ligne à ruban

Une ligne planaire est une ligne de transmission constituée d'une seule bande conductrice centrale positionnée entre deux plans de masse parallèles, généralement en cuivre ou un autre métal conducteur. Les plans de masse agissent comme des blindages et des chemins de retour, confinant le champ électromagnétique principalement à la région entre eux. Cette géométrie la rend plus simple à fabriquer et à intégrer qu'un câble coaxial cylindrique, tout en maintenant une impédance contrôlée sur une plage de fréquences définie.

L'espacement physique entre le conducteur central et chaque plan de masse détermine l'impédance caractéristique, qui est calculée à partir de la géométrie et du matériau diélectrique remplissant l'espace. Les impédances courantes varient de 50 ohms à 75 ohms dans les applications de signal. La largeur du conducteur central et la distance de séparation doivent être maintenues avec des tolérances strictes, généralement de l'ordre de quelques dizaines de micromètres, pour maintenir la cohérence de l'impédance le long de la ligne. L'air, le polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou d'autres diélectriques à faibles pertes remplissent l'espace, selon les exigences de fréquence et les contraintes mécaniques.

Les lignes planaires apparaissent fréquemment dans les systèmes micro-ondes et ondes millimétriques où l'intégration sur carte de circuit imprimé est nécessaire. Elles constituent l'épine dorsale des circuits stripline dans les antennes à réseau phasé, les réseaux de filtres et les équipements de mesure haute fréquence. La construction planaire permet de fabriquer plusieurs lignes de transmission et composants actifs sur le même substrat, réduisant ainsi le temps d'assemblage et le couplage parasite entre des câbles séparés.

Pertes et gamme de fréquences

Les performances se dégradent aux fréquences plus élevées en raison de l'effet de peau du conducteur et des pertes diélectriques dans le substrat. Aux fréquences micro-ondes (au-dessus de 1 GHz), les surfaces des conducteurs deviennent rugueuses à l'échelle de la profondeur de peau, augmentant l'atténuation. L'absorption diélectrique dans le matériau isolant augmente également avec la fréquence. Pour les fréquences supérieures à 100 GHz, les lignes planaires remplies d'air ou les géométries de guide d'ondes remplacent souvent les conceptions conventionnelles remplies de diélectrique.

Le confinement du champ entre les plans supprime le rayonnement indésirable et la diaphonie entre les lignes adjacentes, rendant les lignes planaires attrayantes pour les agencements de circuits denses. Cependant, les champs de frange aux bords du conducteur doivent être pris en compte dans les calculs d'impédance, et les variations de fabrication peuvent décaler l'impédance réelle par rapport aux valeurs de conception. Le contrôle qualité pendant la fabrication, y compris la mesure de l'épaisseur et l'inspection de la finition de surface, affecte directement les performances de transmission et le rendement.