Verwendung des Transmission Line Calculators in QucsStudio

Der Transmission Line Calculator von QucsStudio ist ein äußerst nützliches Tool zur Berechnung des charakteristischen Widerstands von Übertragungsleitungen im elektronischen Schaltungsdesign. In diesem Artikel wird die Berechnung des charakteristischen Widerstands einer Mikrostreifenleitung anhand konkreter Werte erläutert.

Schritt 1: Starten von QucsStudio und Auswahl des Tools

Starten Sie zunächst QucsStudio und wählen Sie im Menü „Tools“ die Option „Line calculation“.

Schritt 2: Eingabe der Daten für Mikrostreifenleitung

Geben Sie zur Berechnung des charakteristischen Widerstands der Mikrostreifenleitung die folgenden Daten ein:

• Dielektrizitätskonstante (ε_r): In diesem Beispiel wird FR4 mit einer Dielektrizitätskonstante von 4,5 verwendet.
• Dielektrischer Verlustfaktor (tanδ): Wenn die Verluste des Dielektrikums nicht berücksichtigt werden sollen, setzen Sie diesen auf 0.
• Widerstandsfähigkeit (Resistivity): Hier setzen wir 0,0001 für den Widerstand von Kupfer.
• Magnetische Permeabilität (Conductor μ_r): Wir verwenden die Permeabilität von Kupfer, die bei 0,999994 liegt.
• Oberflächenrauheit des Leiters (Roughness): Für dieses Beispiel verwenden wir 0,1 μm.
• Leiterschichtdicke (T): 20 μm
• Substrathöhe (H): 500 μm

Nach der Eingabe dieser Werte können Sie die Dimensionen festlegen.

Schritt 3: Eingabe der Dimensionen

Geben Sie die Abmessungen des zu simulierenden PCB-Musters ein. In diesem Beispiel verwenden wir folgende Werte:

• Breite: 1,0 mm
• Länge: 100 mm

Schritt 4: Überprüfung der Ergebnisse

Basierend auf den eingegebenen Daten zeigt QucsStudio das Berechnungsergebnis des charakteristischen Widerstands an. In diesem Beispiel beträgt das Ergebnis 47,5176 Ω.

Schritt 5: Verwendung der Berechnungsergebnisse

Durch Klicken auf „Copy Component to Clipboard“ können die Berechnungsergebnisse kopiert und für die Schaltungssimulation verwendet werden.

Zusätzliche Informationen

Mit dem Transmission Line Calculator können Sie die folgenden Arten von Übertragungsleitungen gestalten.

Arten und Merkmale von Übertragungsleitungen

1. Mikrostreifenleitung
   • Merkmale: Struktur mit einer leitenden Fläche auf der einen Seite und einem dielektrischen Substrat auf der anderen Seite mit einem schmalen Leiterstreifen auf der Oberseite. Geeignet für Hochfrequenzanwendungen und relativ einfach zu entwerfen.
2. Streifenleitung
   • Merkmale: Ein Leiterstreifen, der vollständig in einem dielektrischen Substrat eingebettet ist. Hohe Beständigkeit gegen externe elektromagnetische Störungen.
3. Coplanare Wellenleiter
   • Merkmale: Eine zentrale Leiterbahn mit Erdungsflächen auf beiden Seiten auf derselben Ebene. Geringer Verlust und geeignet für Hochfrequenzanwendungen.
4. Coplanare Wellenleiter mit Rückseite
   • Merkmale: Coplanarer Wellenleiter mit einer zusätzlichen Rückseite für die Erdung. Bietet eine hohe Abschirmwirkung.
5. Schlitzleitung
   • Merkmale: Eine Struktur mit einem engen Schlitz im Leiter, der an den Enden offen ist. Hat asymmetrische Übertragungseigenschaften.
6. Koaxialkabel
   • Merkmale: Eine Struktur mit einem inneren Leiter und einem äußeren Schirm, zwischen denen sich ein Dielektrikum befindet. Weitbandig und stabil.
7. Twisted-Pair-Kabel
   • Merkmale: Ein verdrilltes Paar Kupferdrähte. Hohe Beständigkeit gegen elektromagnetische Störungen und häufig für Kommunikationszwecke verwendet.
8. Rechteckiger Hohlleiter
   • Merkmale: Ein Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt. Kann nur bestimmte Frequenzbänder übertragen und wird hauptsächlich in Mikrowellenanwendungen verwendet.
9. Gekoppelte Mikrostreifenleitung
   • Merkmale: Mehrere Mikrostreifenleitungen, die einander beeinflussen. Wird in Filtern und Balun-Anwendungen eingesetzt.
10. Gekoppelte Streifenleitung
    • Merkmale: Nahe beieinander liegende Streifenleitungen. Eignet sich für Filter und Koppler durch die Kopplungseigenschaften.
11. Gekoppelter coplanarer Wellenleiter
    • Merkmale: Mehrere nahe beieinander liegende coplanare Wellenleiter. Eignet sich für Anwendungen, die von der Kopplung profitieren.
12. Gekoppelter coplanarer Wellenleiter mit Rückseite
    • Merkmale: Ein coplanarer Wellenleiter mit Rückseite und Kopplungseigenschaften. Bietet eine hohe Abschirmwirkung.