Plattenlinie

Eine Streifenleitung ist eine ebene Übertragungsleitung, die aus einem zentralen Leiterstreifen besteht, der zwischen zwei parallelen Masseflächen angeordnet ist, typischerweise aus Kupfer oder einem anderen leitfähigen Metall. Die Masseflächen wirken als Schirme und Rückleiter und begrenzen das elektromagnetische Feld hauptsächlich auf den Bereich zwischen ihnen. Diese Geometrie lässt sich einfacher herstellen und integrieren als ein zylindrisches Koaxialkabel, während sie über einen definierten Frequenzbereich eine kontrolled Impedanz aufrechterhält.

Der physikalische Abstand zwischen dem zentralen Leiter und jeder Massefläche bestimmt die Charakteristische Impedanz, die aus der Geometrie und dem Dielektrikum in der Lücke berechnet wird. Typische Impedanzen liegen für Signalanwendungen zwischen 50 Ohm und 75 Ohm. Die Breite des zentralen Leiters und der Abstand müssen eng toleriert werden, typischerweise innerhalb von Zehnern von Mikrometern, um die Impedanzkonsistenz über die Leitungslänge zu gewährleisten. Je nach Frequenzanforderungen und mechanischen Einschränkungen wird die Lücke mit Luft, Polytetrafluorethylen (PTFE) oder anderen verlustarmen Dielektrika gefüllt.

Streifenleitungen kommen häufig in Mikrowellen- und Millimeterwellensystemen vor, wo eine Integration auf der Leiterplatte erforderlich ist. Sie bilden das Rückgrat von Streifenleitungsschaltungen in Phased-Array-Antennen, Filternetzwerken und hochfrequenten Messsystemen. Die ebene Bauweise ermöglicht es, mehrere Übertragungsleitungen und aktive Bauteile auf demselben Substrat herzustellen, was die Montagezeit verkürzt und parasitäre Kopplungen zwischen separaten Kabeln reduziert.

Dämpfung und Frequenzbereich

Die Leistung verschlechtert sich bei höheren Frequenzen aufgrund des Skin-Effekts im Leiter und der dielektrischen Verluste im Substrat. Bei Mikrowellenfrequenzen (über 1 GHz) werden die Leiteroberflächen in der Größenordnung der Eindringtiefe rau, was die Dämpfung erhöht. Die dielektrische Absorption im isolierenden Material nimmt mit der Frequenz ebenfalls zu. Für Frequenzen über 100 GHz ersetzen luftgefüllte Streifenleitungen oder Wellenleitungsgeometrien häufig die herkömmlichen dielektrikagefüllten Ausführungen.

Die Feldbegrenzung zwischen den Masseflächen unterdrückt unerwünschte Abstrahlung und Übersprechdämpfung zwischen benachbarten Leitungen, was Streifenleitungen für dichte Schaltungslayouts attraktiv macht. Allerdings müssen Randfelder an den Leiterkantenin die Impedanzberechnungen einbezogen werden, und Fertigungsschwankungen können die tatsächliche Impedanz von den Designwerten verschieben. Qualitätskontrolle während der Fertigung, einschließlich Dickenmessung und Oberflächengüteprüfung, wirkt sich direkt auf die Übertragungsleistung und die Ausbeute aus.