RU2484559C2 - Printed board with suspended substrate - Google Patents
Printed board with suspended substrate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484559C2 RU2484559C2 RU2010123341/07A RU2010123341A RU2484559C2 RU 2484559 C2 RU2484559 C2 RU 2484559C2 RU 2010123341/07 A RU2010123341/07 A RU 2010123341/07A RU 2010123341 A RU2010123341 A RU 2010123341A RU 2484559 C2 RU2484559 C2 RU 2484559C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layers
- dielectric
- screen
- wave
- impedance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к микрополосковой технике и может быть использовано для создания высокоэффективных СВЧ устройств и антенн.The invention relates to microstrip technology and can be used to create highly efficient microwave devices and antennas.
Известны односторонние, двусторонние или многослойные печатные платы, выполненные на жестком или гибком основании [Медведев A.M. Печатные платы. Конструкции и материалы. - М.: Техносфера, 2005. - С.22-25]. Многослойная печатная плата содержит чередующиеся слои тонких изоляционных подложек с нанесенными на них проводящими рисунками, физически соединенными в одно многослойное основание. Каждый из внутренних слоев может представлять собой одностороннюю или двустороннюю плату с межслойными переходами. При этом основным направлением развития данных печатных плат является увеличение прецизионности и плотности компоновки высокоинтегрированной элементной базы, а свойствам и параметрам изоляционных подложек должного внимания не уделяется, что не позволяет эффективно использовать такие печатные платы в СВЧ диапазоне.Known single-sided, double-sided or multi-layer printed circuit boards made on a rigid or flexible base [Medvedev A.M. Printed circuit boards. Constructions and materials. - M .: Technosphere, 2005. - S.22-25]. A multilayer printed circuit board contains alternating layers of thin insulating substrates with conductive patterns deposited on them, physically connected to one multilayer base. Each of the inner layers can be a single-sided or double-sided board with interlayer transitions. In this case, the main direction of development of these printed circuit boards is to increase the precision and density of the layout of a highly integrated element base, and the properties and parameters of insulating substrates are not given due attention, which does not allow the efficient use of such printed circuit boards in the microwave range.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению являются печатные платы с подвешенными подложками, использующиеся для различных СВЧ устройств и полосковых антенн [Электродинамический расчет характеристик полосковых антенн / Б.А.Панченко, С.Т.Князев и др. - М.: Радио и связь, 2002. - С.75-93]. Такие печатные платы содержат подвешенную подложку, состоящую из диэлектрического основания с высоким значением относительной диэлектрической проницаемости, с одной стороны которой расположены проводящие элементы, и воздушного зазора, отделяющего металлический экран, находящийся с другой стороны. Недостатком таких печатных плат является отсутствие согласования волновых сопротивлений диэлектрического основания подложки и воздушного зазора, приводящее к возникновению отраженной волны в поперечном сечении платы.Closest to the proposed invention are printed circuit boards with suspended substrates, used for various microwave devices and strip antennas [Electrodynamic calculation of the characteristics of strip antennas / B. A. Panchenko, S. T. Knyazev et al. - M .: Radio and communication, 2002 . - S.75-93]. Such printed circuit boards contain a suspended substrate consisting of a dielectric base with a high value of relative permittivity, on one side of which conductive elements are located, and an air gap separating the metal screen located on the other side. The disadvantage of such printed circuit boards is the lack of coordination of wave impedances of the dielectric base of the substrate and the air gap, which leads to the appearance of a reflected wave in the cross section of the board.
Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание печатной платы с подвешенной подложкой, в поперечном сечении которой не возникает отраженной волны, поскольку диэлектрические слои подложки согласованы между собой, а их волновое сопротивление линейно уменьшается от плоскости экрана к плоскости импедансных проводников. Кроме того, при использовании печатной платы для микрополосковых антенн и излучателей необходимо обеспечить согласование импедансных проводников с внешним воздушным пространством, что обеспечивается за счет многослойного диэлектрического экрана с линейно увеличивающимся от плоскости импедансных проводников волновым сопротивлением.The technical problem to which this invention is directed is the creation of a printed circuit board with a suspended substrate, in the cross section of which a reflected wave does not occur, since the dielectric layers of the substrate are matched to each other, and their wave resistance decreases linearly from the plane of the screen to the plane of the impedance conductors. In addition, when using a printed circuit board for microstrip antennas and emitters, it is necessary to match the impedance conductors with external air space, which is ensured by a multilayer dielectric screen with wave impedance linearly increasing from the plane of the impedance conductors.
