Propagarea în Linii de Transmisie Uniforme

Ce este o linie de transmisie :

O linie de transmisie este formata din doi conductori caracterizati prin lungime. Ea este folosita pentru a transmite un semnal de la un capat la altul. Pentru a distinge cei doi conductori ne vom referi la unul ca cale de semnal iar la celalalt ca cale de intoarcere.

Fig. 1

Linia reprezinta un element de circuit ideal cu proprietati diferite fata de rezistenta, capacitate si inductanta. Are doua proprietati importante : impendanta caracteristica si timp de intarziere. Felul cum interactioneaza semnalul cu o linie de transmisie este diferit fata de cum interactioneaza semnalul cu celelalte trei elemente de circuit ideale. Desi in unele cazuri se poate aproxima cu proprietatile electrice ale unei linii de transmisie ideala cu o combinatie de elemente L si C.

Cand semnalul se propaga de-a lungul unei linii de transmisie foloseste simultan ambele cai. In cazul liniei bifilare nu putem face distinctia dintre cale de intoarcere si cale de semnal. Pentru o linie microstrip calea de intoarcere este data de conductorul mai gros.

Clasificam liniile de transmisie dupa geometria sa. Astfel doua calitati ale geometriei determina proprietatile electrice ale linie de transmisie si anume : daca sectiunea transversala este constanta de-a lungul liniei si cat de identici sunt cei doi conductori.

O linie de transmisie este uniforma daca sectiunea sa transversala este constanta de-a lungul liniei.

Exemple de linii de transmisie uniforme :

Fig. 2

Aceste linii mai sunt numite si linii controlate in impedanta. Reflexia va fi minimizata respectiv calitatea semnalului v-a creste daca liniile de transmisie sunt uniforme sau sunt controlate in impedanta. Toate interconectarile de mare viteza trebuie proiectate ca linii de transmisii uniforme.

Liniile de transmisie neuniforme exista atunci cand geometria sau materialul se schimba de-a lungul liniei. De exemplu atunci cand spatiu dintre doua linii nu este controlat dar variaza. Aceste linii duc la probleme cu integritatea semnalului si trebuie evitate altfel doar daca ele sunt destul de scurte. Un obiectiv important in proiectarea de interconexiuni ca linii uniforme reprezinta minimizarea sectiunilor neuniforme.

O alta proprietate a geometriei ce modifica calitatea semnalului este similaritatea celor doi conductori. Daca are aceeasi dimensiune si forma spunem ca exista simterie si vom numi aceasta linie echilibrata.

Exemplu - linii echilibrate : linii coplanare, bifilare.

- linii nechilibrate : linii strip, coaxiale, microstrip.

In general pentru majoritatea liniilor de transmisie calitatea semnalului nu este afectata daca linia este echilibrata sau nechilibrata, si ea are un singur rol de a transmite semnalul de la un capat la altul cu un anumit grad acceptat de distorsiune.

Viteza de transmisie a semnalului nu este data de viteza de deplasare a electronului dar depinde de materialul ce incojoara conductorul si cat de repede se poate crea, propaga campul electric si magnetic asociat semnalului in jurul liniei de transmisie. In timp ce se propaga semnalul o diferenta de potential se creaza intre cei doi conductori fiind acompaniat de un camp electric.

Mefisto 3D - Tutorial

Signal Integrity - Simplified, Eric Bogatin