LINEAS DE CINTA Y MICROCINTA

INTRODUCCION:

Las líneas de cinta y microcinta son una versión modificada de las placas paralelas. Debido a su geometría, ocasionalmente se les llama Líneas Planas. Sus cortes transversales respectivos están mostrados en la figura 1, como puede verse la microcinta o microlinea se parece más a las placas paralelas que la línea de cinta o triplaca; más bien, esta última podría considerarse también como una variante semiplanar del cable coaxial, ya que tiene un conductor interno. Sea cual sea la analogía o interpretación que se elija, se intuye que ambas líneas transmiten ondas que son Casi TEM.

Microcintas

Línea de transmisión constituida por una cinta conductora y una superficie conductora paralela de anchura muy superior; estos dos conductores son solidarios de las dos caras de un soporte dieléctrico de pequeño espesor.

Las líneas de microcintas son ampliamente usadas para interconectar circuitos lógicos de alta velocidad en las computadoras digitales porque estas pueden ser fabricadas por técnicas automatizadas y ello proporciona una señal uniforme en toda la trayectoria.

La impedancia de una línea de microcinta está en función del ancho de la línea de cinta, el espesor de la línea de cinta, la distancia entre la línea y área de tierra, y la constante relativa del dieléctrico del material.

Una línea conductora muy ancha funciona como plano de tierra y sobre ella se coloca un sustrato dieléctrico de permitividad “ε” y espesor b. sobre el sustrato hay una cinta de señal de espesor “t” y ancho “w”.

La impedancia característica de la línea es de difícil cálculo debido al campo disperso fuera de la región entre los conductores. De igual forma con las líneas de cinta se desprecia el espesor “t” de la cinta de señal.

Para construir un circuito en microcinta, a menudo es necesario para el camino de una tira a su vez a través de un gran ángulo. Una brusca curva de 90º en una microcinta ara que una parte significativa de la señal en la franja se refleja de vuelta hacia su fuente, con solo una parte de señal transmitida en una vuelta de la esquina. Una de las maneras de efectuar una curva de baja reflexión, es la curva de la trayectoria de banda en un arco de radio de por lo menos 3 veces el ancho de bandas. Sin embargo una técnica mucho más común, y uno que consume un área más pequeña del sustrato es el uso de una curva mitrado.

CARCTERISTACAS PRINCIPALES:

Las líneas de cinta están formadas por dos cintas conductoras paralelas de tierra, y una cinta conductora interna de señal entre ellas. El ancho “w” de la cinta de señal es pequeño frente al ancho de las cintas de tierra, de manera que estas pueden considerarse planos infinitos. El espesor de la cinta de señal es “t” y la separación entre las cintas de tierra, llena con un dieléctrico de permitividad “ε”, es “b”. Hay fórmulas aproximadas para calcular las impedancias características de una línea de cinta.

Sea η= μ/ε ≈ η0/√εr ≈ 120π/√εr (Ω).

La fórmula que da mas precisión cuando es despreciable el espesor “t” de la cinta de señal es:

Z01≈η4 K(k)K(1-k2) donde k= 1/coshπw2b y K (k)=0π/2dϕ1-k2sen2 ϕ es la integral elíptica completa de primera especie. Para w/b>0.56 esta expresión se aproxima como:

Z02≅ πη8 1ln⁡(2eπw/2b)

La velocidad de propagación y la longitud de onda en la línea se obtienen de las expresiones:

V= c/√εr y λ=λ0/√εr donde c es la velocidad de la luz y λ0 la longitud de onda en el vacio.

La atenuación debida a las pérdidas óhmicas en los conductores el aproximadamente (en dB/m):

Es αc≅ 8.686Rsηb πwb+(4b/πt)ln2+ πw/2b (para w > 2b y t < b/10 )

Donde Rs =ωμ/2σ , mientras que la atenuación debida a las perdidas dieléctricas es también en dB/m: αD≈8.686ησeq

Donde σeq =ωε’’ es la conductividad equivalente del dieléctrico.

MICROCINTA

A diferencia de la línea de cinta, las líneas de microcinta son estructuras abiertas de forma que las líneas de campo no están confinadas y la propagación debe analizarse en rigor con las técnicas de campos de guías de onda. Sin embargo a bajas frecuencias es posible un análisis cuasi-estático con parámetros distribuidos. Hay diversas variantes constructivas de estas líneas.

Una línea conductora muy ancha funciona como plano de tierra y sobre ella se coloca un sustrato dieléctrico de permitividad “ε” y espesor b. sobre el sustrato hay una cinta de señal de espesor “t” y ancho “w”.

La impedancia característica de la línea es de difícil cálculo debido al campo disperso fuera de la región entre los conductores. De igual forma con las líneas de cinta se desprecia el espesor “t” de la cinta de señal.

Sea εeff =εr+12 + εr-12 11+1 2b/w+0.041-wb.2 entonces:

Si w/b≤1 → Z0≈ η02π√εeff ln8bw+w4b

Si w/b≥1 → Z0 ≈ η0√εeff 1wb+1.93+0.667 ln(wb+1.444)

La velocidad de propagación y la longitud de onda en la línea se obtienen de la sig. Expresiones:

V= c/ √εeff y λ=λ0/√εeff

Donde c es la velocidad de la luz y λ0 la longitud de onda en el vacio.

Las atenuaciones debidas a las perdidas óhmicas en los conductores y dieléctricos son (en dB/m):

αc≅ 8.686RswZ0 αc≅ 27.3

(εeff-1)εr(εr-1)εeff tanθλ

Donde λ= v/f es la longitud de onda en la línea y tanθ=σ/ωε es la tangente de pérdidas del sustrato, la constante de atenuación es la suma αc+αd.

Otras ecuaciones de interés son las del diseño de líneas de microcinta: dado el material de sustrato y la impedancia característica deseada, determinar w/b:

w/b ≤2 → wb = 8eAe2A-2 con A= Z060 εr+12 + εr-1εr+1(0.23+0.61/εr)

w/b ≥2 → wb =2πB-1-ln2B-1+εr-12εr lnB-1+ 0.39-0.61/εr.

Con B= 377π2Z0√εr

IMPEDANCIA CARACTERISTICA Y CONSTANTE DIELECTRICA:

La constante dieléctrica o permitividad relativa de un medio continuo es una propiedad macroscópica de un medio dieléctrico relacionado con la permitividad eléctrica del medio. En comparación con la velocidad de la luz, la rapidez de las ondas electromagnéticas en un dieléctrico es:

Donde c es la velocidad de la luz en el vacío y v es la velocidad de la onda electromagnética en el medio con permitividad relativa .

La constante dieléctrica es una medida de la permitividad estática relativa de un material, que se define como la permitividad absoluta dividida por la constante

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