Поставленная техническая задача решается тем, в печатной плате, содержащей планарные импедансные проводники, расположенные на диэлектрической подложке с металлическим экраном, согласно изобретению, диэлектрическая подложка выполнена многослойной и включает, по меньшей мере, три слоя, толщина каждого из которых равна четверти рабочей длины волны, слои выполнены из материала с различной диэлектрической проницаемостью и размещены с линейным уменьшением волновых сопротивлений слоев от плоскости экрана к плоскости импедансных проводников. Кроме того, печатная плата снабжена дополнительным многослойным диэлектрическим экраном, размещенным с противоположной стороны планарных импедансных проводников, многослойный диэлектрический экран включает, по меньшей мере, три слоя, толщина каждого из которых равна четверти рабочей длины волны, слои выполнены из материала с различной диэлектрической проницаемостью и размещены с линейным увеличением волновых сопротивлений слоев от плоскости импедансных проводников.The technical problem is solved by the fact that in a printed circuit board containing planar impedance conductors located on a dielectric substrate with a metal screen, according to the invention, the dielectric substrate is multilayer and includes at least three layers, each of which is equal to a quarter of the working wavelength, the layers are made of a material with different dielectric constants and placed with a linear decrease in the wave impedances of the layers from the plane of the screen to the plane of the impedance conductor ov. In addition, the printed circuit board is equipped with an additional multilayer dielectric screen placed on the opposite side of the planar impedance conductors, the multilayer dielectric screen includes at least three layers, each of which is equal to a quarter of the working wavelength, the layers are made of material with different dielectric constants and placed with a linear increase in the wave impedances of the layers from the plane of the impedance conductors.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении всей совокупности заявляемых существенных признаков, является обеспечение согласования диэлектрических слоев платы между собой с линейным уменьшением их волнового сопротивления от плоскости экрана к плоскости импедансных проводников, что позволяет избежать возникновения отраженной волны в поперечном сечении, а также обеспечение согласования импедансных проводников с внешним воздушным пространством, что достигается за счет многослойного диэлектрического экрана с линейно увеличивающимся волновым сопротивлением.The technical result achieved in the implementation of the totality of the claimed essential features is to ensure matching of the dielectric layers of the board with each other with a linear decrease in their wave impedance from the plane of the screen to the plane of the impedance conductors, which avoids the occurrence of a reflected wave in the cross section, as well as ensuring the coordination of impedance conductors with external airspace, which is achieved by a multilayer dielectric screen with linearly waving wave resistance.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где наThe invention is illustrated by drawings, where
на фиг.1 представлено поперечное сечение платы с подвешенной трехслойной подложкой толщиной d,figure 1 presents a cross section of a board with a suspended three-layer substrate of thickness d,
на фиг.2 представлено поперечное сечение платы с подвешенной трехслойной подложкой толщиной d1 и трехслойным согласующим диэлектрическим экраном толщиной d2.figure 2 presents a cross section of a board with a suspended three-layer substrate of thickness d 1 and a three-layer matching dielectric shield of thickness d 2 .
на фиг.3 представлены графики зависимостей модуля коэффициента отражения от числа слоев для трехслойной подложки при ε1=9,8; ε2=5,6; ε3=2,4 и подвешенной подложки с воздушным зазором при ε1=9,8; ε2=1,0.figure 3 presents graphs of the dependence of the modulus of the reflection coefficient on the number of layers for a three-layer substrate with ε 1 = 9.8; ε 2 = 5.6; ε 3 = 2.4 and a suspended substrate with an air gap at ε 1 = 9.8; ε 2 = 1.0.
Относительные диэлектрические проницаемости слоев подложки и диэлектрического экрана линейно уменьшаются с ростом номера слоя.The relative permittivities of the layers of the substrate and the dielectric screen linearly decrease with increasing layer number.
Работа печатной платы с подвешенной подложкой осуществляется следующим образом. Известно, что волновое (характеристическое) сопротивление диэлектрического слоя определяется по формуле
В предлагаемом варианте печатной платы (фиг.1) подложка выполнена трехслойной с равномерным уменьшением величины волнового сопротивления от плоскости экрана к плоскости импедансных проводников. При равенстве толщины каждого слоя четверти рабочей длины волны, для СВЧ устройства, выполненного на такой плате, в ее поперечном сечении амплитуда отраженной волны очень мала, что приводит к снижению потерь и повышению эффективности его работы.In the proposed embodiment of the printed circuit board (figure 1), the substrate is made of a three-layer with a uniform decrease in the value of wave resistance from the plane of the screen to the plane of the impedance conductors. If the thickness of each layer of a quarter of the working wavelength is equal, for a microwave device made on such a board in its cross section, the amplitude of the reflected wave is very small, which leads to a decrease in losses and an increase in the efficiency of its operation.
При использовании предлагаемой печатной платы для создания микрополосковых антенн и излучателей, их импедансные проводники, имеющие в большинстве случаев применения волновое сопротивление десятки Ом, необходимо согласовать с внешним воздушным пространством, имеющим сопротивление 377 Ом. Для этого в конструкцию платы введен многослойный диэлектрический экран с линейно увеличивающимся от плоскости импедансных проводников волновым сопротивлением (фиг.2). При числе слоев согласующего экрана не менее трех и толщине каждого слоя, равной четверти рабочей длины волны, достигается выравнивание скачка волнового сопротивления, что обеспечивает повышение коэффициента излучения и расширение диаграммы направленности антенн и излучателей.When using the proposed printed circuit board to create microstrip antennas and emitters, their impedance conductors, which in most cases have impedance of tens of ohms, must be coordinated with an external air space having a resistance of 377 ohms. For this, a multilayer dielectric screen with a wave impedance linearly increasing from the plane of the impedance conductors is introduced into the board design (Fig. 2). With the number of layers of the matching screen not less than three and the thickness of each layer equal to a quarter of the working wavelength, equalization of the jump in the wave resistance is achieved, which provides an increase in the emissivity and the expansion of the radiation pattern of antennas and radiators.
Возможность достижения поставленной цели подтверждается результатами расчета и анализа зависимостей модуля коэффициента отражения от многослойной диэлектрической среды с линейно и скачкообразно изменяющимся значением относительной диэлектрической проницаемости. Модуль коэффициента отражения |Г| для двух слоев диэлектрика с номерами 1 и 2 может быть рассчитан по формулеThe ability to achieve this goal is confirmed by the results of the calculation and analysis of the dependences of the module of the reflection coefficient on a multilayer dielectric medium with a linearly and abruptly changing value of the relative permittivity. The coefficient of reflection coefficient | G | for two layers of dielectric with
и аналогично получен для любого числа слоев. На фиг.2 показаны зависимости |Г| от числа слоев N для трехслойной модели печатной платы с линейным изменением относительной диэлектрической проницаемости (ε1=9,8; ε2=5,6; ε3=2,4) и двухслойной модели платы - прототипа с воздушным зазором, в которой волновое сопротивление меняется скачком (ε1=9,8; ε2=1,0). Из полученных графиков видно, что трехслойная модель отличается от прототипа почти вдвое меньшим и практически равномерным по сечению печатной платы модулем коэффициента отражения.and similarly obtained for any number of layers. Figure 2 shows the dependence | G | of the number of layers N for a three-layer model of a printed circuit board with a linear change in the relative dielectric constant (ε 1 = 9.8; ε 2 = 5.6; ε 3 = 2.4) and a two-layer model of a circuit board - a prototype with an air gap in which the resistance changes abruptly (ε 1 = 9.8; ε 2 = 1.0). From the graphs obtained, it can be seen that the three-layer model differs from the prototype in almost half the module of reflection coefficient, which is almost uniform in cross section of the printed circuit board.
Достоинством предлагаемой печатной платы с подвешенной подложкой и согласующим многослойным диэлектрическим экраном является возможность достижения более равномерного изменения волнового сопротивления в поперечном сечении при меньших потерях и критичности изменения относительной диэлектрической проницаемости подложки по сравнению с прототипом.The advantage of the proposed printed circuit board with a suspended substrate and matching multi-layer dielectric screen is the ability to achieve a more uniform change in wave impedance in the cross section with less loss and criticality of changes in the relative dielectric constant of the substrate compared to the prototype.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123341/07A RU2484559C2 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Printed board with suspended substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123341/07A RU2484559C2 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Printed board with suspended substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010123341A RU2010123341A (en) | 2011-12-20 |
RU2484559C2 true RU2484559C2 (en) | 2013-06-10 |
Family
ID=45403746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010123341/07A RU2484559C2 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Printed board with suspended substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2484559C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638082C1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-12-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Fractal radiator |
RU225337U1 (en) * | 2023-04-03 | 2024-04-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Multilayer printed circuit board for CompactPCI backbone |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5155493A (en) * | 1990-08-28 | 1992-10-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Tape type microstrip patch antenna |
WO1995033287A1 (en) * | 1994-05-31 | 1995-12-07 | Motorola Inc. | Antenna and method for forming same |
US5926136A (en) * | 1996-05-14 | 1999-07-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Antenna apparatus |
US6384785B1 (en) * | 1995-05-29 | 2002-05-07 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Heterogeneous multi-lamination microstrip antenna |
JP2002217638A (en) * | 2001-01-23 | 2002-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna unit |
US20040189529A1 (en) * | 2001-09-24 | 2004-09-30 | Bernard Jecko | Broadband or multiband antenna |
US20070152883A1 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-05 | Industrial Technology Research Institute | High dielectric antenna substrate and antenna thereof |
RU2378745C2 (en) * | 2008-03-25 | 2010-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет | Bandpass filter |
US20100109966A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | Mateychuk Duane N | Multi-Layer Miniature Antenna For Implantable Medical Devices and Method for Forming the Same |
-
2010
- 2010-06-08 RU RU2010123341/07A patent/RU2484559C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5155493A (en) * | 1990-08-28 | 1992-10-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Tape type microstrip patch antenna |
WO1995033287A1 (en) * | 1994-05-31 | 1995-12-07 | Motorola Inc. | Antenna and method for forming same |
US6384785B1 (en) * | 1995-05-29 | 2002-05-07 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Heterogeneous multi-lamination microstrip antenna |
US5926136A (en) * | 1996-05-14 | 1999-07-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Antenna apparatus |
JP2002217638A (en) * | 2001-01-23 | 2002-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | Antenna unit |
US20040189529A1 (en) * | 2001-09-24 | 2004-09-30 | Bernard Jecko | Broadband or multiband antenna |
US20070152883A1 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-05 | Industrial Technology Research Institute | High dielectric antenna substrate and antenna thereof |
RU2378745C2 (en) * | 2008-03-25 | 2010-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет | Bandpass filter |
US20100109966A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | Mateychuk Duane N | Multi-Layer Miniature Antenna For Implantable Medical Devices and Method for Forming the Same |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
NAKANO H. et al, A spiral antenna sandwiched by dielectric layers, IEEE. Transactions on Antennas and Propagation, Vol.52, Issue 6, June 2004, с.1417-1422. * |
NAKANO H. et al, A spiral antenna sandwiched by dielectric layers, IEEE. Transactions on Antennas and Propagation, Vol.52, Issue 6, June 2004, с.1417-1422. ПАНЧЕНКО Б.А. И НЕФЕДОВ Е.И. Микрополосковые антенны. - М.: Радио и связь, 1986, с.27-29. КОЗАРЬ А.В. Интерференционные явления в слоистых структурах и их применение в задачах приема сигналови диагностики неоднородных сред. Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, физический факультет. - М., 2004. * |
ПАНЧЕНКО Б.А. И НЕФЕДОВ Е.И. Микрополосковые антенны. - М.: Радио и связь, 1986, с.27-29. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638082C1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-12-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Fractal radiator |
RU225337U1 (en) * | 2023-04-03 | 2024-04-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Multilayer printed circuit board for CompactPCI backbone |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010123341A (en) | 2011-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009177010A (en) | Flexible printed circuit board and electronic apparatus | |
US6933895B2 (en) | Narrow reactive edge treatments and method for fabrication | |
JP4526115B2 (en) | Flexible flat cable | |
JP3982511B2 (en) | Flat cable manufacturing method | |
JP5831450B2 (en) | Electronics | |
US9531077B1 (en) | Flexible antenna and method of manufacture | |
JP2007234500A (en) | High-speed transmission fpc and printed circuit board to be connected to the fpc | |
JP5999239B2 (en) | Signal transmission parts and electronic equipment | |
US10736208B2 (en) | Printed wiring board for high frequency transmission | |
JPWO2011114622A1 (en) | Electronics | |
US9219299B2 (en) | Resonator, multilayer board and electronic device | |
JP5211185B2 (en) | Printed wiring board | |
JP5219633B2 (en) | High frequency measurement probe | |
RU2484559C2 (en) | Printed board with suspended substrate | |
CN202121860U (en) | Flexible circuit board used for precision electronic device | |
CN108633165A (en) | Signal anti-attenuation shielding structure of flexible circuit board | |
JP2012526371A (en) | High impedance trace | |
Morimoto et al. | Open-end microstrip line terminations using lossy gray-scale inkjet printing | |
JPWO2015186538A1 (en) | Transmission line member | |
Tong | Pcb materials and design requirements for 5g systems | |
JP2008166357A (en) | Printed circuit board | |
CN103491707B (en) | Flexible standard cable and circuit board integrated cable structure | |
CN205921814U (en) | Circuit board apparatus and electronic equipment | |
JP2002325004A (en) | Circuit board for high frequency | |
JPH05243738A (en) | Flexible rigid printed wiring board |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130609 |