O Projeto e Caracterização de Microstrip

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA [pic 1][pic 2]

E TECNOLOGIA SUL-RIO-GRANDENSE

CAMPUS PELOTAS

CURSO SUPERIOR DE ENGENHARIA ELÉTRICA

DISCIPLINA DE CIRCUITOS DE MICROONDAS

 

 

 

 

 

Relatório da Prática Laboratorial 1

Projeto e Caracterização de Microstrip 

 

 

 

 

 

 

Alan Carvalho

Luana da Rosa  

 

 

Pelotas, agosto de 2017.  

Introdução

 

         O presente relatório tem por objetivo relatar o desenvolvimento da prática laboratorial 1 da disciplina de Circuitos de Microondas. A atividade consiste em calcular a permissividade relativa efetiva do substrato de uma determinada placa de circuito impresso.

Ao nosso grupo, foi atribuída uma placa de dupla face Rogers, com permissividade relativa estimada de 10,2. Para o desenvolvimento das simulações, será utilizado o software AppCAD.

           

Desenvolvimento

 

         Por não termos à disposição a placa que nos foi atribuída, consultamos o datasheet da mesma para verificar suas dimensões e demais características, baseado na permissividade relativa estimada que nos foi dada.

         Segundo o datasheet, a placa em questão (εr = 10,2) é o modelo RO3010. Esse modelo de placa está disponível com diversas dimensões e espessuras do cobre, e portanto, tivemos que escolher uma dentre elas. Assim, utilizaremos para os cálculos uma espessura de substrato (H) de 1,28mm e uma espessura de cobre (T) de 70µm.

 Com todas as dimensões definidas, projetamos no AppCAD duas trilhas com comprimentos diferentes. Para ambas, foi definida uma largura de trilha (W) de 1,52mm.  

Para a primeira delas, utilizando-se uma frequência (f) de 300MHz, ajustou-se de forma iterativa a largura e o comprimento da trilha, de forma que a diferença de fase entre o começo e o final da mesma fosse nula. A imagem abaixo demonstra esta trilha.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Figura 1 - Trilha 1  

         Para calcularmos a permissividade relativa efetiva da placa, precisamos primeiro calcular a velocidade de propagação de uma onda nessa placa. Para isso, precisamos de uma segunda trilha, com comprimento diferente da primeira, porém, não múltiplo inteiro do mesmo. A única diferença entre as duas trilhas deve ser o comprimento.

         A imagem abaixo apresenta a segunda trilha projetada.

 

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Figura 2 - Trilha 2 

 

 Como pode-se ver na imagem, o comprimento da segunda trilha é 1,1 vezes maior que o comprimento da primeira. Observando nas imagens a diferença de fase (Δθ) entre o começo e o final de cada trilha, percebe-se que no caso da primeira ela vale 360°, enquanto na segunda, vale 396°. Assim, a defasagem entre as duas é de 36°.

 Com uma frequência de 300Mhz, temos um período de 3,33ns. Utilizando regra de três:

360°	-	3,33ns
36°	-	t

Calculando, chegamos a um atraso (Δt) de 0,333ns entre o final de uma trilha e outra. Com uma diferença de comprimento entre as trilhas (ΔL) de 38mm e este atraso, calculamos a velocidade de propagação (Vp) utilizando-se a equação abaixo, onde C é a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética no vácuo.

 

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         Em seguida, calculamos a permissividade relativa eficaz do substrato da placa utilizando a equação abaixo:

𝑉𝑝 = 𝐶/√𝜀𝑟𝑒𝑓𝑓 

Isolando a permissividade, chegamos a: