Determinação da impedância característica e perdas em uma linha de transmissão

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Determinação de Impedância Característica e Perdas
em Linha de Transmissão em Microfita.
Atividade 02 - Disciplina de Ondas Guiadas 2012-1

Luiza Lange Tubino

Adenes Sabino Schwantz

Engenharia Elétrica
Instituto Federal Sul-rio-grandense
Pelotas, RS - Brasil


Engenharia Elétrica
Instituto Federal Sul-rio-grandense
Pelotas, RS - Brasil


Abstract—Apresenta-se nesse trabalho adeterminação da
impedância característica e da atenuação em dB/m em altas
frequências de linha de transmissão em microfita com dielétrico
de ar. Apresenta-se a fundamentação teórica, o procedi mento de
medição com o analisador vetorial e com o osciloscópi o, calculase a impedância característica das linhas com o software
AppCad® e compara-se com os valores esperados para a linha.
Finaliza-secom os resultados.
Palavras chave: Linhas de microfita;
característica; medida de coeficiente de transmissão.

I.

impedância

INTRODUÇÃO

Uma linha de transmissão em microfita, ou também
comumente chamada de linha de microstrip, é um tipo de linha
usada basicamente para conduzir sinais de micro-ondas.
Consiste em um condutor, ou substrato, separado do plano terra
por um dielétrico.As vantagens deste tipo de linha consistem
no custo, bem menor que os guias de onda tradicionais, bem
como, geralmente, são mais leves e compactos. Neste trabalho
tratamos de uma linha de microfita com dielétrico de ar, com
extensão de um metro, o que permite realizar a caracterização e
medidas por unidade de comprimento mais facilmente.
II.

IMPEDÂNCIA CARACTERÍSTICA DA LINHA

A. Alinha
A linha em questão é mostrada na figura a seguir.

B. Determinação teórica da impedância da LT de microfita
A rigor, o modo de propagação no interior da linha de
microfita é híbrido (TE-TM), pois a velocidade de propagação
nos dois meios é distinta. Porém, considerando-se o substrato
fino, podemos considerar (praticamente) modos TEM. Assim,
soluções estáticas (modos TEM) podem serderivadas com boa
aproximação inserindo-se uma permissividade elétrica efetiva
que leve em conta que os campos encontram-se parte no ar e
parte no dielétrico, para o caso geral, em nosso caso específico
essa constante se reduzirá a um, visto que o dielétrico é feito de
ar.
As equações seguintes foram obtidas através de
aproximações empíricas para as soluções das equações de
Maxwell namicrofita. Estas equações permitem projetar linhas
de transmissão planares para a sua utilização em circuitos de
micro-ondas. Para o caso geral (levando em conta ) temos:
(1)
e
(2)
Que nada mais são do que a velocidade de fase e a
constante de propagação escritas em função da permissividade
elétrica efetiva.
A permissividade elétrica efetiva é calculada em função da
permissividade elétricarelativa do dielétrico e da geometria da
microfita.

(3)

Fig. 1 – Dimensões da LT de microfita.

Como já citado, o dielétrico é de ar, a extensão da linha é
de 1 metro. O substrato de cobre tem largura W = 10 mm,
espessura Tmet = 1 mm e está a uma altura H = 6 mm
(espessura do dielétrico) do plano terra.

Esse trabalho é requisito parcial para a aprovação na disciplina de Ondas
Guiadas dosemestre 2012-1.

Dessa forma, é possível calcularmos a impedância
característica
da linha de transmissão em função da
permissividade elétrica relativa e da geometria da linha. Na
linha dada, temos uma relação
, que nos leva a
expressão:

(4)
que determina a impedância característica da linha. Ainda é
possível construir uma linha de transmissão com uma
impedância desejada edeterminar as dimensões da mesma,
porém este não é o foco desse artigo. Uma vez de posse das
dimensões da linha e com as equações acima definidas, e
sabendo que
pelo fato do dielétrico ser de ar, obteve-se
a impedância

que é a impedância teórica da linha.
C. Determinação da impedância da LT de microfita com o
software AppCad®
Uma vez determinada a impedância teórica da linha, tem-se
uma base,...
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