Les lignes de transmission : guide d'ondes coplanaires et ligne à ruban coplanaire

Résumé du document

Cours d'électronique sur les lignes de transmission. La minimisation des circuits et la montée en fréquence constituent deux importants Leitmotive des systèmes de communication du futur. Cela nécessite un haut degré d'intégration, des performances plus élevées et un coût très réduit. Pour satisfaire à ces exigences, l'utilisation d'une technologie coplanaire semble être la meilleure solution. En effet, la technologie coplanaire offre une souplesse de conception, une facilité d'intégration et un coût de développement réduit.

Extraits

[...] Chapitre I Description des structures I.1 Introduction La minimisation des circuits et la montée en fréquence constituent deux importants Leitmotive des systèmes de communication du futur. Cela nécessite un haut degré d'intégration, des performances plus élevées et un coût très réduit. Pour satisfaire à ces exigences, l'utilisation d'une technologie coplanaire semble être la meilleure solution. En effet , la technologie coplanaire offre une souplesse de conception , une facilité d'intégration et un coût de développement réduit. Un circuit intégré consiste en la réalisation sur un même support d' éléments actifs (Transistors, diodes) et d' éléments passifs (lignes de propagation, résistances, capacités, Inductances). [...]

[...] ¶Toute la capacité par unité de longueur de la ligne est alors (I.34) ¶Ainsi : (I.35) Où q s'appelle le facteur de remplissage et est obtenu comme : (I.36) (I.37) Figure I.11 : La configuration du premier quart de cercle d'un CPW avec une couverture protège dans la moitié supérieure du plan-t employant la fonction :plan Z ; :plan t ¶L'effet de la hauteur de couverture sur apparaît à travers le facteur . ¶Pour une grande valeur de la hauteur de couverture l'expression (I.37) est réduite à (I.20) I ¶CPW soutenu par conducteur avec un bouclier de couverture ¶Dans cette configuration (figure I.4 la surface inférieur est métallisée donc le demi plan inférieur et supérieur du CPW sont semblables à l'exception des constantes diélectriques et l'épaisseur différentes. [...]

[...] Les Capacités et contribué par les champs électriques dans les régions air et diélectrique sont données par (I.63) (I.64) (I.65) et (I.66) I CPS asymétrique avec le substrat infiniment épais Pour cette géométrie représentée sur la figure I.15 les expressions obtenues sont : (I.67) ¶Avec (I.68) (I.69) et (I.70) I CPS asymétrique avec l'épaisseur diélectrique finie Pour cette géométrie représentée sur la figure I.15 les expressions obtenues sont : (I.71) ¶Avec : de l'expression ( 7.69 ) (I.72) et (I.73) I CPS symétrique avec l'épaisseur diélectrique finie L'analyse conforme de la ligne CPS symétrique avec l'épaisseur diélectrique finie de la figure 1.3 a donnée les expressions suivantes : Nous avons : ( 1.74 ) et ( 1.75 ) ( 1.76 ) ( 1.77 ) nous avons I CPS asymétrique avec une bande infiniment large ¶CPS avec une bande infiniment large voir (figureI.15(c)) est généralement employée dans les modulateurs optiques, les expressions de la permittivité effective et de l'impédance caractéristique sont : ( 1.78 ) ( 1.79 ) ( 1.80 ) I.3 pertes : I Pertes engendrées par le guide d'onde coplanaire (CPW) : Les pertes des lignes de propagation peuvent être de différentes origines L'importance de chaque type de pertes dépend des dimensions de la ligne, de la fréquence de fonctionnement mais aussi de l'environnement, c'est-à-dire la nature et les dimensions du matériau diélectrique sur lequel la ligne repose. Pour le guide d'onde coplanaire les pertes peuvent être reparties en trois catégories. I Les pertes résistives ou pertes métalliques : Ces pertes sont dues a la conductivité finie des matériaux utilisés .Elles augmentent lorsque la dimension des électrodes est réduite et lorsque l'impédance caractéristique de la ligne diminue. ( 1.81 ) Avec : ( 1.82 ) Et ( 1.83 ) Avec est la résistance surfacique du conducteur en ,et est la conductivité de ce dernier . [...]

[...] Si le but est d'obtenir le comportement coplanaire, le substrat devrait être épais et les fentes devraient être étroites de sorte que . Pour un allongement modéré ,par exemple , et ,le conducteur CPW soutenu devient moins dispersif que la ligne micro ruban correspondante avec le même allongement . I ¶Configuration multicouche de CPW ¶Pour une structure multicouche (figureI.4 la constante diélectrique effective peut être exprimée comme (I.44) décrivent les facteurs de remplissage pour les diverses régions diélectriques.¶ les doubles géométries posées nous avons obtenu des expressions pour le sous la forme : (I.45) ou ( 1.46 ) Est la capacité de la structure CPW avec de l'air comme diélectrique et (Pour ) est la capacité de la couche du substrat remplacé par air comme diélectrique.¶ Les expressions pour et étaient dans la forme . [...]

[...] rapport de la taille et de la largeur du plat parallèle est : ou : avec : et ¶Ainsi (I.59) La capacité du condensateur parallèle plat de la figure 1.14 est : (I.60) Et alors l'expression de la permittivité effective et l'impédance caractéristique sont la (I.61) (I.62) I Analyse quasi statique de la ligne à rubans coplanaires (CPS) La ligne à ruban coplanaire comme le guide d'ondes coplanaire, offre une flexibilité dans la conception micro-onde planaire et millimétrique dans lesquels les dispositifs peuvent être montés en série aussi bien qu'en parallèle. Il est plus facile de réaliser des impédances élevées avec CPS qu'avec CPW. [...]