Uma espécie de guia de ondas planas para enganar o alto

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14020 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Uma vez que uma linha de transmissão periódica planar pode suprimir drasticamente o acoplamento eletromagnético, seria vantajoso utilizar um tal tipo de linhas de transmissão para resolver o problema da miniaturização da área do circuito. Ao ajustar as constantes de rede e os parâmetros geométricos das linhas de microfita periódicas, pode ser alcançada uma impedância característica no domínio do tempo que é a mesma das linhas de microfita convencionais (CMLs). Tais linhas de microfita periódicas podem, portanto, ser usadas para enganar sinais digitais de alta velocidade, fazendo com que um sinal digital julgue mal a impedância característica no domínio do tempo das linhas de transmissão. A análise teórica foi verificada pelos nossos resultados de medição experimental. Além disso, uma expressão específica para a impedância característica de materiais artificiais periódicos sem perdas é deduzida por um modelo de circuito e um padrão de identificação incorreta para a impedância característica de linhas de microfitas periódicas é fornecido para os sinais digitais.

Como é sabido, quando um circuito digital não tem alta velocidade de transmissão, um sinal digital aumenta por um tempo relativamente longo, e isso torna relativamente fácil reduzir a área do circuito elétrico. Se, no entanto, a velocidade do sinal for rápida, o tempo de subida torna-se curto e, portanto, recentemente, há um conflito entre miniaturização e aceleração no projeto de produtos digitais de alta velocidade devido ao encurtamento do tempo de subida do sinal digital de alta planar. produtos de circuito de velocidade. Além disso, um tal tempo de subida do sinal digital reduzido também conduz a interferências electromagnéticas graves, por exemplo, o fenómeno de diafonia existe em várias regiões das placas de circuito. Em geral, as formas de reduzir a diafonia do sinal do circuito incluem os seguintes esquemas: ampliar a área do circuito, aumentar o intervalo da linha, reduzir a velocidade do sinal ou prolongar o tempo de subida. Portanto, numerosos pesquisadores têm trabalhado no desenvolvimento de diferentes métodos eficazes para isolar sucessivamente a diafonia entre circuitos de alta velocidade por algumas décadas .

Neste trabalho, iremos sugerir um novo cenário para redução de crosstalks de sinal com uma estrutura de linha microstrip periódica. Como é bem conhecido, quando um traço de guarda aterrado é introduzido entre duas linhas de microfita paralelas, algumas linhas de força elétrica em linhas de microfita de sinal podem ser atraídas para seu traço de guarda aterrado, e então a interferência eletromagnética entre duas linhas de microfita pode ser suprimida eficientemente. . Por esta razão, este traço de proteção aterrado para isolar a interferência eletromagnética tem sido amplamente utilizado em muitos produtos comerciais. A fim de estudar o desempenho do traço de guarda aterrado para isolar a interferência eletromagnética, os autores das Refs.1,2,3,4 empregaram métodos numéricos eletromagnéticos e tecnologia experimental para resolver o problema da interação eletromagnética entre traços de guarda aterrados e adjacentes. linhas de microfita em PCBs. No entanto, esses traços de proteção aterrados não são completamente perfeitos. Por exemplo, quando o espaçamento de furos de aterramento adjacentes em um traço de proteção é suficientemente grande, há acoplamento ressonante entre duas linhas de transmissão de sinal5 e, portanto, o efeito do traço de proteção aterrado no isolamento da interferência eletromagnética não é significativo à medida que a frequência do sinal aumenta6 . Além disso, quando um traço de guarda aterrado é usado para isolar a interferência eletromagnética entre linhas de microfaixa adjacentes, o espaçamento de duas linhas de microfaixa precisa ser ampliado para manter o traço de guarda aterrado, de modo que o traço de guarda aterrado seja bastante adverso no circuito. miniaturização. Por isso, os pesquisadores começaram a buscar novos esquemas para substituir as linhas de guarda aterradas. Por exemplo, Lee et al.7 e Jiang et al.8 utilizaram linhas de microfita alternadas em stub para reduzir a interferência eletromagnética, incluindo a eliminação de crosstalk na extremidade distante, aumentando a relação de capacitância mútua e reduzindo a relação de indutância mútua de dois adjacentes. linhas de microfita.