jalur tunggal dan juga jalur ground di sisi yang sama dari substrat dan menjadikan itu sebuah struktur planar yang termudah dalam penempatan komponen diskrit. Impedansi dikontrol dengan perbandingan lebar jalur tengah w dengan jarak gap s. Ini berarti jalur yang sangat sempit dapat diekspansi menjadi jalur yang sangat lebar sambil mempertahankan impedansi bernilai konstan.
Gambar 4
Tidak ada komentar:
Posting Komentar