Como usar a “Transmission Line Calculator” no QucsStudio

O Calculador de Linhas de Transmissão do QucsStudio é uma ferramenta muito útil para calcular a impedância característica das linhas de transmissão na concepção de circuitos eletrônicos. Este artigo explica como calcular a impedância característica de uma linha microstrip usando valores reais.

Passo 1: Iniciar o QucsStudio e selecionar a ferramenta

Primeiro, abra o QucsStudio e selecione “Line calculation” no menu “Tools” da barra de ferramentas.

Passo 2: Inserção de dados para a linha microstrip

Para calcular a impedância característica da linha microstrip, insira os seguintes dados:

• Permissividade (ε_r): Neste exemplo, a permissividade do FR4 é 4,5.
• Tangente de perda (tanδ): Se você não considerar as perdas do dielétrico, coloque 0.
• Resistividade: Aqui, 0,0001 (resistividade do cobre).
• Permeabilidade magnética (μ_r): Para o cobre, use 0,999994.
• Rugosidade da superfície do condutor: Para este exemplo, 0,1 μm.
• Espessura do condutor: 20 μm.
• Altura do condutor: 500 μm.

Após inserir esses valores, defina as dimensões a seguir.

Passo 3: Inserção das dimensões

Insira as dimensões do padrão PCB que você deseja simular. Aqui estão os valores usados neste exemplo:

• Largura: 1,0 mm
• Comprimento: 100 mm

Passo 4: Verificação dos resultados

Com base nos dados inseridos, o QucsStudio exibe imediatamente os resultados do cálculo da impedância característica. Neste exemplo, o resultado é 47,5176 Ω.

Passo 5: Usar os resultados do cálculo

Os resultados do cálculo podem ser copiados clicando em “Copy Component to Clipboard”, e você pode utilizá-los em sua simulação de circuito.

Extra

Os tipos de linhas de transmissão que você pode projetar com o Calculador de Linhas de Transmissão são os seguintes:

Tipos de linhas de transmissão e suas características

1. Microstrip Line (Linha microstrip)
   • Características: Estrutura composta por um condutor sobre um substrato dielétrico, com uma face exposta ao ar. Adequada para aplicações de alta frequência e relativamente fácil de projetar.
2. Stripline (Linha strip)
   • Características: Condutor embutido em um substrato dielétrico. Oferece melhor proteção contra interferências eletromagnéticas externas.
3. Coplanar Waveguide (Guia de onda coplanar)
   • Características: Condutor central cercado por planos de terra na mesma face do substrato. Oferece baixas perdas e é ideal para aplicações de alta frequência.
4. Coplanar Waveguide with Backside (Guia de onda coplanar com face traseira)
   • Características: Adiciona um plano de terra na face traseira, oferecendo melhor isolamento eletromagnético.
5. Slotline (Linha de fenda)
   • Características: Uma fina fenda em um plano condutor, aberta em uma extremidade. Possui propriedades de transmissão assimétricas.
6. Coaxial Cable (Cabo coaxial)
   • Características: Condutor interno cercado por um condutor externo (blindagem), separados por um dielétrico. Oferece desempenho estável e ampla largura de banda.
7. Twisted Pair Cable (Cabo par trançado)
   • Características: Dois fios de cobre trançados. Resistente a interferências eletromagnéticas e amplamente utilizado em comunicações.
8. Rectangular Waveguide (Guia de ondas retangular)
   • Características: Guia de ondas com uma seção transversal retangular. Transmite apenas certas frequências e é principalmente utilizado em micro-ondas.
9. Coupled Microstrip Line (Linha microstrip acoplada)
   • Características: Múltiplas linhas microstrip interagindo entre si. Usado em filtros e transformadores de impedância.
10. Coupled Strip Line (Linha strip acoplada)
    • Características: Linhas strip próximas uma da outra. Utilizadas em filtros e acopladores devido às suas propriedades de acoplamento.
11. Coupled Coplanar Waveguide (Guia de onda coplanar acoplada)
    • Características: Múltiplos guias de onda coplanares interagindo entre si. Aplicado em dispositivos que utilizam efeitos de acoplamento.
12. Coupled Coplanar Waveguide with Backside (Guia de onda coplanar acoplada com face traseira)
    • Características: Adiciona um plano de terra traseiro a um guia de onda coplanar acoplado. Oferece melhor isolamento eletromagnético e características aprimoradas de acoplamento.